波峰焊工藝技術(shù)介紹

 二、避免缺陷

隨著目前元器件變得越來(lái)越小而PCB越來(lái)越密，在焊點(diǎn)之間發(fā)生橋連和短路的可能性也因此有所增加。但已有了一些行之有效的方法可用來(lái)解決這種問(wèn)題，其中一種方法是采用風(fēng)刀技術(shù)。這是在PCB離開(kāi)波峰時(shí)用一個(gè)風(fēng)刀向熔化的焊點(diǎn)吹出一束熱空氣或氮?dú)�，這種和PCB一樣寬的風(fēng)刀可以在整個(gè)PCB寬度上進(jìn)行完全質(zhì)量檢查，消除橋連或短路并減少運(yùn)行成本。還有可能發(fā)生的其它缺陷包括虛焊或漏焊，也稱為開(kāi)路，如果助焊劑沒(méi)有涂在PCB上時(shí)就會(huì)形成。如果助焊劑不夠或預(yù)熱階段運(yùn)行不正確的話則會(huì)造成頂面浸潤(rùn)不良。盡管焊接橋連或短路可在焊后測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，但要知道虛焊會(huì)在焊后的質(zhì)量檢查時(shí)測(cè)試合格，而在以后的使用中出現(xiàn)問(wèn)題。使用中出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響制定的最低利潤(rùn)指標(biāo)，不僅僅是因?yàn)樽鳜F(xiàn)場(chǎng)更換時(shí)會(huì)產(chǎn)生的費(fèi)用，而且由于客戶發(fā)現(xiàn)到了質(zhì)量問(wèn)題，因而對(duì)今后的銷售也會(huì)有影響。

在波峰焊接階段，PCB必須要浸入波峰中將焊料涂敷在焊點(diǎn)上，因此波峰的高度控制就是一個(gè)很重要的參數(shù)�？梢栽诓ǚ迳细郊右粋�(gè)閉環(huán)控制使波峰的高度保持不變，將一個(gè)感應(yīng)器安裝在波峰上面的傳送鏈導(dǎo)軌上，測(cè)量波峰相對(duì)于PCB的高度，然后用加快或降低錫泵速度來(lái)保持正確的浸錫高度。錫渣的堆積對(duì)波峰焊接是有害的。如果在錫槽里聚集有錫渣，則錫渣進(jìn)入波峰里面的可能性會(huì)增加�？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)計(jì)錫泵系統(tǒng)來(lái)避免這種問(wèn)題，使其從錫槽的底部而不是錫渣聚集的頂部抽取錫。采用惰性氣體也可減少錫渣并節(jié)省費(fèi)用。

三、惰性焊接

氮?dú)夂附涌梢詼p少錫渣節(jié)省成本，但是用戶必須要承擔(dān)氮?dú)獾馁M(fèi)用以及輸送系統(tǒng)的先期投資。通常需要折衷考慮上述兩個(gè)方面的因素，因此必須確定減少維護(hù)以及由于焊點(diǎn)浸潤(rùn)更好因而缺陷率降低所節(jié)省下來(lái)的成本。另外也可以采用低殘余物工藝，此時(shí)會(huì)有一些助焊劑殘余物留在板子上，而根據(jù)產(chǎn)品或客戶的要求這些殘余物是可以接受的。像合約制造商這樣的用戶對(duì)于所焊接的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不會(huì)有一個(gè)總的控制，因此他們要尋求更寬的工藝范圍，這可以通過(guò)采用有腐蝕性的助焊劑然后進(jìn)行清洗的方法來(lái)達(dá)到。雖然會(huì)有一個(gè)初始設(shè)備投資，但在大多數(shù)情況下這是一個(gè)成本最低的方法，因?yàn)閺纳�產(chǎn)線下來(lái)的都是高質(zhì)量而又無(wú)需返工的產(chǎn)品。

 四、生產(chǎn)率問(wèn)題

許多用戶使用自動(dòng)化在線式設(shè)備一周七天地進(jìn)行制造和組裝。因此，生產(chǎn)率的問(wèn)題比以前更為重要，所有設(shè)備都必須要有盡可能高的正常運(yùn)行時(shí)間。在選擇波峰焊設(shè)備時(shí)，必須要考慮各個(gè)系統(tǒng)的MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)及其MTTR(平均修理時(shí)間)。如果一個(gè)系統(tǒng)采用了可以抬起的面板、可折起的后門以及完全操縱臺(tái)式檢修門而具有較高的易維護(hù)性，就可達(dá)到較低的MTTR。類似地，考慮一下減少焊錫模塊的維護(hù)和減少助焊劑涂敷裝置的維護(hù)也可以取得較短的維護(hù)時(shí)間。

五、采用何種波峰焊接方法?

波峰焊方法或工藝的采用取決于產(chǎn)品的復(fù)雜程度以及產(chǎn)量，如果要做復(fù)雜的產(chǎn)品以及產(chǎn)量很高，可以考慮用氮?dú)夤に嚤热鏑oN▼2▼Tour波峰來(lái)減少錫渣并提高焊點(diǎn)的浸潤(rùn)性。如果使用一臺(tái)中型的機(jī)器，其功藝可以分為氮?dú)夤に嚭涂諝夤に嚒Ｓ脩羧匀豢梢栽诳諝猸h(huán)境下處理復(fù)雜的板子，在這種情況下，可根據(jù)客戶的要求使用腐蝕性助焊劑，在焊接后再進(jìn)行清洗，或者使用低固態(tài)助焊劑。

六、風(fēng)刀去橋接技術(shù)

在各種機(jī)器類型里，還有很多先進(jìn)的補(bǔ)充選項(xiàng)。比如Speedline ELECTROVERT提供了一個(gè)獲得專利的熱風(fēng)刀去橋接技術(shù)，用來(lái)去除橋接以及做焊點(diǎn)的無(wú)損受力測(cè)試。風(fēng)刀位于焊槽的出口處，以與水平呈40°到90°的角度向焊點(diǎn)射出0.4572mm窄的熱風(fēng)。它可以使所有在第一次由于留有空氣使得焊接不夠好的穿孔焊點(diǎn)重新填注焊錫，而不會(huì)影響到正常的焊點(diǎn)。但是必須要注意，要使焊點(diǎn)質(zhì)量得到顯著的提升，并不需要在波峰焊設(shè)備上設(shè)定更多的選項(xiàng)。而且對(duì)所有生產(chǎn)設(shè)備而言，檢查每個(gè)工程數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確性也是很重要的，最好的方法是在購(gòu)買前用機(jī)器先運(yùn)行一下板子。

七、機(jī)器的選擇

根據(jù)價(jià)格和產(chǎn)量，波峰焊機(jī)大致可以分為三類。

40,000到55,000美元可以買到一臺(tái)入門級(jí)、低或中等產(chǎn)量的立式機(jī)器。雖然還有更便宜的臺(tái)式機(jī)型，但這些只適合于用在研究開(kāi)發(fā)或制作樣機(jī)的場(chǎng)合，因?yàn)閷?duì)于要適應(yīng)制造商對(duì)增長(zhǎng)的需求而言，它們都不夠經(jīng)用。典型的這類機(jī)器其傳送帶輸出速度約為0.8米/分鐘到1米/分鐘，采用發(fā)泡式或噴霧式助焊劑涂敷設(shè)備。可能沒(méi)有對(duì)流式預(yù)熱裝置，但是大多數(shù)供應(yīng)商會(huì)提供兼有單波和雙波性能的機(jī)器。

48,000到80,000美元可以買到一臺(tái)中等產(chǎn)量的機(jī)器，預(yù)熱區(qū)約為1.22米到1.83米，生產(chǎn)速度約為1.2米/分鐘到1.5米/分鐘。除了將雙波峰作為標(biāo)準(zhǔn)配置外，同時(shí)還提供有更多先進(jìn)的配置，比如惰性氣體環(huán)境等。

在高端市場(chǎng)，用95,000到190,000美元可以買到高產(chǎn)量的機(jī)器，能每天運(yùn)行24小時(shí)并只需很少的人工干預(yù)。一般采用1.83米到2.44米的預(yù)熱長(zhǎng)度，可以得到2米/分鐘或更高的產(chǎn)量。它同時(shí)還包括很多先進(jìn)的特性，比如統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制和遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)裝置，以及在同一機(jī)器內(nèi)既有噴霧式、發(fā)泡式又有波峰式助焊劑涂敷系統(tǒng)，另外可能還有三波峰性能。
 回流焊

回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過(guò)這種工藝焊接到線路板上的，這種設(shè)備的內(nèi)部有一個(gè)加熱電路，將氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢(shì)是溫度易于控制，焊接過(guò)程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。

回流焊工藝簡(jiǎn)介

通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。

1、回流焊流程介紹

回流焊加工的為表面貼裝的板，其流程比較復(fù)雜，可分為兩種：?jiǎn)蚊尜N裝、雙面貼裝。

A，單面貼裝：預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。

B，雙面貼裝：A面預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 →B面預(yù)涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝）→ 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。

2、PCB質(zhì)量對(duì)回流焊工藝的影響

3、焊盤鍍層厚度不夠，導(dǎo)致焊接不良。

需貼裝元件的焊盤表面鍍層厚度不夠，如錫厚不夠，將導(dǎo)致高溫下熔融時(shí)錫不夠，元件與焊盤不能很好地焊接。對(duì)于焊盤表面錫厚我們的經(jīng)驗(yàn)是應(yīng)＞100μ''。

4、焊盤表面臟，造成錫層不浸潤(rùn)。

板面清洗不干凈，如金板未過(guò)清洗線等，將造成焊盤表面雜質(zhì)殘留。焊接不良。

5、濕膜偏位上焊盤，引起焊接不良。濕膜偏位上需貼裝元件的焊盤，也將引起焊接不良。

6、焊盤殘缺，引起元件焊不上或焊不牢。

7、BGA焊盤顯影不凈，有濕膜或雜質(zhì)殘留，引起貼裝時(shí)不上錫而發(fā)生虛焊。

8、BGA處塞孔突出，造成BGA元件與焊盤接觸不充分，易開(kāi)路。

9、BGA處阻焊套得過(guò)大，導(dǎo)致焊盤連接的線路露銅，BGA貼片的發(fā)生短路。

10、定位孔與圖形間距不符合要求，造成印錫膏偏位而短路。

11、IC腳較密的IC焊盤間綠油橋斷，造成印錫膏不良而短路。

12、IC旁的過(guò)孔塞孔突出，引起IC貼裝不上。

13、單元之間的郵票孔斷裂，無(wú)法印錫膏。

14、鉆錯(cuò)打叉板對(duì)應(yīng)的識(shí)別光點(diǎn)，自動(dòng)貼件時(shí)貼錯(cuò)，造成浪費(fèi)。

15、NPTH孔二次鉆，引起定位孔偏差較大，導(dǎo)致印錫膏偏。

16、光點(diǎn)（IC或BGA旁），需平整、啞光、無(wú)缺口。否則機(jī)器無(wú)法順利識(shí)別，不能自動(dòng)貼件。

17、手機(jī)板不允許返沉鎳金，否則鎳厚嚴(yán)重不均。影響信號(hào)。   對(duì)某些如SMT元件多而穿孔元件較少的產(chǎn)品，這種工藝流程可取代波峰焊。
1. 與波峰焊相比的優(yōu)點(diǎn)
(1)焊接質(zhì)量好，不良比率PPM(百萬(wàn)分率的缺陷率)可低于20。
(2)虛焊、連錫等缺陷少，返修率極低。
(3)PCB布局的設(shè)計(jì)無(wú)須像波峰焊工藝那樣特別考慮。
(4)工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備操作簡(jiǎn)單。
(5)設(shè)備占地面積少，因其印刷機(jī)及回流爐都較小，故只需較小的面積。
(6)無(wú)錫渣問(wèn)題。
(7)機(jī)器為全封閉式，干凈，生產(chǎn)車間里無(wú)異味。
(8)設(shè)備管理及保養(yǎng)簡(jiǎn)單。
(9)印刷工藝中采用了印刷模板，各焊接點(diǎn)及印刷的焊膏量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。
(1O)在回流時(shí)，采用特別模板，各焊接點(diǎn)的溫度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。

2 與波峰焊相比的缺點(diǎn)：
(1)此工藝由于采用了焊膏，焊料的價(jià)格成本相對(duì)波峰焊的錫條較高。
(2)須訂制特別的專用模板，價(jià)格較貴。而且每個(gè)產(chǎn)品需各自的一套印刷模板及回流焊模板。
(3)回流爐可能會(huì)損壞不耐高溫的元件。在選擇元件時(shí)，特別注意塑膠元件，如電位器等可能由于高溫而損壞。

3 溫度曲線
由于通孔回流焊的焊膏、元件性質(zhì)完全不同于SMT回流，故溫度曲線也截然不同，通常包括預(yù)熱區(qū)、回流區(qū)和冷卻區(qū)。

4 預(yù)熱區(qū)
將線路板由常溫加熱到100～140℃，目的是線路板及焊膏預(yù)熱，避免線路板及焊膏在回流區(qū)受到熱沖擊。如果板上有不耐高溫的元件，則可以將此溫區(qū)的溫度降低，以免損壞元件。

5 回流區(qū)(主加熱區(qū))
溫度上升到焊膏熔點(diǎn)，且保持一定的時(shí)間，使焊膏完全熔化，最高溫度在200～230℃。在178℃以上的時(shí)問(wèn)為30～40s。

6 冷卻區(qū)
借助冷卻風(fēng)扇，降低焊膏溫度，形成焊點(diǎn)，并將線路板冷卻至常溫。