電子組件的波峰焊接工藝
發布時間:2008-11-04
中心論題:
- 焊料
- 波峰
- 波峰焊接後的冷卻
解決方案:
- 波峰焊接最常用的焊料是共晶錫鉛合金:錫63%;鉛37%
- 掌握好焊料純度(按標準)、波峰溫度(230~250℃)、接觸波峰的總時間(3~5秒鍾)、印製板浸入波峰中的深度(50~80%)
- 在波峰焊機的尾部增設冷卻工作站
在電子組件的組裝過程中,焊接起到了相當重要的作用。它涉及到產品的性能、可靠性和質量等,甚至影響到其後的每一工藝步驟。此外,由於電子組件朝著輕、薄、小的方向快速發展,為焊接工藝提出了一係列的難題,為此,電子製造業的各個廠家圍繞SMT的焊接工藝展開了激烈的競爭,旨在進一步提高焊接質量,克服焊接中存在的短路、橋接、焊球和漏焊等缺陷,從而提高產品質量,滿足市場需求。
目(mu)前(qian),最(zui)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)主(zhu)要(yao)有(you)波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)和(he)再(zai)流(liu)焊(han)接(jie)。波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)主(zhu)要(yao)是(shi)用(yong)於(yu)通(tong)孔(kong)和(he)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)元(yuan)件(jian)的(de)焊(han)接(jie),是(shi)一(yi)種(zhong)關(guan)鍵(jian)的(de)群(qun)焊(han)工(gong)藝(yi)。盡(jin)管(guan)波(bo)峰(feng)焊(han)接(jie)工(gong)藝(yi)已(yi)有(you)多(duo)年(nian)的(de)曆(li)史(shi),而(er)且(qie)還(hai)將(jiang)繼(ji)續(xu)沿(yan)用(yong)下(xia)去(qu),然(ran)而(er),我(wo)們(men)要(yao)是(shi)能(neng)夠(gou)用(yong)上(shang)切(qie)實(shi)可(ke)行(xing)的(de)、有生命力的波峰焊接工藝需持時日。因為這種工藝必須達到快速、生產率高和成本合理等要求。換言之,這種工藝與焊接前的每一工藝步驟密切相關,其中包括資金投入、 PCB設計、元件可焊性、組裝操作、焊劑選擇、溫度/時間的控製、焊料及晶體結構等。
焊料
目前,波峰焊接最常用的焊料是共晶錫鉛合金:錫63%;鉛37%,應時刻掌握焊錫鍋中的焊料溫度,其溫度應高於合金液體溫度183℃,並使溫度均勻。過去,250℃的焊錫鍋溫度被視為“標準”。隨著焊劑技術的革新,整個焊錫鍋中的焊料溫度的均勻性得到了控製,並增設了預熱器,發展趨勢是使用溫度較低的焊錫鍋。在230—240℃的範圍內設置焊錫鍋溫度是很普遍的。
通常,組件沒有均勻的熱質量,要(yao)保(bao)證(zheng)所(suo)有(you)的(de)焊(han)點(dian)達(da)到(dao)足(zu)夠(gou)的(de)溫(wen)度(du),以(yi)便(bian)形(xing)成(cheng)合(he)格(ge)的(de)焊(han)點(dian)是(shi)必(bi)要(yao)的(de)。重(zhong)要(yao)的(de)問(wen)題(ti)是(shi)要(yao)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)熱(re)量(liang),提(ti)高(gao)所(suo)有(you)引(yin)線(xian)和(he)焊(han)盤(pan)的(de)溫(wen)度(du),從(cong)而(er)確(que)保(bao)焊(han)料(liao)的(de)流(liu)動(dong)性(xing),濕(shi)潤(run)焊(han)點(dian)的(de)兩(liang)麵(mian)。焊(han)料(liao)的(de)溫(wen)度(du)較(jiao)低(di)就(jiu)會(hui)降(jiang)低(di)對(dui)元(yuan)件(jian)和(he)基(ji)板(ban)的(de)熱(re)衝(chong)擊(ji),有(you)助(zhu)於(yu)減(jian)少(shao)浮(fu)渣(zha)的(de)形(xing)成(cheng),在(zai)較(jiao)低(di)的(de)強(qiang)度(du)下(xia),進(jin)行(xing)焊(han)劑(ji)塗(tu)覆(fu)操(cao)作(zuo)和(he)焊(han)劑(ji)化(hua)合(he)物(wu)的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)下(xia),可(ke)使(shi)波(bo)峰(feng)出(chu)口(kou)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)焊(han)劑(ji),這(zhe)樣(yang)就(jiu)可(ke)減(jian)少(shao)毛(mao)刺(ci)和(he)焊(han)球(qiu)的(de)產(chan)生(sheng)。
焊han錫xi鍋guo中zhong的de焊han料liao成cheng份fen與yu時shi間jian有you密mi切qie關guan係xi,即ji隨sui著zhe時shi間jian而er變bian化hua,這zhe樣yang就jiu導dao致zhi了le浮fu渣zha的de形xing成cheng,這zhe就jiu是shi要yao從cong焊han接jie的de組zu件jian上shang去qu除chu殘can餘yu物wu和he其qi它ta金jin屬shu雜za質zhi的de原yuan因yin及ji在zai焊han接jie工gong藝yi中zhong錫xi損sun耗hao的de原yuan因yin。以yi上shang這zhe些xie因yin素su可ke降jiang低di焊han料liao的de流liu動dong性xing。在zai采cai購gou中zhong,要yao規gui定ding的de金jin屬shu微wei量liang浮fu渣zha和he焊han料liao的de錫xi含han量liang的de最zui高gao極ji限xian,在zai各ge個ge標biao準zhun中zhong,(如象IPC/J-STD-006都有明確的規定)。在焊接過程中,對焊料純度的要求在ANSI/J-STD-001B標準中也有規定。除了對浮渣的限製外,對63%錫;37%鉛合金中規定錫含量最低不得低於61.5%。
波bo峰feng焊han接jie組zu件jian上shang的de金jin和he有you機ji泳yong層ceng銅tong濃nong度du聚ju集ji比bi過guo去qu更geng快kuai。這zhe種zhong聚ju集ji,加jia上shang明ming顯xian的de錫xi損sun耗hao,可ke使shi焊han料liao喪sang失shi流liu動dong性xing,並bing產chan生sheng焊han接jie問wen題ti。外wai表biao粗cu糙cao、呈顆粒狀的焊點常常是由於焊料中的浮渣所致。由於焊錫鍋中的集聚的浮渣或組件自身固有的殘餘物暗淡、粗cu糙cao的de粒li狀zhuang焊han點dian也ye可ke能neng是shi錫xi含han量liang低di的de征zheng兆zhao,不bu是shi局ju部bu的de特te種zhong焊han點dian,就jiu是shi錫xi鍋guo中zhong錫xi損sun耗hao的de結jie果guo。這zhe種zhong外wai觀guan也ye可ke能neng是shi在zai凝ning固gu過guo程cheng中zhong,由you於yu振zhen動dong或huo衝chong擊ji所suo造zao成cheng的de。
焊點的外觀就能直接體現出工藝問題或材料問題。為保持焊料“滿鍋”狀態和按照工藝控製方案對檢查焊錫鍋分析是很重要的。由於焊錫鍋中有浮渣而“倒掉”焊(han)錫(xi)鍋(guo)中(zhong)的(de)焊(han)劑(ji),通(tong)常(chang)來(lai)說(shuo)是(shi)不(bu)必(bi)要(yao)的(de),由(you)於(yu)在(zai)常(chang)規(gui)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)要(yao)求(qiu)往(wang)錫(xi)鍋(guo)中(zhong)添(tian)加(jia)焊(han)料(liao),使(shi)錫(xi)鍋(guo)中(zhong)的(de)焊(han)料(liao)始(shi)終(zhong)是(shi)滿(man)的(de)。在(zai)損(sun)耗(hao)錫(xi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),添(tian)加(jia)純(chun)錫(xi)有(you)助(zhu)於(yu)保(bao)持(chi)所(suo)需(xu)的(de)濃(nong)度(du)。為(wei)了(le)監(jian)控(kong)錫(xi)鍋(guo)中(zhong)的(de)化(hua)合(he)物(wu),應(ying)進(jin)行(xing)常(chang)規(gui)分(fen)析(xi)。如(ru)果(guo)添(tian)加(jia)了(le)錫(xi),就(jiu)應(ying)采(cai)樣(yang)分(fen)析(xi),以(yi)確(que)保(bao)焊(han)料(liao)成(cheng)份(fen)比(bi)例(li)正(zheng)確(que)。
浮渣過多又是一個令人棘手的問題。毫無疑問,焊錫鍋中始終有浮渣存在,在大氣中進行焊接時尤其是這樣。使用“芯片波峰”zheduihanjiegaomiduzujianhenyoubangzhu,youyubaoluyudaqidehanliaobiaomiantaida,ershihanliaoyanghua,suoyihuichanshenggengduodefuzha。hanxiguozhonghanliaobiaomianyoulefuzhacengdefugai,yanghuasudujiufangmanle。zaihanjiezhong,youyuxiguozhongbofengdetuanliuheliudongerhuichanshenggengduodefuzha。
推tui薦jian使shi用yong的de常chang規gui方fang法fa是shi將jiang浮fu渣zha撇pie去qu,要yao是shi經jing常chang進jin行xing撇pie削xue的de話hua,就jiu會hui產chan生sheng更geng多duo的de浮fu渣zha,而er且qie耗hao用yong的de焊han料liao更geng多duo。浮fu渣zha還hai可ke能neng夾jia雜za於yu波bo峰feng中zhong,導dao致zhi波bo峰feng的de不bu穩wen定ding或huo湍tuan流liu,因yin此ci要yao求qiu對dui焊han錫xi鍋guo中zhong的de液ye體ti成cheng份fen給gei予yu更geng多duo的de維wei護hu。如ru果guo允yun許xu減jian少shao錫xi鍋guo中zhong焊han料liao量liang的de話hua,焊han料liao表biao麵mian的de浮fu渣zha會hui進jin入ru泵beng中zhong,這zhe種zhong現xian象xiang很hen可ke能neng發fa生sheng。有you時shi,顆ke粒li狀zhuang焊han點dian會hui夾jia雜za浮fu渣zha。最zui初chu發fa現xian的de浮fu渣zha,可ke能neng是shi由you粗cu糙cao波bo峰feng所suo致zhi,而er且qie有you可ke能neng堵du塞sai泵beng。錫xi鍋guo上shang應ying配pei備bei可ke調tiao節jie的de低di容rong量liang焊han料liao傳chuan感gan器qi和he報bao警jing裝zhuang置zhi。
波峰
在波峰焊接工藝中,波峰是核心。可將預熱的、塗有焊劑、無(wu)汙(wu)物(wu)的(de)金(jin)屬(shu)通(tong)過(guo)傳(chuan)送(song)帶(dai)送(song)到(dao)焊(han)接(jie)工(gong)作(zuo)站(zhan),接(jie)觸(chu)具(ju)有(you)一(yi)定(ding)溫(wen)度(du)的(de)焊(han)料(liao),而(er)後(hou)加(jia)熱(re),這(zhe)樣(yang)焊(han)劑(ji)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying),焊(han)料(liao)合(he)金(jin)通(tong)過(guo)波(bo)峰(feng)動(dong)力(li)形(xing)成(cheng)互(hu)連(lian),這(zhe)是(shi)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)一(yi)步(bu)。目(mu)前(qian),常(chang)用(yong)的(de)對(dui)稱(cheng)波(bo)峰(feng)被(bei)稱(cheng)為(wei)主(zhu)波(bo)峰(feng),設(she)定(ding)泵(beng)速(su)度(du)、波峰高度、浸潤深度、傳送角度及傳送速度,為達到良好的焊接特性提供全方位的條件。應該對數據進行適當的調整,在離開波峰的後麵(出口端)就應使焊料運行降速,並慢慢地停止運行。PCB隨sui著zhe波bo峰feng運yun行xing最zui終zhong要yao將jiang焊han料liao推tui至zhi出chu口kou。在zai最zui掛gua的de情qing況kuang下xia,焊han料liao的de表biao麵mian張zhang力li和he最zui佳jia化hua的de板ban的de波bo峰feng運yun行xing,在zai組zu件jian和he出chu口kou端duan的de波bo峰feng之zhi間jian可ke實shi現xian零ling相xiang對dui運yun動dong。這zhe一yi脫tuo殼ke區qu域yu就jiu是shi實shi現xian了le去qu除chu板ban上shang的de焊han料liao。應ying提ti供gong充chong分fen的de傾qing角jiao,不bu產chan生sheng橋qiao接jie、毛刺、拉絲和焊球等缺陷。
有時,波峰出口需具有熱風流,以確保排除可能形成的橋接。在板的底部裝上表麵貼裝元件後,有時,補償焊劑或在後麵形成的“苛刻的波峰”區qu域yu的de氣qi泡pao,而er進jin行xing的de波bo峰feng整zheng平ping之zhi前qian,使shi用yong湍tuan流liu芯xin片pian波bo峰feng。湍tuan流liu波bo峰feng的de高gao豎shu直zhi速su度du有you助zhu於yu保bao證zheng焊han料liao與yu引yin線xian或huo焊han盤pan的de接jie觸chu。在zai整zheng平ping的de層ceng流liu波bo峰feng後hou麵mian的de振zhen動dong部bu分fen也ye可ke用yong來lai消xiao除chu氣qi泡pao,保bao證zheng焊han料liao實shi現xian滿man意yi的de接jie觸chu組zu件jian。
焊接工作站基本上應做到:高純度焊料(按標準)、波峰溫度(230~250℃)、接觸波峰的總時間(3~5秒鍾)、印製板浸入波峰中的深度(50~80%),實現平行的傳送軌道和在波峰與軌道平行狀態下錫鍋中焊劑含量。
波峰焊接後的冷卻
tongchangzaibofenghanjideweibuzengshelengquegongzuozhan。weideshixianzhitongxijinshujianhuahewuxingchenghandiandequshi,lingyigeyuanyinshijiasuzujiandelengque,zaihanliaomeiyouwanquanguhuashi,bimianbanziyiwei。kuaisulengquezujian,yixianzhiminganyuanjianbaoluyugaowenxia。raner,yingkaolvdaoqinshixinglengquexitongduiyuanjianhehandianderechongjideweihaixing。
一個控製良好的“柔和穩定的”、強製氣體冷卻係統應不會損壞多數組件。使用這個係統的原因有兩個:nenggoukuaisuchuliban,erbuyongshoujiachi,bingqiekebaozhengzujianwendubiqingxirongyedewendudi。renmensuoguanxindeshihouyigeyuanyin,qikenengshizaochengmouxiehanjicanzhaqipaodeyuanyin。lingyizhongxianxiangshiyoushihuichuxianyumouxiehanjifuzhachanshengfanyingdexianxiang,zheyang,shidecanyuwu“清洗不掉”。
在保證焊接工作站設置的數據滿足所有的機器、所有的設計、采用的所有材料及工藝材料條件和要求方麵沒有哪個定式能夠達到這些要求。必須了解整個工藝過程中的每一步操作。
結論
總之,要獲得最佳的焊接質量,滿足用戶的需求,必須控製焊接前、焊接中的每一工藝步驟,因為SMT的整個組裝工藝的每一步驟都互相關聯、互相作用,任一步有問題都會影內到整體的可靠性和質量。焊接操作也是如此,所以應嚴格控製所有的參數、時間/溫度、焊料量、焊han劑ji成cheng分fen及ji傳chuan送song速su度du等deng等deng。對dui焊han接jie中zhong產chan生sheng的de缺que陷xian,應ying及ji早zao查zha明ming起qi因yin,進jin行xing分fen析xi,采cai取qu相xiang應ying的de措cuo施shi,將jiang影ying響xiang質zhi量liang的de各ge種zhong缺que陷xian消xiao滅mie在zai萌meng芽ya狀zhuang態tai之zhi中zhong。這zhe樣yang,才cai能neng保bao證zheng生sheng產chan出chu的de產chan品pin都dou符fu合he技ji術shu規gui範fan。
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