无铅波峰焊接工艺.doc

无铅波峰焊接工艺介绍无铅波峰焊工艺的特点并从波峰焊接工艺流程分别介绍了无铅波峰焊设备的各个子系统。从无铅焊料的润湿性、易氧化性、金属间化合物的形成特点等方面分析了无铅焊接相对于锡铅焊接的工艺特点提出了无铅焊接过程中应注意的问题及解决的方法。从无铅焊接工艺特点分析整个波峰焊接过程是一个统一的系统任何一个参数的改变都可能影响焊接接头（焊点）的性能。通过分析需要对波峰焊接过程中的参数进行优化组合得到优良的焊接接头。综观整个波峰焊工艺过程包括助焊剂涂敷系统、预热系统、波峰焊接系统、冷却系统和轨道传输系统。每个系统对整个焊接工艺来说都是非常重要的直接影响到PCB焊接的质量。在得到一个良好的波峰焊焊接质量来说还需要有最重要的三点：被焊件的可焊性、焊盘的设计、焊点的排列。这三个条件是最基本的焊接条件。下面我们就波峰焊的各个系统进行逐个的分析：一：助焊剂涂敷系统无铅波峰焊助焊剂采用的涂敷方法主要有两种：发泡和喷雾。在此我们主要介绍一下喷雾喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法它可以精确地控制助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置将助焊剂雾化后喷到PCB上预热后进行波峰焊。影响助焊剂喷量的参数有四个：基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚控制在1-10微米之间。对于无铅波峰焊来说由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差为了保证良好的焊接质量对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时就会使PCB焊后残留物过多影响外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火影响发热管的使用寿命当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时就可能造成漏焊、虚焊或连焊。二：预热系统在基板涂敷助焊剂之后首先是蒸发助焊剂中多余的溶剂增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。如果粘性太低助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性加快焊接过程。在预热阶段基板和元器件被加热到100-105℃使基板和熔融接触时降低了热冲击减少基板翘曲的可能。在通过波峰焊接之前预热有以下几个理由：提升了焊接表面的温度因此从波峰上要求较少的温带能量这样有助于助焊剂表面的反应和更快速的焊接。预热也减少波峰对元器件的热冲击当元器件暴露在突然的温度梯度下时可能被削弱或变成不能运行。预热加快挥发性物质从PCB上的蒸发速度。这些挥发性物质主要来自于助焊剂但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在波峰上的出现可能引起焊锡飞溅和PCB上的锡球。控制预热温度梯度、预热温度和预热时间对于达到良好的焊接质量是关键的。保证助焊剂在适当的时间正确地激发和保持直到PCB离开波峰。预热必须将PCB带到足够高的温度以提供正在使用的助焊剂的活性化。多数助焊剂供应商会推荐预热温度参考值。对于任何助焊剂不足的预热时间和温度将造成较多的焊后残留物或许活性不足造成润湿性差。预热低也可能导致焊接时有气体放出造成焊料球当在波峰前没有提供足够的预热来蒸发水分时液体溶剂到达波峰时容易造成焊锡飞溅。当预热温度过高或预热时间过长导致助焊剂有可能在到达波峰之前就已经作用。助焊剂在波峰上的主要作用是降低焊锡的表面张力提高润湿性。如果助焊剂的活性成分过早的挥发则可能造成桥连或冰柱。最佳的预热温度是在波峰上留下足够的助焊剂以帮助在PCB退出波峰时焊锡从金属表面的剥落。波峰焊预热温度的高低与时间的长短是由所生产的板材来设置的。一般单面板所需温度在70-90℃；双面板所需温度在100-120之间。时长1-3分钟。目前波峰焊机基本上采用热辐射方式进行预热最常用的波峰焊预热方法有强制热风对流、电热板对流、电热棒加热及红外线加热等。三：波峰焊接系统波峰焊的焊接机理是将熔融的液态焊料借助动力泵的作用在焊料槽液面形成特定形状的焊料波插装了元器件的PCB置于传送带上经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。焊料波的表面被一层均匀的氧化皮覆盖它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态在波峰焊接过程中PCB接触到焊料波的前沿表面氧化皮破裂PCB前面的焊料波跟着推向前进这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动。当PCB进入波峰面前端时基板与引脚被加热并在未离开波峰面之前整个PCB浸在焊料中即被焊料桥联但在离开波峰尾端的瞬间少量的焊料由于润湿力的作用粘附在焊盘上并由于表面张力的原因会出现以引线为中心收缩至最小状态此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满、圆整的焊点离开波峰尾部的多余焊料由于地球引力的原因回落到锡炉中。1.锡炉温度焊接温度并