电磁泵波峰焊机的波峰高度太高或引脚过长,使引脚底部不能与波峰接触。因为电磁泵波峰焊机是空心波,空心波的厚度为4-5mm左右。波峰高度一般控制在印制板厚度的2/3处。插装元器件引脚成形要求原件引脚露出印制板焊接面0.8-3mm。
波峰焊接时被加热基体的热容量很大,虽然焊接已结束,但尚未冷却,由于热惯性,温度仍然上升,此时焊点外侧开始凝固,而焊点内部温度降低较慢,残留的气体仍然继续膨胀,挤压外表面即将凝固的钎料而喷出从而在焊点内形及气孔。
反润湿:波峰焊接种钎料首先润湿基体金属表面后同润湿不足而缩回从而在基体金属表面是留下一层很波的钎料,同时又有断断续续的有些分离的钎球,大钎球于基体金属相接触处有很大的接触角。
接触角*范围15°
要求钎接对伸出引线的润湿高度H≥D图3
焊点的轮廓敷形解决方案:
1.改善被焊金属表面状态可焊性
2.正切的实际PCB的图形和布线。
3.合理调整钎料温度,夹送速度,夹送角度。
4.合理调整预热温度。
暗色焊点或颗粒状焊点
暗色焊点或颗粒状焊点形成原因:
1.钎料中金属本质过量积累,使焊点量暗灰色或发白。
2.钎料中金属量降低
3.焊点被化学腐蚀而发暗。
4.防氧化油,会使焊点产生颗粒和凹凸不平状。
5.焊接时过热。
暗色焊点或颗粒状焊点解决方案:
1.更换锡槽锡。
2.用纯锡净化锡炉内其他杂质。
3.降低焊接温度。
焊点桥接或短路
焊点桥接或短路解释:过多的钎料使相邻线路或在同一导体上堆集,分别称为桥接和短路。
PCB设计不合理,焊盘间距过窄。符合DFM设计要求。
插装元器件引脚不规则或插装歪斜,焊接前引脚之间已经接近或已经碰上。插装元器件引脚应根据印制板的孔径及装配要求进行成形,如采用短插一次焊工艺,要求原件引脚露出印制板焊接面0.8-3mm,插装时要求元件体端正。
接温度过低或传送带速度过快,使熔融焊料的黏度过大。锡波温度为250±5℃,焊接时间3-5s。温度略低时,传送带速度应调慢一些。
助焊剂活性差。更换助焊剂。
桥接和短路形成原因:
1.温度
2.相邻导线或焊盘间距过短。
3.基体金属表面不洁净。
4.钎料纯度不够。
5.助焊剂活性及预热温度。
6.PCB电装设计不合理板面热容量分别差导过大。
7.PCB吃锡深度。
8.元件引脚的伸出PCB高度
9.PCB夹送速度。
10.PCB夹送角度。
桥接和短路解决方案:
1.适当调整温度。
2.更改导线或焊盘间距设计。
3.清洁金属焊接表面。
4.换锡,或添加纯锡,提高钎料纯度。
5.更换活性强的助焊剂。
6.更改PCB电装设计,均匀板面热容量。
7.调整波峰深度。
8.元件脚加工高于PCB厚度1.5-3MM
9.调整夹送速度与夹送角度。 夹送角度。 3-7°
改善方法
编辑波峰焊锡作业中问题点与改善方法
⒈沾锡不良 POOR WETTING:
这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:
1-1.外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.
1-2.SILICON OIL 通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而 SILICON OIL不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.
1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.
1-4.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.
1-5.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒.
⒉局部沾锡不良 DE WETTING:
此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点.
⒊冷焊或焊点不亮 COLD SOLDER OR DISTURRED SOLDER JOINTS:
焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动.
⒋焊点破裂 CRACKS IN SOLDER FILLET:
此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善.
⒌焊点锡量太大 EXCES SOLDER:
通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助.
5-1.锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由1到7度依基板设计方式?;整,一般角度约3.5度角,角度越大沾锡越薄角度越小沾锡越厚.
5-2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.
5-3.提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.
5-4.改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖.
⒍锡尖 (冰柱) ICICLING:
此一问题通常发生在DIP或WⅣE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.
6-1.基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.
6-2.基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘10mm区块.
6-3.锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.
6-4.出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.
6-5.手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间.
⒎防焊绿漆上留有残锡 SOLDER WEBBING:
7-1.基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),,氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商.
7-2.不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120℃二小时,本项事故应及时回馈基板供货商.
7-3.锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度)
⒏白色残留物 WHITE RESIDUE:
在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受.
8-1.助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白班,此时**的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业.
8-2.基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可.
8-3.不正确的CURING亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可.
8-4.厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助.
8-5.因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好.
8-6.助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式每月更新即可).
8-7.使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善.
8-8.清洗基板的溶剂水分含量过高,降低清洗能力并产生白班.应更新溶剂.
⒐深色残余物及浸蚀痕迹 DARK RESIDUES AND ETCH MARKS:
通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成.
9-1.松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可.
9-2.酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用较弱之助焊剂并尽快清洗.
9-3.有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑班,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可.
波峰焊治具
⒑绿色残留物 GREEN RESIDUE:
绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善.
10-1.腐蚀的问题通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,这种腐蚀物质内含铜离子因此呈绿色,当发现此绿色腐蚀物,即可证明是在使用非松香助焊剂后未正确清洗.
10-2.COPPER ABIETATES 是氧化铜与 ABIETIC ACID(松香主要成分)的化合物,此一物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗.
10-3.PRESULFATE的残余物或基板制作上类似残余物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求基板制作厂在基板制作清洗后再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质.
⒒白色腐蚀物
第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯离子易与铅形成氯化铅,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物).
在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀.
⒓针孔及气孔 PINHOLDS AND BLOWHOLES:
针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题.
12-1.有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单只要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为SILICONOIL 因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品.
12-2.基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120℃烤二小时.
12-3.电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商.
⒔TRAPPED OIL:
氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善.
⒕焊点灰暗 :
此现象分为二种⑴焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗.
⑵经制造出来的成品焊点即是灰暗的.
14-1.焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.
14-2.助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善.
某些无机酸类的助焊剂会造成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1% 的盐酸清洗再水洗.
14-3.在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗.
波峰焊钛爪
⒖焊点表面粗糙:
焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变.
15-1.金属杂质的结晶:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分
15-2.锡渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善.
15-3.外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面
⒗黄色焊点 :
系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障.
⒘短路BRIDGING:
过大的焊点造成两焊点相接.
17-1.基板吃锡时间不够,预热不足,?#123;整锡炉即可.
17-2.助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等.
17-3.基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向.
17-4.线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);如为排列式焊点或IC
,则应考虑盗锡焊垫,或使用文字白漆予以区隔,此时之白漆厚度需为2倍焊垫(金道)厚度以上.
17-5.被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或更进一步全部更新锡槽内的焊锡.
分析对策
编辑
不开机
检查电路电压是否正常。三相四线。380V交流电压。是否正常。
检查时间控制器是否处于ON状态。
检查电脑电源控制线是否正常。
检查PLC24V点是否正常。
不加热分析
预热区
检查24V是否正常。
检查预热区设置是否正常。
检查预热区交流接触器电源是否正常。
检查预热区温度探测器是否正常。
检查发热丝是否烧断。
锡炉区
检查锡炉发热丝是否有短路。
检查锡炉设置是否正常。
检查24V是否正常。
检查交流接触器是否正常。
不喷雾
检查光感是否正常。
检查气压是否正常。
检查24V是否正常。
检查助焊剂是否充足。
不恒温
检查发热丝是否正常。
检查交流控制器是否正常。
检查温度传感器是否正常。
检查继电器是否损坏。
检查继电器24V输入是否正常。
导轨不传送
检查链爪有无卡带。
检查U型感应器是否正常。
检查链爪有无变形。
检查导轨宽距是否前后一致。
检查紧急开关是否处于ON状态。
掉板
检查导轨宽距前后是否一致。
检查导轨是否过宽。
检查放板工位是否放到位。
上锡
检查波峰高度是否过高。
检查锡炉高度是否挨着链爪
检查炉前放夹具是否夹了夹子。
跳闸
检查各线路是否有损坏。
检查各发热丝是否有烧坏。
检查电压是否正常。
检查各线路端子是否已经紧固。
检查控制箱内部是否有烧线。
报警
检查紧急开关是否处于ON状态。
检查导轨是否过紧。
检查波峰是否过载。
检查温度是否过高过低。
机器选择
编辑根据价格和产量,波峰焊机大致可以分为三类。
40,000到55,000美元可以买到一台入门级、低或中等产量的立式机器。虽然还有更便宜的台式机型,但这些只适合于用在研究开发或制作样机的场合,因为对于要适应制造商对增长的需求而言,它们都不够经用。典型的这类机器其传送带输出速度约为0.8米/分钟到1米/分钟,采用发泡式或喷雾式助焊剂涂敷设备。可能没有对流式预热装置,但是大多数供应商会提供兼有单波和双波性能的机器。
48,000到80,000美元可以买到一台中等产量的机器,预热区约为1.22米到1.83米,生产速度约为1.2米/分钟到1.5米/分钟。除了将双波峰作为标准配置外,同时还提供有更多**的配置,比如惰性气体环境等。
在高端市场,用95,000到190,000美元可以买到高产量的机器,能每天运行24小时并只需很少的人工干预。一般采用1.83米到2.44米的预热长度,可以得到2米/分钟或更高的产量。它同时还包括很多**的特性,比如统计过程控制和远距离监测装置,以及在同一机器内既有喷雾式、发泡式又有波峰式助焊剂涂敷系统,另外可能还有三波峰性能。
新时代
编辑尽管出现了表面贴装元器件,但专为处理通孔元件而开发的波峰焊仍然富有生命力,并且还是各类生产线的关键部分。尽管对无铅焊接在科技上的需要尚有争议,消费者和立法机构对无铅产品的要求却是明确的。无铅焊料的主要缺点是比传统锡-铅焊料成本较高,但是不管喜欢不喜欢,显然制造商在其全部生产中都不得不采用无铅工艺。毕竟降低成本的方法总是存在的。
适应无铅焊兴起的工艺技术
以下四种工艺技术形成了经济上紧密结合的几个方面,由此可节省无铅焊的成本:
⒈焊料回收再生。采用焊料回收再生系统能**限度地节省成本。在焊接作业期间,多达75% (取决于泵的设计)的焊料会氧化变成浮渣,浮渣的主要成份是纯焊料.
以前人们认为残渣和浮渣并不重要。贩卖金属的商人仅用很低的价格就收购了这种无用的浮渣,然后很容易地就对浮渣进行了处理,从中提取了焊料,再销售出去。但是现在,制造商能自己处理浮渣,从而减少了焊料的消耗,获得经济上的好处。从经济上考虑,这种省钱的工序不可忽视。
⒉无铅工艺的控制。人们采用更昂贵的焊料,自然是期望焊接缺陷更少。引起焊接缺陷(如桥接、拉尖和不充足的顶面焊缝)的主要原因之一是印制电路板(PCB)组件在预热阶段加热不足。但是,过犹不足,加热过度和加热不足一样糟,对于无铅工艺来说更其如此。事实上,在无铅应用中预热要求更加严格,因为它要求更高的温度:有些无铅焊料熔化温度接近700℉。
⒊预热器的类型。波峰焊设备制造商采用不同类型的加热方法:石英灯,红外(IR)管和Calrod陶瓷组件,全部在高温工作(1300至2000℉),以便使PCB在进入波峰之前其顶面达到190至240℉的*温度。显然,这么高的Δt,使能量利用率很低。而且,组件不可能吸收由这些热源发射出的那么多的热量。采用这么高温的热源试图使PCB表面达到相对较低的温度,这就大大增加了焊剂过烧的可能性。
相反,采用低瓦特致密黑体IR加热板是最有效加热PCB的方法。这些加热部件发射长波长的IR,很容易被PCB吸收。因此,在热源和PCB之间的Δt比石英灯和红外管等加热组件产生的Δt小得多。
⒋预热器的设计。大多数波峰焊机装有配置不同的预热器。但是,用于预热系统的*设计应该包括多于一种类型的加热器,例如,在底部的黑体IR加热板和上面的强力空气对流加热器相组合的系统。
预热器的物理设计是均匀和逐渐加热印板的另一大影响因素。比如,如果预热器的末端和波峰的开始部位之间存在缝隙,就会导致印板冷却。同样,印板在传送机构上运行时,它和热源之间的距离对于印板加热过程也有重要影响。理想的设计是,当印板临近波峰时应当更加接近热源。另外,由于无铅焊料将随着PCB进入波峰浴而处于较高温度,人们自然期望最有效的预热系统能在连续生产以满足大量生产要求时,使缺陷及返修和重装成本减至**。
未来趋势
编辑多样化的波峰焊无铅波峰焊机新技术发展趋势无铅波峰焊机波峰焊数字化、网络化发展的方向越来越明确清晰,这个变化,对用户带来的直接影响就是拉近了用户端和波峰焊前端的距离感,无铅波峰焊机技术、物联网技术和云计算技术的结合将**整个无铅波峰焊机行业的发展。
IP浪潮无一避免,软件革命改变世界,IP与软件也正在快速改变着传统的无铅波峰焊机行业。本文对无铅波峰焊机行业无铅波峰焊机面对新的技术和应用需求这样的大背景下,所产生的发展趋势以及自身发展的要求做一简要分析。
事实上,随着IP技术和视频管理软件平台的快速应用,传统的无铅波峰焊机行业尤其是以模拟摄像机加DVR,或者网络摄像机加NVR的传统架构下的产品和解决方案正发生着巨大的变革。新的技术变革,不仅仅快速提升了传统无铅波峰焊机的质量如更高的像素、更宽的波峰焊范围,更高的解析度等,而且也在创造了新的应用,并扩展了传统的无铅波峰焊机行业的范围。
不过随着新技术日新月异的更新换代,以及行业之间的壁垒的消除,尤其是无铅波峰焊机与IT技术、与通信技术、与网络技术等的融合,整体无铅波峰焊机无铅波峰焊机也发生着巨大的变化,对原有无铅波峰焊机行业的厂家提出了更高的要求,新的厂家尤其是在IT技术诸如网络、云计算等方面有着天然优势的厂家的进入,在这样的新技术发展趋势和应用需求下,将一方面推动无铅波峰焊机在应用、技术、产品和解决方案的更新换代,另外一方面在无铅波峰焊机新发展的浪潮中觅得新的发展良机。
众所周知,网络化、高清化、智能化是近几年无铅波峰焊机发展主要的三大趋势。整体无铅波峰焊机行业的发展,无论是在应用上如智能交通、平安城市、银行系统、公检法系统、其他专业行业系统,甚至民用系统如社区、楼宇等,还是在技术发展,诸如百万像素、HD-SDI、编码技术、录像存储技术、视频的智能分析、VMS视频管理系统等也基本上以此趋势为主要演进的方向.