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選擇性波峰焊設(shè)備和工藝介紹

2015-03-17(4642)次瀏覽

　　雖然目前國內(nèi)雖然只有少量幾家廠商配備了選擇性波峰焊設(shè)備。但是隨著波峰焊技術(shù)的成熟和國內(nèi)EMS廠商生產(chǎn)產(chǎn)品檔次的提高，波峰焊設(shè)備還是很有前景的。目前來看，由于技術(shù)及制程的不完善，選擇性波峰焊的缺陷還是不少的。后還就幾種選擇性波峰焊焊接時容易出現(xiàn)的幾種缺陷進(jìn)行分析，提出解決方法。
　　選擇焊設(shè)備的組成及技術(shù)要點：
　　1.助焊劑噴涂系統(tǒng)
　　選擇性波峰焊采用選擇性助焊劑噴涂系統(tǒng)，即助焊劑噴頭根據(jù)事先編制好的程序指令運行到指定位置后，僅對線路板上需要焊接的區(qū)域進(jìn)行助焊劑噴涂（可點噴和線噴），不同區(qū)域的噴涂量可根據(jù)程序進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于是選擇性噴涂，不僅助焊劑用量比波峰焊有很大的節(jié)省，同時也避免了對線路板上非焊接區(qū)域的污染。
　　因為是選擇性噴涂，所以對助焊劑噴頭控制的精度要求非常高（包括助焊劑噴頭的驅(qū)動方式），同時助焊劑噴頭也應(yīng)具備自動校準(zhǔn)功能。此外，助焊劑噴涂系統(tǒng)中，在材料的選擇上必須能要考慮到非VOC助焊劑(即水溶性助焊劑)的強(qiáng)腐蝕性，因此，凡有可能接觸到助焊劑的地方，零部件都必須能抗腐蝕。
　　2.預(yù)熱模塊
　　首先，整板預(yù)熱是其中的關(guān)鍵。因為整板預(yù)熱可以有效地防止線路板的不同位置受熱不均而造成線路板的變形。其次，預(yù)熱的安全可控非常重要。預(yù)熱的主要作用是活化助焊劑，由于助焊劑的活化是在一定溫度范圍下完成的，過高和過低的溫度對助焊劑的活化都是不利的。此外，線路板上的熱敏器件也要求預(yù)熱的溫度可控，不然熱敏器件將很有可能被損壞。
　　試驗表明，充分的預(yù)熱還可以縮短焊接時間和降低焊接溫度；而且這樣一來，焊盤與基板的剝離、對線路板的熱沖擊，以及熔銅的風(fēng)險也降低了，焊接的可靠性自然大大增加。
　　3.焊接模塊
　　焊接模塊通常由錫缸、機(jī)械/電磁泵、焊接噴嘴、氮氣保護(hù)裝置和傳動裝置等構(gòu)成。由于機(jī)械/電磁泵的作用，錫缸中的焊料會從立的焊接噴嘴中不斷涌出，形成一個穩(wěn)定的動態(tài)錫波；氮氣保護(hù)裝置可以有效防止由于錫渣產(chǎn)生而堵塞焊接噴嘴；而傳動裝置則保證了錫缸或線路板的精確移動以實現(xiàn)逐點焊接。
　　1.氮氣的使用。氮氣的使用可以將無鉛焊料的可焊性提高4倍，這對全面提高無鉛焊接的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的。
　　2.選擇焊與浸焊的根本區(qū)別。浸焊是將線路板浸在錫缸中依靠焊料的表面張力自然爬升完成焊接。對于大熱容量和多層線路板，浸焊是很難達(dá)到透錫要求的。選擇焊則不同，焊接噴嘴中沖出來的是動態(tài)的錫波，它的動態(tài)強(qiáng)度會直接影響到通孔內(nèi)的垂直透錫度；特別是進(jìn)行無鉛焊接時，因為其潤濕性差，更需要動態(tài)強(qiáng)勁的錫波。此外，流動強(qiáng)勁的波峰上不容易殘留氧化物，這對提高焊接質(zhì)量也會有幫助。
　　3.焊接參數(shù)的設(shè)定。
　　針對不同的焊點，焊接模塊應(yīng)能對焊接時間、波峰頭高度和焊接位置進(jìn)行個性化設(shè)置，這將使操作工程師有足夠的空間來進(jìn)行工藝調(diào)整，從而使每個焊點的焊接效果達(dá)到佳。有的選擇焊設(shè)備甚至還能通過控制焊點的形狀來達(dá)到防止橋連的效果。
　　4.線路板傳送系統(tǒng)
　　選擇焊對線路板傳送系統(tǒng)的關(guān)鍵要求是精度。為了達(dá)到精度要求，傳送系統(tǒng)應(yīng)滿足以下兩點：
　　1.軌道材料防變形，穩(wěn)定耐用；
　　2.在通過助焊劑噴涂模塊和焊接模塊的軌道上加裝定位裝置。選擇焊的低運行成本是其迅速受到制造廠商歡迎的重要原因。
　　選擇性波峰焊常見缺陷分析及解決方法：
　　橋接：橋接是選擇焊中一個比較常見的缺陷，元件引腳間距過近或者波峰不穩(wěn)都有可能導(dǎo)致橋接，可能原因如下，焊接溫度設(shè)置過低，焊接時間過短，焊接完成后下降時間過快，助焊劑噴涂量過少。一般這種情況下要檢查波峰和確認(rèn)焊接坐標(biāo)是否正確，可以通過提高焊接溫度或預(yù)熱溫度，提高焊接時間，增加下降時間，提高助焊劑噴涂量的方法來改善。
　　溢錫：發(fā)生這種情況一般要首先檢查通孔元件是否missing，看板子是否有明顯變形，爐溫設(shè)置是否過高導(dǎo)致PCB變形，其次要檢查元件引腳直徑和通孔直徑之間的配合。如果通孔過大而元件引腳過細(xì)就會導(dǎo)致溢錫的發(fā)生。可以降低溢錫部位的波峰高度或焊接高度，降低助焊劑噴涂量。
　　上錫高度達(dá)不到：對于二級以上產(chǎn)品來說這也是一個比較常見的缺陷，一般來講一些金屬材質(zhì)的大元件如電源模塊等，由于他們大多與接地腳相接散熱較快上錫困難，當(dāng)然一般上錫高度標(biāo)準(zhǔn)會有相應(yīng)的放松。除此之外焊接溫度低，助焊劑噴涂量少，波峰高度低都會導(dǎo)致上錫高度不夠。提高預(yù)熱和焊接溫度，多噴涂些助焊劑等可以解決問題。
　　元件抬高：元件過輕或波峰抬高會導(dǎo)致波峰將元件頂上去，或者在插裝元件的時候元件沒有插到位，軌道速度過快或不穩(wěn)導(dǎo)致元件歪斜抬高。可以制作夾具將原件壓住，由于夾具的吸熱可能需要提高預(yù)熱或焊接溫度。
　　元件缺失：看缺失的元件是在波峰焊接面還是非焊接面，如果是通孔元件缺失則可以同以上的元件抬高相同原因，焊接面SMT元件缺失時要注意焊接時是否焊接坐標(biāo)設(shè)錯導(dǎo)致波峰帶到元件，波峰是否不穩(wěn)焊接時碰到附近的料。這種情況可以修正坐標(biāo)或者將通孔附近的料用白膠點上保護(hù)起來，并將情況反饋給DFM團(tuán)隊。
　　焊點空洞：元件引腳太短尚不能伸出通孔或元件引腳橫截面被氧化不上錫，可以加噴助焊劑。
　　拉尖：這是一個和橋接一樣發(fā)生頻率較高的缺陷種類，預(yù)熱和焊接溫度過低，焊接時間太短會導(dǎo)致拉尖的發(fā)生。
　　錫珠：有錫珠時要檢查助焊劑的質(zhì)量或者板子表面是否沾上錫膏，助焊劑中含水在焊接時會炸裂導(dǎo)致錫珠。
　　元件引腳變細(xì)吃腳：可能是焊接溫度過高或焊接時間過長，也有可能是引腳間距太近，在焊接一個引腳時波峰帶到旁邊的引腳導(dǎo)致一些引腳被焊接了兩次。這種情況可以修改坐標(biāo)參數(shù)盡量避免引腳焊兩次，引腳太近的可以一起焊接。
　　少錫：波峰溫度過低，波峰不穩(wěn)，波峰高度或焊接高度太低，焊接坐標(biāo)設(shè)置錯誤都會導(dǎo)致少錫。修正坐標(biāo)，清潔錫嘴，提高焊接溫度，提高波峰或焊接高度可以解決。

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