波峰焊原理
波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的,其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫“波峰焊”,其主要材料是焊锡条。
波峰焊是指将熔化的软钎焊料(铅锡合金),经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波,使预先装有元器件的印制板通过焊料波,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊机主要是由运输带,助焊剂添加区,预热区和波锡炉组成。
波面的表面均被层氧化皮覆盖,它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态,在波峰焊接过程中,PCB接触到锡波的前沿表面,氧化皮破裂,PCBA前面的锡波皲褶地被推向前进,这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机焊点成型:当PCBA进入波面前端(A)时,基板与引脚被加热,并在未离开波面(B)前,整个PCB浸在焊料中,即被焊料所桥联,但在离开波尾端的瞬间,少量的焊料由于润湿力的作用,粘附在焊盘上,并由于表面张力的原因,会出现以引线为中心收缩小状态,此时焊料与焊盘间的润湿力大于两焊盘间的焊料的内聚力。因此会形成饱满,圆整的焊点,离开波尾部的多余焊料,由于重力的原因,回落到锡锅中。
波峰焊工作流程图
1.喷涂助焊剂
已插完成元器件的电路板,将其嵌入治具,由机器入口处的接驳装置以定的倾角和传送速度送入波峰焊机内,然后被连续运转的链爪夹持,途径传感器感应,喷头沿着治具的起始位置来回匀速喷雾,使电路板的裸露焊盘表面、焊盘过孔以及元器件引脚表面均匀地涂敷层薄薄的助焊剂。
2.PCB板预加热
进入预热区域,PCB板焊接部位被加热到润湿温度,同时,由于元器件温度的升高,避免了浸入熔融焊料时受到大的热冲击。预热阶段,PCB表面的温度应在 75 ~ 110 ℃间为宜。
预热的作用:
① 助焊剂中的溶剂被挥发掉,这样可以减少焊接时产生气体;
② 助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化,可以去除印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物,同时起到保护金属表面防止发生高温再氧化的作用;
③ 使PCB板和元器件充分预热,避免焊接时急剧升温产生热应力损坏PCB板和元器件。
波峰焊温度曲线图
在波峰焊预热区内,电路板上喷涂的助焊剂中溶剂被挥发,可以减少焊接时产生气体。同时,松香和活化剂开始分解活化,去除焊接面上的氧化层和其他污染物,并且防止金属表面在高温下再次氧化。
印制电路板和元器件被充分预热,可以有效地避免焊接时急剧升温产生的热应力损坏。电路板的预热温度及时间,要根据印制板的大小、厚度、元器件的尺寸和数量,以及贴装元器件的多少而确定。在PCB表面测量的预热温度应该在90~130℃间,多层板或贴片套件中元器件较多时,预热温度取上限。预热时间由传送带的速度来控制。如果预热温度偏低或预热时间过短,助焊剂中的溶剂挥发不充分,焊接时就会产生气体引起气孔、锡珠等焊接缺陷;如预热温度偏高或预热时间过长,焊剂被提前分解,使焊剂失去活性,同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。为恰当控制预热温度和时间,达到佳的预热温度,也可以从波峰焊前涂覆在PCB底面的助焊剂是否有粘性来进行判断。
合格波峰焊温度曲线必须满足:
1: 预热区PCB板底温度范围为﹕90-120oC.
2: 焊接時锡点温度范围为﹕245±10℃
3. CHIP与WAVE间温度不能低于180℃
4. PCB浸锡时间:2--5sec
5. PCB板底预热温度升温斜率≦5oC/S
6. PCB板在出炉口的温度控制在100度以下
各区域温度与持续时间同样是由设备各区温度设定、熔融焊料温度与传送带的运行速度来决定的。仍然需要通过测试手段确定,其基本过程也与回流曲线测定类似。由于PcB的正面(面,Top—orBoard)般贴装密集,因此温度曲线可只检测面温度。测试时,确定传送带速度,然后记录试验板面少三个点的温度。反复调整加热器温度值使各点温度达到设定的曲线要求,后再进行实装测试并进行必要的调整。在编制工艺文件时,除了记录加热温度曲线设定外,般还要记录焊剂及其徐布工艺参数(泡沫高度、喷射角度、压力、密度控制要求以及焊剂情理等),焊料波参数、焊料捡测和撤渣要求等,这些都是波峰焊的主要工艺参数。