焊接技术的发展

焊接技术的进展在现代电子焊接技术的进展历程中，经受了两次历史性的变革：第一次是从通孔焊接技术向外表贴装焊接技术的转变；其次次便是我们正在经受的从有铅焊接技术向无铅焊接技术的转变。焊接技术的演化直接带来了两个结果：一是线路板上所需焊接的通孔元器件越来越少；二是通孔元器件〔尤其是大热容量或细间距元器件〕的焊接难度越来越大，特别是对无铅和高牢靠性要求的产品。再来看看全球电子组装行业目前所面临的挑战：全球竞争迫使生产厂商必需在更短时间里将产品推向市场，以满足客户不断变化的要求；产品需求的季节性变化，要求敏捷的生产制造理念；全球竞争迫使生产厂商在提升品质的前提下降低运行成本；无铅生产已是大势所趋。上述挑战都自然地反映在生产方式和设备的选择上，这也是为什么选择性波峰焊〔以下简称选择焊〕在近年来比其他焊接方式进展得都要快的主要缘由；固然，无铅在现代电子焊接技术的进展历程中，经受了两次历史性的变革：第一次是从通孔焊接技术向外表贴装焊接技术的转变；其次次便是我们正在经受的从有铅焊接技术向无铅焊接技术的转变。焊接技术的演化直接带来了两个结果：一是线路板上所需焊接的通孔元器件越来越少；二是通孔元器件〔尤其是大热容量或细间距元器件〕的焊接难度越来越大，特别是对无铅和高牢靠性要求的产品。再来看看全球电子组装行业目前所面临的挑战：全球竞争迫使生产厂商必需在更短时间里将产品推向市场，以满足客户不断变化的要求；产品需求的季节性变化，要求敏捷的生产制造理念；全球竞争迫使生产厂商在提升品质的前提下降低运行成本；无铅生产已是大势所趋。上述挑战都自然地反映在生产方式和设备的选择上，这也是为什么选择性波峰焊〔以下简称选择焊〕在近年来比其他焊接方式进展得都要快的主要缘由；固然，无铅时代的到来也是推动其进展的另一个重要因素。通孔元器件的焊接主要承受手工焊、波峰焊和选择焊等几种手工焊接手工焊接由于具有历史悠久、本钱低、敏捷性高等优势，至今仍被广泛承受。但是，在牢靠性要求高、焊接难度大的一些应用中，由于下述缘由受到相当的制约：1、烙铁头的温度难以准确掌握，这是一个最根本的问题。假设烙铁头温度过低，简洁造成焊接温度低于工艺窗口的下限而形成冷焊或虚焊；同时，由于烙铁的热回复性到底有限，格外简洁导致金属化通孔内透锡不良。烙铁头温度过高，简洁使焊接温度高于工艺窗口上限而形成过厚的金属间化合物层，从而导致焊点变脆、强度下降，并可能导致焊盘脱落使线路板报废；2、焊点质量的好坏往往受到操作者的学问、技能和心情的影响，很难进展掌握；3、劳动力较机器设备的本钱优势正在渐渐丧失。虽然有上述的局限性但在实际的生产过程中由于种种的缘由，手工焊接还是必不行少的。波峰焊一般波峰焊的焊接方式：熔化的焊料〔铅锡合金〕形成单波(λ波)或双波(扰流波和λ波)，插件在预热之后，整个插件板经过单波(λ波)或双波(扰流波和λ的。波峰焊的焊接流程：插件通过传送带进入波峰焊机以后，助焊剂通过喷雾的形式〔或其他形式〕涂敷到整个插件上〔助焊剂主要是为了到达去除氧化物与降低被焊接材质外表张力〕，经过喷涂助焊剂后的插件到达预热区〔预热区主要有三个目的：①使助焊剂到达并保持一个活化温度来保证焊点的完全浸润，②蒸发掉全部可能吸取的潮气或稀释助焊剂的载体溶剂，假设这些东西不被去除的话，它们会在过波峰时沸腾并造成焊锡溅射，或者产生蒸汽留在焊锡里面形成中空的焊点。③减小插件进入焊接波峰时产生的热冲击。〕经过预热后板子到达焊接区，焊接区的温度通常设定在240250波峰焊设备制造至今已有50路板的制造中具有生产效率高和产量大等优点，因此曾经是电子产品自动化大批量生产中最主要的焊接设备。但是，在其应用中波峰焊设备制造至今已有50路板的制造中具有生产效率高和产量大等优点，因此曾经是电子产品自动化大批量生产中最主要的焊接设备。但是，在其应用中也存在有肯定的局限性：1、无法满足同一块线路板上各种元件焊接参数。同一块线路板上的不同焊点因其特性不同距、透锡要求等〕，其所需的焊接参数可能大相径庭。但是，波峰焊的特点是使整块线路板上的全部焊点在同一设定参数下完成焊接，因而不同焊点间需要彼此“将就”，这使得波峰焊较难完全满足高品质线路板的焊接要求；2、在实际应用中比较简洁消灭问题。为了满足某种元件或某个局部的焊接参数会调整各种参数，入调升温度、调整焊接速度、助焊剂的量等，假设调升温度时热冲击就会过大，这样简洁造成整块线路板变形，从而使线路板顶部的元器件焊点开路而双面插装的电路板生产工艺流程比较简单，插件上焊好的表贴器件可能在经过波峰焊的时候消灭二次熔化形成漏焊；焊好的热敏器件简洁因温度过高而损坏；在生产过程中使用到很多的工装夹具和阻焊用品。为防止上述状况的发生而使用的工装夹具简洁形成焊接阴影进而造成冷焊 。3、运行本钱较高。在波峰焊的实际应用中，助焊剂的全板喷涂和锡渣的产生都带来了较高的运行本钱；尤其是无铅焊接时，由于无铅焊料的价格是有铅焊料的3惊人的。此外，无铅焊料不断熔解焊盘上的铜，时间一长便会使锡缸中的焊料成分发生变化，这需要定期添加纯锡和昂贵的银来加以解决；4、维护与保养麻烦。生产中剩余的助焊剂会留在波峰焊的传送系统中，而且产生的锡渣需要定期去除，这些都给使用者带来较为繁复的设备维护与保养工作；5、线路板设计不良给生产带来肯定的困难。有些线路板在焊接时，由于设计者没有考虑到生产实际状况，无论我们设定什么样的波峰焊参数和承受各种夹具，焊接效果总是难以让人完全满足〔例如，某些关键部位总是存在透锡不良或桥连等缺陷〕。波峰焊后不得不进展补焊，从而降低了产品的长桥连等缺陷〕。波峰焊后不得不进展补焊，从而降低了产品的长期牢靠性。选择性波峰焊选择性波峰焊的焊接方式：熔化的焊料〔铅锡合金〕泵形成焊锡柱，插件在经过预热后，通过焊锡柱移动到每个需要焊接元件的下部进展单点或线的焊接。选择性波峰焊的焊接流程：插件通过传送带进入波峰焊机以后，助焊剂通过氮气压力喷射出一条细线的形式涂敷到需要焊接的元件引脚和焊盘上，在喷涂过程中对于元件引脚比较密集的区域我们可以选择喷涂一条线，来增加工作效率。对于不密集的区域来讲我们可以喷涂单个的点，这样可以节约助焊剂；经过喷涂助焊剂后的插件到达预热区，选择性波峰焊承受的是短波预热的形式，通常预热温度在110度左右，预热30秒左右，这是PCB“度身定制”，我们不必再“将就”。工程师有足够的工艺调整空间把每个焊点的焊接参数〔助焊剂的喷涂量、焊接时间、焊接的板子上的温度并没有到达110皮太大的话要酌情增加预热温度和时间；经过预热后板子到达焊接区，由电磁泵形成的锡柱在插件下方依据程序设定的位置，移动到每个需要焊接的位置通过点或线的方式将焊点上全部助焊剂和氧化膜的剩余物去除，并形成良好的焊点。“度身定制”，我们不必再“将就”。工程师有足够的工艺调整空间把每个焊点的焊接参数〔助焊剂的喷涂量、焊接时间、焊接波峰高度等〕调至最正确，缺陷率由此降低，我们甚至有可能做到波峰高度等〕调至最正确，缺陷率由此降低，我们甚至有可能做到通孔元器件的零缺陷焊接。选择焊只是针对所需要焊接的点进展助焊剂的选择性喷涂，线路板的清洁度因此大大提高，同时离子污染量大大降低。助焊NACL-气中的水分子结合形成盐从而腐蚀线路板和焊点，最终造成焊点开路。因此，传统的生产方式往往需要对焊接完的线路板进展清洗，而选择焊则从根本上解决了这一问题。焊接中的升温顺降温过程都会给线路板带来热冲击，其强度在无铅焊接中尤为突出。无铅波峰焊的波峰温度一般为 260℃左右，比有铅波峰焊高10～15℃。在焊接时，整块线路板的温度经受了从室温到260℃，再冷却到室温的过程，这一升一降的两个温度变化过程所带来的热冲击会使线路板上不同材质的物体由于热胀冷缩系数不同而形成剪切应力，比方说 承受热冲击时便会在焊球的顶部与底部形成剪切应力，当这个剪切应力大到肯定程度时便会使BGA形成分层和微裂缝。这样的缺陷很难检测〔即使借助X光机和AOI〕，而且焊点在物理连接上仍旧导通〔也无法通过功能测试检测〕，但是当产品在实际使用中该焊点受到震惊等外来因素影响时，很简洁形成开路。选择焊只是针对特定点的焊接，无论是在点焊和拖焊时都不会对整块线路板造成热冲击，因此也不会在BGA等外表贴装器件上形成明显的剪切应力，从而避开了热冲击所带来的各类缺陷。无铅焊接所需温度应力，从而避开了热冲击所带来的各类缺陷。无铅焊接所需温度高，焊料可焊性和流淌性差，焊料的熔铜性强。每个焊点逐点完成焊接。选择性波峰焊设备的组成和技术要点助焊剂喷涂系统选择焊承受选择性助焊剂喷涂系统，即助焊剂喷头依据事先编制好的程序指令运行到指定位置后，仅对线路板上需要焊接的区域进展助焊剂喷涂〔可点喷和线喷〕，不同区域的喷涂量可依据程序进展调整。由于是选择性喷涂，不仅助焊剂用量比波峰焊有很大的节约，同时也避开了对线路板上非焊接区域的污染。由于是选择性喷涂，所以对助焊剂喷头掌握的精度要求格外高〔包括助焊剂喷头的驱动方式〕，同时助焊剂喷头也应具备自动校准功能。此外，助焊剂喷涂系统中，在材料的选择上必需能要考虑到VOC触到助焊剂的地方，零部件都必需能抗腐蚀。预热模块预热模块的关键在于安全，牢靠。首先，整板预热是其中的关键。由于整板预热可以有效地防止线路板的不同位置受热不均而造成线路板的变形。其次，预热的安全可控格外重要。预热的主要作用是活化助焊剂，由于助焊剂的活化是在肯定温度范围下完成的，过高和过低的温度对助焊剂的活化都是不利的。此外，线路板上的热敏器件也要求预热的温度可控，不然热敏器件将很有可能被损坏。而且这样一来，焊盘与基板的剥离、对线路板的热冲击，以及熔铜的风险也降低了，焊接的牢靠性自然大大增加。焊接模块焊接模块通常由锡缸、机械/电磁泵、焊接喷嘴、氮气保护装/从独立的焊接喷嘴中不断涌出，形成一个稳定的动态锡波；氮气保护装置可以有效防止由于锡渣产生而堵塞焊接喷嘴；而传动装置则保证了锡缸或线路板的准确移动以实现逐点焊接。氮气的使用。氮气的使用可以将无铅焊料的可焊性提高 倍，这对全面提高无铅焊接的质量是格外关键的。选择焊与浸焊的根本区分。浸焊是将线路板浸在锡缸中依靠焊料的外表张力自然爬升完成焊接。对于大热容量和多层线路板，浸焊是很难到达透锡要求的。选择焊则不同，焊接喷嘴中冲出来的是动态的锡波，它的动态强度会直接影响到通孔内的垂直透锡度；特别是进展无铅焊接时，由于其润湿性差，更需要动态强劲的锡波。此外，流淌强劲的波峰上不简洁残留氧化物，这对提高焊接质量也会有帮助。焊接参数的设定。针对不同的焊点，焊接模块应能对焊接时间、波峰头高度和焊接位置进展共性化设置，这将使操作工程师有足够的空间来进展工艺调整，从而使每个焊点的焊接效果到达最正确。有的选择焊设备甚至还能通过掌握焊点的外形来到达防止桥连的效果。线路板传送系统选择焊对线路板传送系统的关键要求是精度。为了到达精度要求，传送系统应满足以下两点：轨道材料防变形，稳定耐用；在通过助焊剂喷涂模块和焊接模块的轨道上加装定位装置。选择焊所带来的低运行本钱选择焊的低运行本钱是其快速受到制造厂商欢送的重要缘由。优势前面已提到过，现在的线路板通孔元器件的焊接往往有可能只占整体线路板焊接的很小一局部，在这样的状况下，选择焊具有以下的本钱优势：前面已提到过，现在的线路板通孔元器件的焊接往往有可能只占整体线路板焊接的很小一局部，在这样的状况下，选择焊具有以下的本钱优势：:较小的设备占地面积:较少的能源消耗:大量的助焊剂节约:大幅度削减锡渣产生:大幅度削减锡渣产生:大幅度削减氮气使用量:没有工装夹具费用的发生选择焊的品牌主要有：ERSA、PEK、RPS、Pillarhouse要加插点照片1、一般波峰焊的焊接流程插件通过传送带进入波峰焊机以后，助焊剂通过喷雾的形式涂敷到整个插件上〔助焊剂主要是为了到达去除氧化物与降低被焊接材质外表张力〕，经过喷涂助焊剂后的插件到达预热区〔我们公司承受的是短波预热,预热温度为420度。预热时间或许在15秒左右〕〔预热区主要有三个目的：①使助焊剂到达并保持一个活化温度来保证焊点的完全浸润，②蒸发掉全部可能吸取的潮气或稀释助焊剂的载体溶剂，假设这些东西不被去除的话，它们会在过波峰时沸腾并造成焊锡溅射，或者产生蒸汽留在焊锡里面形成中空的焊点。③减小插件进入焊接波峰时产生的热冲击。〕经240250度之间，每个焊接的焊接时间或许也就在 1-2秒就完成焊接了。对穿通孔元件来讲单波就足够了，对于双波峰焊接的状况在表贴元件波峰焊的状况用的比较多〔我们公司就是通孔式元件焊接，因此我们目前之使用了单波峰进展焊接〕当线路板进入波峰时，焊锡流淌的方向和板子的行进方向相反，可在元件引脚四周产生涡流。这就像是一种洗刷，将上面全部助焊剂和氧化膜的剩余物去除，在焊点到达浸润温度时形成一个良好的焊点。2、选择性波峰焊的焊接流程。插件通过传送带进入波峰焊机以后，助焊剂通过氮气压力喷射出一条细线的形式涂敷到需要焊接的元件引脚和焊盘上，在喷涂过程中对于元件引脚比较密集的区域我们可以选择喷涂一条线，来增加工装效率。对于不密集的区域来讲我们可以喷涂单个的点，这样可以节约助焊剂；经过喷涂助焊剂后的插件到达预热区，选择性波峰焊承受的是短波预热的形式，通常预热温度在 110度左右，预热30秒左右，这是PCB的板子上的温度并没有到达110度，但假设板材太厚或者接地铜皮太大的话要酌情增加预热温度和时间；经过预热后板子到达焊接区，由电磁泵形成的锡柱在插件下方依据程序设定的位置，移动到每个需要焊接的位置通过点或线的方式将焊点上全部助焊剂和氧化膜的剩余物去除，并形成良好的焊点。1、一般波峰焊的优缺点：优点：一般波峰焊设备制造至今已有50孔元器件电路板的制造中具有生产效率高和产量大等优点，曾经是电子产品自动化大批量生产中最主要的焊接设备。缺点：一般波峰焊在其应用中存在有肯定的局限性：〔1〕、焊接参数只有一种。实际生产中同一块插件板上的不同焊点因其特性不同，其所需的焊接参数可能大相径庭。但是，波峰焊的特点是使整块插件板上的全部焊点在同一设定参数下完成焊接，因而不同焊点间需要彼此“将就”，这使得波峰焊较难完全〔1〕、焊接参数只有一种。实际生产中同一块插件板上的不同焊点因其特性不同，其所需的焊接参数可能大相径庭。但是，波峰焊的特点是使整块插件板上的全部焊点在同一设定参数下完成焊接，因而不同焊点间需要彼此“将就”，这使得波峰焊较难完全满足高品质线路板的焊接要求。〔2〕、〔3〕、运行本钱较高。在波峰焊的实际应用中，助焊剂的全板喷涂和锡渣的产生都带来了较高的运行本钱。〔4〕〔4〕、维护与保养麻烦。生产中剩余的助焊剂会留在波峰焊的传送系统中，而且产生的锡渣需要每天去除，这些都给使用者带来较为繁复的设备维护与保养工作。〔5〕、线路板设计不良给生产带来肯定的困难。有些线路板在焊接时，由于设计者没有考虑到生产实际状况，无论我们设定什么样的波峰焊参数