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波峰焊焊接工藝及調(diào)試

一、機(jī)體水平  
機(jī)器的水平是整臺機(jī)器正常工作的基礎(chǔ)，機(jī)器的前后水平直接決定軌道的水平，雖然可以通過調(diào)節(jié)軌道絲桿架調(diào)平軌道，但可能使軌道角度調(diào)節(jié)絲桿因前后端受力不均勻而導(dǎo)致軌道升降不同步。在此情況下調(diào)節(jié)角度，最終導(dǎo)致PCB板浸錫的高度不一致而產(chǎn)生焊接不良。
二、軌道水平
工作中如果軌道不平行，整套機(jī)械傳動(dòng)裝置裝處于傾斜狀態(tài)，也就是說整套機(jī)械運(yùn)作傾斜。那么由于各處受力不均勻，將使受力大的部位摩擦力變大，從而導(dǎo)致運(yùn)輸產(chǎn)生抖動(dòng)。嚴(yán)重的將可能使傳動(dòng)軸由于扭力過大而斷裂。另一方面由于錫槽需在水平狀態(tài)下才能保證波峰前后的水平度，這樣又將使PCB在過波峰時(shí)出現(xiàn)左右吃錫高度不一致的情況。退一步來講即使在軌道傾斜的狀態(tài)下能使波峰前后高度與軌道匹配，但錫槽肯定會(huì)出現(xiàn)前后端高度不一致，這樣錫波在流出噴口以后受重力影響將會(huì)在錫波表面出現(xiàn)橫流。而運(yùn)輸抖動(dòng)，波峰的不平穩(wěn)都是焊接不良產(chǎn)生的根本原因。
三、錫槽水平
錫槽的水平直接影響波峰前后的高度，低的一端波峰高，高的一端波峰較低，同時(shí)也會(huì)改變錫波的流動(dòng)方向。機(jī)體水平、軌道水平、錫槽水平三者是一個(gè)整體，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的故障必將影響其它兩個(gè)環(huán)節(jié)，最終將影響到整個(gè)爐子的焊板品質(zhì)。對于一些設(shè)計(jì)簡單PCB來講，以上條件影響可能不大，但對于設(shè)計(jì)復(fù)雜的PCB來講，任何一個(gè)細(xì)微的環(huán)節(jié)都將會(huì)影響到整個(gè)生產(chǎn)過程。  
四、助焊劑：
它是由揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds）組成，易于揮發(fā)，在焊接時(shí)易生成煙霧VOC2，并促進(jìn)地表臭氧的形成，成為地表的污染源。
4、1． 作用： -
a. 獲得無銹金屬表面，保持被焊面的潔凈狀態(tài)；
b. 對表面張力的平衡施加影響，減小接觸角，促進(jìn)焊料漫流；
c. 輔助熱傳導(dǎo)，浸潤待焊金屬表面。
4、2、 類型：  
a. 松香型；以松香酸為基體，
b. 免清洗型；固體含量不大于5%，不含鹵素，助焊性擴(kuò)展應(yīng)大于80%，免清洗的助焊劑大多采用不含鹵素的活化劑，故其活性相對偏弱一些。免清洗助焊劑的預(yù)熱時(shí)間相對要長一些，預(yù)熱溫度要高一些，這樣利于PCB在進(jìn)入焊料波峰之前活化劑能充分地活化。
c. 水溶型；組份在水中溶解度大，活性強(qiáng)，助焊性能好，焊后殘留物易溶于水。
五、導(dǎo)軌寬度
導(dǎo)軌的寬度能在一定程度上影響到焊接的品質(zhì)。當(dāng)導(dǎo)軌偏窄時(shí)將可能導(dǎo)致PCB板向下凹，致使整片PCB浸入波峰時(shí)兩邊吃錫少中間吃錫多，易造成IC或排插橋連產(chǎn)生，嚴(yán)重的會(huì)夾傷PCB板邊或引起鏈爪行走時(shí)抖動(dòng)。若軌距過寬，在噴射助焊劑時(shí)將造成PCB板顫動(dòng)，引起PCB板面的元器件晃動(dòng)而錯(cuò)位（AI插件除外）。另一方面當(dāng)PCB穿過波峰時(shí)，由于PCB處于松弛狀態(tài)，波峰產(chǎn)生的浮力將會(huì)使PCB在波峰表面浮游，當(dāng)PCB脫離波峰時(shí)，表面元件會(huì)因?yàn)槭芡饬^大產(chǎn)生脫錫不良，引起一系列的品質(zhì)不良。
正常情況下我們以鏈爪夾持PCB板以后，PCB板能用手順利地前后推動(dòng)且無左右晃動(dòng)的狀態(tài)為基準(zhǔn)。
六、運(yùn)輸速度
一般我們講運(yùn)輸速度為0-2M/min可調(diào)，但考慮到元件的潤濕特性以及焊點(diǎn)脫錫時(shí)的平穩(wěn)性，速度不是越快或越慢最好。每一種基板都有一種最佳的焊接條件：適宜的溫度活化適量的助焊劑，波峰適宜的浸潤以及穩(wěn)定的脫錫狀態(tài)，才能獲得良好的焊接品質(zhì)。(過快過慢的速度將造成橋連和虛焊的產(chǎn)生)
七、預(yù)熱溫度
焊接工藝?yán)镱A(yù)熱條件是焊接品質(zhì)好壞的前提條件。當(dāng)助焊劑被均勻的涂覆到PCB板以后，需要提供適當(dāng)?shù)臏囟热ゼぐl(fā)助活劑的活性，此過程將在預(yù)熱區(qū)實(shí)現(xiàn)。有鉛焊接時(shí)預(yù)熱溫度大約維持在70-90℃之間，而無鉛免洗的助焊劑由于活性低需在高溫下才能激化活性，故其活化溫度維持在150℃左右。在能保證溫度能達(dá)到以上要求以及保持元器件的升溫速率（2℃/以內(nèi)）情況下，此過程所處的時(shí)間為1分半鐘左右。若超過界限，可能使助焊劑活化不足或焦化失去活性引起焊接不良，產(chǎn)生橋連或虛焊。
另一方面當(dāng)PCB從低溫升入高溫時(shí)如果升溫過快有可能使PCB板面變形彎曲,預(yù)熱區(qū)的緩慢升溫可緩減PCB因快速升溫產(chǎn)生應(yīng)力所導(dǎo)致的PCB變形，可有效地避免焊接不良的產(chǎn)生。
八、錫爐溫度
爐溫是整個(gè)焊接系統(tǒng)的關(guān)鍵。有鉛焊料在223℃-245℃之間都可以潤濕，而無鉛焊料則需在230℃-260℃之間才能潤濕。太低的錫溫將導(dǎo)致潤濕不良，或引起流動(dòng)性變差，產(chǎn)生橋連或上錫不良。過高的錫溫則導(dǎo)致焊料本身氧化嚴(yán)重，流動(dòng)性變差，嚴(yán)重地將損傷元器件或PCB表面的銅箔。由于各處的設(shè)定溫度與PCB板面實(shí)測溫度存在差異，并且焊接時(shí)受元件表面溫度的限制，有鉛焊接的溫度設(shè)定在245℃左右，無鉛焊接的溫度大約設(shè)定在250-260℃之間。在此溫度下PCB焊點(diǎn)釬接時(shí)都可以達(dá)到上述的潤濕條件。
九、 PCB板焊盤設(shè)計(jì)
PCB板焊盤圖形設(shè)計(jì)好壞是造成焊接中拉尖、橋連、吃錫不良的主要因素；
9、1、焊盤形狀一般要考慮與孔的形狀相適應(yīng)，而孔的形狀一般要與元件線的形狀相對應(yīng)。常見形狀有：淚滴形、圓形、矩形、長圓形。
9、2、焊盤與通孔若不同心，在焊接中易出現(xiàn)氣孔或焊點(diǎn)上錫不均勻，形成原因是金屬表面對液態(tài)焊料吸附力不同所造成的。
9、3、元件引腳直徑與孔徑間的間隙大小嚴(yán)重影響焊點(diǎn)的機(jī)電性能，焊接時(shí)焊料是通過毛細(xì)作用上升到PCB表面形成的。過小的間隙焊料難以穿透孔徑在銅箔背面潤濕，過大的間距將使元件引腳與焊盤結(jié)合的機(jī)械強(qiáng)度變?nèi)?。推薦取值為0.05-0.2mm之間；AI插件可取值0.3-0.4mm之間，間隙最大取值不能超過0.5mm以上。
9、4、焊盤與通孔直徑配合不當(dāng)，將影響焊點(diǎn)形狀的豐滿程度，從而直接影  到焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度。
9、5、線型設(shè)計(jì)時(shí)要求導(dǎo)線平滑均勻，漸變過渡不可成直角或銳角形的急轉(zhuǎn)過渡，避免焊接時(shí)在尖角處出現(xiàn)應(yīng)力引起銅箔翹曲、剝離或斷裂?？偟膩碇v，線型是設(shè)計(jì)應(yīng)遵循焊料流通順暢的原則。 _,
十、元器件
10、1元件在焊接中引起不良主要表現(xiàn)在元件引腳表面氧化或元件引腳過長。元件引腳氧化將導(dǎo)致虛焊產(chǎn)生，而引腳過長將產(chǎn)生橋連或焊點(diǎn)上錫不飽滿（焊接面上液態(tài)的焊料被元件引腳拖掉）。
10、2、元件引腳表面鍍層也是影響元件焊接的一個(gè)因素。
10、3、元件在PCB表面的安裝方向是影響焊接的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，IC類封裝元件與排插的焊接方向?qū)⒅苯訉?dǎo)致橋連的產(chǎn)生。SOP類元件的走向?qū)?dǎo)致空焊的產(chǎn)生與否。其形成的本質(zhì)原因是錫流不暢和元件的陰影遮蔽效應(yīng)。  
十一、焊料波峰的形態(tài)
元件與PCB在焊料中焊接后，脫離波峰時(shí)需要波峰提供一個(gè)相對穩(wěn)定，無外界干擾的平衡狀態(tài)。對于簡單的PCB來講，若沒有細(xì)間距的設(shè)計(jì)元件，波峰表面的穩(wěn)定程度不會(huì)對焊接造成不良影響。但對于細(xì)間距引腳的元器件來講，當(dāng)元件引腳脫離波峰時(shí)，受毛細(xì)作用影響，焊料被焊盤和引線在“某一相對平衡的點(diǎn)”分離出焊料波，（“某一相對平衡的點(diǎn)“指的是元件脫錫的瞬間，波峰的前流與后流及運(yùn)輸速度是一組平衡力，且波峰表面無擾動(dòng)及橫流狀態(tài)的存在。）焊料將在毛細(xì)功能作用下潤濕在待焊面上。我們調(diào)節(jié)不同的波峰形狀本質(zhì)上就是為了找出這個(gè) “平衡點(diǎn)”來適應(yīng)不同的客戶需求。(也就是我們常說的“脫錫點(diǎn)”)
大致來講簡單的PCB對波峰要求不會(huì)太高，設(shè)計(jì)復(fù)雜的PCB板對波峰提出嚴(yán)格的要求。就高密的混裝板來講，SMT元件要求第一波峰能夠提供可焊接2秒鐘的梯形高沖擊波來對應(yīng)遮蔽效應(yīng)；封裝體及排插類元件則要求提供可焊接時(shí)間在3-4秒鐘的“穩(wěn)定波峰”。每種元件根據(jù)自己本身的特性，基本上對焊料波峰也提出了要求，大熱容量的封裝體和排插適應(yīng)于平流波，而類似于封裝體的小熱容易的排插則適應(yīng)于弧形波。
十二、傳送角度
傳送角度指的是軌道的傾角,焊接造成的不良常見于橋連。調(diào)節(jié)角度的根本性質(zhì)是避免相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)在脫錫時(shí)同時(shí)處于焊料的可能性。一般在生產(chǎn)中出現(xiàn)橋連時(shí)可通過調(diào)節(jié)角度或助焊劑的量或浸錫時(shí)間或PCB板的浸錫深度等相關(guān)因素。在調(diào)節(jié)上述幾個(gè)因素時(shí)若只調(diào)節(jié)某一環(huán)節(jié)，勢必會(huì)改變PCB的浸錫時(shí)間，在不影響PCB表面清潔度的狀態(tài)下，盡量將助焊劑的量適當(dāng)多給，可防止橋連的產(chǎn)生（適宜角度在4-7度之間，目前一些公司大致采用5.5度）。  
十三、PCB吃錫深度
由于焊料在浸潤的過程中有大量的熱將被PCB吸收，若焊料在焊接過程中出現(xiàn)溫度不足將導(dǎo)致無法透錫或因漫流性減弱造成其它不良，常見于橋連或空焊（助焊劑的高沸物質(zhì)附在焊盤表面無法揮發(fā)），為了獲得足夠的熱量，應(yīng)根據(jù)不同的PCB板將吃錫深度調(diào)節(jié)好，對應(yīng)原則大致如下：  
1、單面板為1/3板厚，
2、雙面板為1/2板厚，
3、多層板為2/3-3/4板厚