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發布時間:2024-05-07 13:54:23 人氣:897
一,選擇性波峰焊概述
波峰焊設備的發明已有50多年了,在通孔元器件電路板的制造中具有生產效率高和產能大等優點,因此曾經是電子產品自動化大批量生產中最主要的焊接設備。但在其應用中又存在一定的局限性:焊接參數不同。同一塊線路板上的不同焊點因其特性不同,如熱容量、引腳間距、透錫要求等,其所需的焊接參數會大相徑庭。但波峰焊的特點是使整塊線路板上的所有焊點在同一設定參數下完成焊接,因而不同焊點間需要彼此“將就”,這使得波峰焊較難完全滿足高品質線路板的焊接要求;因此在實際應用中比較容易出現問題。
但是使用選擇性波峰焊進行焊接時,每一個焊點的焊接參數都可以“量身定制”,不必再“將就”。工程師有足夠的工藝調整空間把每個焊點的焊接參數(如:助焊劑的噴涂量、焊接時間、焊接波峰高度等)調至最佳,缺陷率因此降低,甚至可以做到通孔元器件的零缺陷焊接。
選擇性波峰焊只是針對所需要焊接的點進行助焊劑的選擇性噴涂,因此線路板的清潔度會大大提高,同時離子污染量會大大降低。助焊劑中的NA+離子和CL-離子如果殘留在線路板上,時間久便會與空氣中的水分子結合形成鹽,從而腐蝕線路板和焊點,最終造成焊點開路。因此,傳統的焊接方式需要對焊接完的線路板進行清洗,而選擇焊則從根本上解決了這一問題。
且焊接中的升溫和降溫過程都會給線路板帶來熱沖擊,其強度在無鉛焊接中尤為突出。無鉛波峰焊的波峰溫度一般為260℃左右,比有鉛波峰焊高10~15℃。在焊接時,整塊線路板的溫度經歷了從室溫到260℃,再冷卻到室溫的過程,這一升一降的兩個溫度變化過程所帶來的熱沖擊,會使線路板上不同材質的物體因熱脹冷縮系數不同而形成剪切應力,比如BGA器件,在承受熱沖擊時便會在焊球的頂部與底部形成剪切應力,當這個剪切應力大到一定程度時便會使BGA形成分層和微裂縫。這樣的缺陷很難檢測(即使借助X光機和AOI),而且焊點在物理連接上仍然導通(也無法通過功能測試檢測),但當產品在實際使用中該焊點受到震動等外來因素影響時,就很容易形成開路。選擇焊只是針對特定點的焊接,無論是在點焊和拖焊時都不會對整塊線路板造成熱沖擊,因此也不會在BGA等表面貼裝器件上形成明顯的剪切應力,從而避免了熱沖擊所帶來的各類缺陷。無鉛焊接所需溫度高,焊料可焊性和流動性差,焊料的熔銅性強。
二,選擇性波峰焊生產工藝
選擇性波峰焊生產工藝分為三個要點:
一、助焊劑噴涂系統
選擇焊采用選擇性助焊劑噴涂系統,即助焊劑噴頭根據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域進行助焊劑噴涂(可點噴和線噴),不同區域的噴涂量可根據程序進行調節。由于是選擇性噴涂,不僅助焊劑用量比波峰焊有很大的節省,同時也避免了對線路板上非焊接區域的污染。
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動方式),同時助焊劑噴頭也應具備自動校準功能。
此外,助焊劑噴涂系統中,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。
二、預熱模塊
預熱模塊的關鍵在于安全,可靠。
首先,整板預熱是其中的關鍵。因為整板預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,預熱的安全可控非常重要。預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,以及熔銅的風險也降低了,焊接的可靠性自然大大增加。
三、焊接模塊
焊接模塊通常由錫缸、機械/電磁泵、焊接噴嘴、氮氣保護裝置和傳動裝置等構成。由于機械/電磁泵的作用,錫缸中的焊料會從獨立的焊接噴嘴中不斷涌出,形成一個穩定的動態錫波;氮氣保護裝置可以有效防止由于錫渣產生而堵塞焊接噴嘴;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量是非常關鍵的。
2.選擇焊與浸焊的根本區別。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,浸焊是很難達到透錫要求的。選擇焊則不同,焊接噴嘴中沖出來的是動態的錫波,它的動態強度會直接影響到通孔內的垂直透錫度;特別是進行無鉛焊接時,因為其潤濕性差,更需要動態強勁的錫波。此外,流動強勁的波峰上不容易殘留氧化物,這對提高焊接質量也會有幫助。
3.焊接參數的設定。
針對不同的焊點,焊接模塊應能對焊接時間、波峰頭高度和焊接位置進行個性化設置,這將使操作工程師有足夠的空間來進行工藝調整,從而使每個焊點的焊接效果達到最佳。有的選擇焊設備甚至還能通過控制焊點的形狀來達到防止橋連的效果。
三,案例企業所用產品展示
四,案例企業所用產品介紹
名稱:ECD選擇性波峰焊工藝性能測試儀
品牌:ECD
型號:SelectiveRIDER選擇性波峰焊工藝性能測試治具+EV6 六通道爐溫測試儀主機
SelectiveRIDER是選擇性波峰焊性能評測的專用測試儀,可自動完成選擇性波峰焊關鍵工藝的檢測。
此套系統不僅可以測到拖行焊接時間,焊接高度,焊接溫度等關鍵數據還可以測試助焊劑噴涂時的穿透性與均勻性。
屬于業界首創,讓您一站式完成選擇性波峰焊生產工藝所有重點管控。
此套選擇性波峰焊工藝性能測試系統可測項目:
1.機器平臺運動時的精確度、重復精度(X,Y)
2.Nozzle(噴嘴)升舉時噴錫直徑
3.Nozzle(噴嘴)噴的錫波高度
4.Nozzle(噴嘴)噴的錫波溫度
5.頂部最大預熱溫度
6.頂部與板底溫度差
6.固定點的浸錫時間
7.拖行焊接時的浸錫時間
8.助焊劑噴涂時穿透性與均勻性
技術規格:
底部熱電偶傳感器可測內容 | 溫度測試 | |
最大預熱溫度/Delta T | 頂部最大預熱溫度 | |
噴錫錫波的溫度 | 頂部和板底溫度差 | |
機器平臺精確度和重復精度,X/Y位置,直徑 | 噴錫錫溫度 | |
噴錫錫波高度 | 精度:±1℃ | |
固定點的浸錫時間的準確度 | 分辨率:0.1℃ | |
拖行焊接時的浸錫停留時間 | 外尺寸 | |
助焊劑穿透性/均勻性 | 長*寬*高:300mm*200mm*35.4mm | |
機器平臺運動時X/Y噴錫位置精度 | ||
范圍:0mm至5.5mm,±X和±Y坐標 | 重量 | |
精度:±0.5mm | 1.72kg | |
分辨率:0.1mm | 最高工作溫度 | |
噴錫直徑 | 托盤治具:耐溫300℃ | |
范圍:3mm至12mm | 合規性 | |
精度:±0.5mm | 符合CE,UKCA,FC認證 | |
分辨率:0.1mm | 保修 | |
噴錫高度 | 1年 | |
范圍:0mm至6mm | ||
精度:±0.5mm | ||
分辨率:0.5mm | ||
拖行焊接時的停留時間 | ||
精度:±0.5mm | ||
分辨率:0.1秒 |
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