提高wsm3000波峰焊機(jī)焊接質(zhì)量的方法

1、<p>　　提高WSM3000波峰焊機(jī)焊接質(zhì)量的方法</p><p>　　摘要：本文介紹了WSM3000波峰焊機(jī)結(jié)構(gòu)及波峰焊工藝技術(shù)，進(jìn)行了焊接質(zhì)量主要缺陷的分析，并分別從焊接前PCB質(zhì)量及元器件的預(yù)處理、波峰焊接過程中焊接材料的質(zhì)量控制及焊接過程中生產(chǎn)工藝參數(shù)的調(diào)整等方面探討了提高波峰焊接質(zhì)量的有效措施及方法。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：波峰焊 PCB 焊接缺陷 焊接質(zhì)量

2、方法 </p><p>　　1 波峰焊技術(shù)工藝簡介 </p><p>　　波峰焊是將熔融的液態(tài)焊料，借助于泵的作用，在焊料槽的液面形成特定形狀的焊料波，插裝好元器件的印制電路板置于軌道上，以某一特定的爬升角度和一定的浸入深度通過焊料波峰，焊接面與波峰相接觸，從而實(shí)現(xiàn)印制板上所有需要焊接的焊點(diǎn)一次性全部焊接的過程。波峰焊主要適用于通孔插裝印制電路板單裝工藝以及表面組裝與通孔插裝混裝工藝的焊接

3、。波峰焊作為第三代焊接技術(shù)，目前在電子制造領(lǐng)域仍發(fā)揮著重要的作用。 </p><p>　　實(shí)現(xiàn)波峰焊的設(shè)備稱為波峰焊機(jī)。我單位使用的是WSM3000波峰焊機(jī)，其主要結(jié)構(gòu)是入板導(dǎo)軌、鈦?zhàn)魉蛶?、助焊劑噴霧裝置、預(yù)熱裝置、雙波峰錫爐、電氣控制系統(tǒng)、助焊劑添加裝置、線路板前接駁裝置、噴霧調(diào)節(jié)裝置、助焊劑回收裝置、波峰高度調(diào)節(jié)裝置、雙波峰焊錫噴口、雙波峰焊接裝置、調(diào)節(jié)傳送帶傾斜度輪、洗鈦?zhàn)忪F裝置、冷卻裝置。波峰焊機(jī)工藝

4、流程是已插好件的PCB――進(jìn)入導(dǎo)軌――噴涂助焊劑――預(yù)熱――雙波峰焊接――冷卻――已焊接PCB。 </p><p>　　2 WSM3000波峰焊機(jī)焊接缺陷分析 </p><p>　　在WSM3000波峰焊機(jī)焊工作過程中，出現(xiàn)了一些焊接質(zhì)量缺陷問題，下面對主要缺陷進(jìn)行分析。 </p><p>　　2.1 焊點(diǎn)不飽滿 </p><p>　　原因分

5、析：①可能由于助焊劑的噴涂量有些少，使焊點(diǎn)的可焊性有所降低；②PCB 預(yù)熱和焊接溫度過高，使焊料的黏度過低，吸附到焊點(diǎn)的能力降低；③預(yù)熱溫度不好，溫度過低不易沾錫；④導(dǎo)軌傳送速度過快，焊錫未充分浸潤，形成不了飽滿的焊點(diǎn)；⑤焊錫波峰不平穩(wěn)，浸潤不好，造成有些焊點(diǎn)不飽滿；⑥PCB 爬坡角度偏小，當(dāng)焊錫波峰接觸焊接面時(shí)，不利于焊劑排氣，造成焊點(diǎn)不飽滿；⑦元件引腳或焊盤氧化，可焊性變差，不易沾錫；⑧插裝元器件引腳細(xì)焊盤相對大，焊料被張力拉到焊盤

6、上，造成焊點(diǎn)干癟；⑨錫鍋內(nèi)焊錫有較多浮渣，影響形成飽滿焊點(diǎn)；⑩雙波峰的“湍流波”和“平穩(wěn)波”高度偏低，接觸焊點(diǎn)面積小，形成不了飽滿的焊點(diǎn)。 </p><p>　　2.2 焊點(diǎn)錫量過多 </p><p>　　原因分析：①可能由于軌道輸送PCB的傾角過小，使得焊點(diǎn)沾錫過厚；②焊接溫度過低或鈦?zhàn)魉蛶魉退俣冗^快導(dǎo)致焊接時(shí)間太少，使焊料的黏度過大，致使多余的焊錫回落不到錫槽；③預(yù)熱溫度不夠，PC

7、B沾錫時(shí)吸熱，致使實(shí)際焊接溫度降低，焊料黏度增大；④助焊劑的比重過大導(dǎo)致活性變差，使焊點(diǎn)吃錫較多；⑤焊料中雜質(zhì)多，使錫的比例下降，焊料的黏度增加，流動性變得差，易附著在焊點(diǎn)上。 </p><p><b>　　2.3 形成橋接 </b></p><p>　　原因分析：①可能由于預(yù)熱溫度不足，焊接時(shí)使實(shí)際焊接溫度降低，焊料黏度增大，焊料容易聚集在一起形成橋接；②導(dǎo)軌傳輸速

8、度過快，致使焊接時(shí)間不夠，焊料沒有來得及回落形成橋接；③PCB線路設(shè)計(jì)不合理，線路或焊盤間距離過小，使焊料很容易短接在一起；④插裝的元器件引腳不正，焊接前引腳相距太近或已接觸；⑤助焊劑比重過大，吃錫過多，相互間橋接；⑥鈦?zhàn)魉蛶л斔蛢A角太小，焊接時(shí)間過長，產(chǎn)生橋接；⑦焊料中殘?jiān)^多，被泵帶到焊點(diǎn)處造成橋接。 </p><p>　　2.4 虛焊、漏焊 </p><p>　　原因分析：①元器件

9、引腳、焊端或PCB的焊盤氧化或有污物，可焊性差不易沾錫，造成虛焊；②PCB不平、翹曲，使翹起部位波峰接觸不良；③波峰兩側(cè)高度不夠平滑，波峰低處與PCB接觸不良，造成漏焊；④導(dǎo)軌兩側(cè)不平行，使PCB接觸波峰時(shí)不平行，易造成一側(cè)漏焊；⑤預(yù)熱溫度過高，使噴涂到PCB的助焊劑活性變差，造成浸潤不良；⑥PCB焊點(diǎn)走向與波峰方向不合理，出現(xiàn)陰影效應(yīng)造成漏焊。 </p><p><b>　　2.5 焊點(diǎn)拉尖 <

10、/b></p><p>　　原因分析：①錫槽焊接溫度不足，使熔融焊料的黏度過大，造成拉尖現(xiàn)象；②預(yù)熱溫度設(shè)置偏低，PCB與波峰接觸時(shí)吸熱，造成焊接溫度降低，形成拉尖；③導(dǎo)軌傳送速度過快，焊點(diǎn)沾錫時(shí)間太短，產(chǎn)生拉尖。 </p><p><b>　　2.6 焊點(diǎn)灰暗 </b></p><p>　　原因分析：①焊接時(shí)間偏長，使助焊劑揮發(fā)掉，造成

11、焊點(diǎn)表面失去光澤；②預(yù)熱溫度過高，使助焊劑活性變差，焊點(diǎn)不光亮；③助焊劑本身質(zhì)量不好，濃度太低，活性變差，使焊點(diǎn)灰暗；④錫槽中焊料合金中，錫的含量比例過低也可使焊點(diǎn)較為灰暗。 </p><p>　　2.7 焊錫沖上印制板 </p><p>　　原因分析：①印制板壓錫深度太深，焊錫上板；②波峰高度設(shè)置太高，高于板面；③PCB翹曲變形，板前端低處易沖上焊錫。 </p><p

12、>　　2.8 掉板或卡板 </p><p>　　原因分析：①導(dǎo)軌寬度相對于PCB略寬，在傳輸過程中，鈦?zhàn)鬏攷е虚g稍有不平或焊接時(shí)波峰沖擊PCB，使PCB位置左右晃動，出現(xiàn)掉板或卡板；②通孔插裝元器件的引腳過長，在焊接過程中，碰觸焊錫槽邊緣，帶動PCB發(fā)生上下及左右位置移動，出現(xiàn)掉板或卡板現(xiàn)象。 </p><p>　　3 提高WSM3000波峰焊機(jī)焊接質(zhì)量的方法和措施 </p&

13、gt;<p>　　通過上述分析可看出波峰焊實(shí)際上是一項(xiàng)要求各方面協(xié)調(diào)的系統(tǒng)工程，通過對影響焊接質(zhì)量的因素進(jìn)行分析和歸納，進(jìn)一步找到減少波峰焊接缺陷的方法，提高WSM3000波峰焊機(jī)焊接質(zhì)量。 </p><p>　　3.1 通過對焊接前PCB 質(zhì)量及元器件的控制，提高可焊性，來解決焊接的質(zhì)量缺陷，提高焊接質(zhì)量。 </p><p>　?、貾CB妥善保存。在波峰焊接過程中，要保證P

14、CB焊盤的可焊性，因此，PCB應(yīng)妥善保管，應(yīng)盡量保存在清潔、干燥的環(huán)境下，并且存儲時(shí)間不宜過長，否則，其表面易氧化。對于有氧化的PCB 要做清除氧化層處理，以提高其可焊性，減少虛焊和橋接的發(fā)生。 </p><p>　?、诒３諴CB平整。波峰焊對PCB的平整度有很高的要求，一般1.5mm厚的PCB要求翹曲度小于0.5mm，所以要對翹曲度大的PCB進(jìn)行平整處理，以免造成虛焊和切腳困難等問題；可把信息反饋給PCB生產(chǎn)廠

15、，提高PCB加工質(zhì)量。 　?、墼骷４媾c處理。元器件引腳的可焊性影響波峰焊，元器件應(yīng)保存在干燥、清潔的環(huán)境下，并且盡量縮短儲存時(shí)間；對長時(shí)間存放的元器件要進(jìn)行預(yù)處理，對表面有氧化和污物的元器件引腳一定要先清除掉，并搪上一層錫。對已插裝好的元器件的長引腳應(yīng)切掉，露出PCB焊接面不超過1cm，防止引腳太長碰觸錫槽邊緣發(fā)生掉板現(xiàn)象。 </p><p>　　3.2 通過對波峰焊焊接材料的控制來解決波峰焊的質(zhì)量缺陷，提

16、高焊接質(zhì)量。 </p><p>　?、僦竸┑目刂?。助焊劑在波峰焊接工藝中起著至關(guān)重要的作用，它的作用是去除氧化層，防止在加熱過程中的再度氧化，有助于焊接。因此要保證助焊劑的活性，可適當(dāng)?shù)卦谒上阒竸┲屑尤脒m當(dāng)?shù)幕钚詣栽鰪?qiáng)助焊劑的活性，焊接時(shí)更好的形成合金層。對助焊劑量少，可適當(dāng)加大助焊劑噴涂量，通過調(diào)整氣缸的進(jìn)出氣缸壓力和噴霧的針閥大小和噴霧大小來調(diào)整助焊劑噴涂量。 </p><p>

17、;　?、诒ＷC焊錫的質(zhì)量。焊錫中錫的比例要保證，并要保持錫鍋中雜質(zhì)的含量要低。250℃的焊接溫度使錫鉛焊料不斷氧化，并使錫的含量不斷降低，造成共晶點(diǎn)偏離，造成虛焊、橋接等質(zhì)量缺陷。因此，可添加還氧化劑，使已氧化的氧化錫還原為錫，減少錫渣的產(chǎn)生；還可以在錫爐加熱時(shí)，添加一定量的錫，保證錫的含量不低于61.4%；再是及時(shí)除去焊料槽表面的浮渣；必要時(shí)，錫槽中的焊料全部換掉；如果有條件可采用氮?dú)獗Ｗo(hù)法的措施，使焊料與空氣隔絕，避免產(chǎn)生浮渣。 &l

18、t;/p><p>　　3.3 通過對焊接過程中工藝參數(shù)的調(diào)整，來消除焊接的質(zhì)量缺陷，提高焊接質(zhì)量。 </p><p>　?、兕A(yù)熱溫度的設(shè)置。預(yù)熱是為了保證PCB在焊接前達(dá)到一定的溫度，以免在焊接時(shí)受到熱沖擊使PCB翹曲變形，并且還可防止焊點(diǎn)產(chǎn)生爆裂，影響焊點(diǎn)質(zhì)量。預(yù)熱溫度一般設(shè)置在110℃左右，預(yù)熱時(shí)間可控制在2分鐘左右。 </p><p>　?、趥鬏斔俣鹊恼{(diào)整。印制板

19、在波峰焊機(jī)上的傳輸速度決定了焊接時(shí)間，波峰焊的焊接時(shí)間可以通過調(diào)整傳送系統(tǒng)的速度來控制。鈦?zhàn)魉蛶У乃俣?，要根?jù)波峰焊機(jī)的長度、預(yù)熱溫度、焊接溫度等進(jìn)行調(diào)整。為保證每個(gè)焊點(diǎn)在波峰中的焊接時(shí)間為3秒左右，即50mm左右的行程對應(yīng)著3秒的時(shí)間，則傳輸速度可取1000mm/min左右。 </p><p>　?、鄄ǚ宓目刂?。波峰高度的調(diào)整是通過波峰的頻率調(diào)整來完成的，平穩(wěn)的波峰可以使整塊PCB在焊接時(shí)間內(nèi)獲得均勻的焊接。

20、雙波峰第一個(gè)“湍流波”的高度應(yīng)低于第二個(gè)“平穩(wěn)波”高度。波峰高則易沖上電路板，波峰低則接觸不到焊盤。為保證焊接時(shí)PCB的壓錫深度為PCB的1/2～2/3，雙波峰的高度還和鈦?zhàn)魉蛶У钠露扔嘘P(guān)系，應(yīng)配合調(diào)整，波峰的工作高度一般取F11.5和F13.5效果較好。 </p><p>　?、芎附訙囟鹊目刂啤：附訙囟纫欢ㄒ线m，如焊接溫度偏低，液體焊料的粘性大，不能很好地在金屬表面浸潤和擴(kuò)散，就容易產(chǎn)生拉尖和橋接、焊點(diǎn)表面

21、粗糙等缺陷；如焊接溫度過高，容易損壞元器件，還會由于焊劑被碳化失去活性、焊點(diǎn)氧化速度加快，產(chǎn)生焊點(diǎn)發(fā)烏、不飽滿等問題。波峰表面溫度，一般應(yīng)該在250±5℃的范圍之內(nèi)。以每個(gè)焊點(diǎn)接觸波峰的時(shí)間來表示焊接時(shí)間，一般焊接時(shí)間約為3s左右。雙波峰焊的第一波峰一般調(diào)整為235～240℃/1s左右，第二波峰一般設(shè)置在240～260℃/2s左右。 </p><p>　　⑤軌道的調(diào)整。導(dǎo)軌的寬度一定要與PCB的寬度一致

22、，在PCB傳到鈦?zhàn)鬏攷r(shí)，應(yīng)使PCB與鈦?zhàn)鬏攷чg的尺寸適應(yīng)，不能太緊和留縫隙太大，否則易產(chǎn)生掉板或卡板。整個(gè)軌道的傾角應(yīng)控制在5～7度之間，與波峰高度配合調(diào)整，避免傾角過大易產(chǎn)生虛焊和傾角過小易產(chǎn)生橋接等問題。 </p><p>　?、蘩鋮s區(qū)溫度控制。為了減少印制線路板的受高熱時(shí)間，防止印制線路板變形，提高印制導(dǎo)線與基板的附著強(qiáng)度，增加焊接點(diǎn)的牢固性，焊接后應(yīng)立即冷卻。冷卻區(qū)溫度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求、環(huán)境溫度

23、以及PCB傳送速度等來確定?？蓪Σ捎蔑L(fēng)機(jī)的強(qiáng)制風(fēng)冷進(jìn)行控制，可通過調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來進(jìn)行調(diào)整。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　波峰焊接是一個(gè)系統(tǒng)工程，影響焊接質(zhì)量的因素也很多，本文僅討論焊接過程中的質(zhì)量控制問題。對于PCB圖形設(shè)計(jì)的工藝性、PCB的制造工藝的加工生產(chǎn)質(zhì)量等這里沒有闡述。綜合調(diào)整控制工藝參數(shù)，對提高波峰焊質(zhì)量非常重要。

24、焊接溫度和時(shí)間，與預(yù)熱溫度、焊料波峰的溫度、軌道的傾斜角度、傳輸速度都有關(guān)系。通過上述的波峰焊接質(zhì)量缺陷分析和針對性的措施采用，WSM3000波峰焊機(jī)的焊接質(zhì)量有了明顯的提高。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]張建碧.論波峰焊接質(zhì)量控制方法[J].無線互聯(lián)科技，2012（02）. </p><p>

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