波焊工程教育训练.ppt

1、波峰焊工程教育 训练,参训对象 : 技术员及其它相关人员,訓練課程大綱,錫爐結构 焊錫原理 焊錫材料 波焊管制 維護保養 不良分析,序言,焊接在PCBA中的重要性和作用:,起一个连接和导通的作用. 起一个固定的作用.,焊接在PCBA中的作用,焊接在PCBA中的重要性,PCBA-Printed Circuit Board Assembly,关键:在一个合理的时间和温度范围内形成锡铜合金共化物.,在今日电子工业从业者积极追求其制品体积小,功能要多,信赖度要高 且容易生产及降低成本。等,深俱挑战的经营理念之下其中不 难理解的是构成任何一种电子产品,绝不可能与焊锡作业无关,因此焊 锡作业的良莠可能成为

2、产品信赖度的关键之一,同时也是影响制造成本 高低的因素之一.,PWBA-Printed Wire Board Assembly,序 言,一. 錫爐結構,1.機器外觀:,嵩鎰 SELL-350-CTV,嵩鎰 SELL-450-CTV,多多 KD-F200FT,2.機械部分及作用: 支架:支撐整個錫爐部分. 發泡式助焊槽:將助焊劑沾于PCB及零件腳上,並除去不潔物. 風刀:將多余的助焊劑吹去且很均勻地附著于PCB及零件腳上,以增加焊接效果. 預熱器:將PCB及零件腳預熱到一定溫度,以免直接過爐溫差太大,造成零件傷害. 噴流焊錫爐:焊接PAD與零件腳. 冷卻FAN:冷卻過爐后PCB之溫度,以利T/U

3、作業. 輸送軌道及氣壓裝置:運送及發泡作用.,3.電氣部分 預熱加熱器及其溫控電路 錫爐加熱器及其溫控電路 輸送電氣部分: A.轉速計 B.變頻器 應急照明電路 錫爐噴錫馬達及其電路 PLC及其擴展模塊,4.各部分功能介紹及作業要求,輸 送 帶,輸送帶是完成波焊過程的運輸裝置,電路板籍由輸送系統經過波焊制程的不同階段.,作業需求:,1.夾爪松緊度适中 2.運轉時必須平穩,無抖動 3.速度与表頭顯示值的誤差應小于0.1m/min,鈦合金直爪,樹脂鴨嘴爪,作業需求:,焊 油 槽,助焊發泡槽利用低壓空气通過浸泡在助焊劑中的發泡管產生泡沫,將助焊劑涂布在電路板及零件腳上.,1.空气壓力适中,使其泡沫細

4、致而平緩 2.接触寬度為24cm 3.空气濾水濾油,風 刀,1.刮除PWB焊錫面多余焊油 2.使助焊劑均勻涂佈於PWB焊錫面,功能:,作業需求:,1.空气壓力适中 2.空气濾水濾油 3.刮吹方向与電路板行進方向之法向向量成1015o,1.加快助焊劑溶劑的揮發, 防止噴濺 2.減少熱衝擊 3.加速化學反應,活化助焊劑 4.減少吸收錫波熱量,預 熱 段,作業需求:,功能:,預熱器之調整應以不碰到零件腳為原則盡量靠近電路板,以增強熱能的傳導及輻射效果.,傳統發熱管預熱,新型熱風預熱,焊 錫 槽,結構: 焊錫槽容量為450kg,由錫泵及形成錫波的扰流波噴錫口和穩流波噴錫口兩個部分組成.,扰流波: 防止

5、SMD陰影效應,穩流波: 高表面張力,可修整表面,功能:,作業要求: 每日AM08:00之前取助焊槽內助焊劑100ml 於量筒中, 水平目視液面最低點所指刻度,即該助焊劑比重,將此讀數與自動比重計讀數比較,若誤差大于0.01,則校正表頭讀數,頻率為每天一次.,自動比重計,作用: 自動控制助焊劑液面高度及比重.,二. 焊錫原理,1.焊接原理 焊接是一个物理化学过程,熔融的焊料润湿待连接的两个金属表面,靠分子的热运动形成介面合金共化物,冷却凝固后把它们连接到一起. 在PCB板的焊接中,两个待连接的金属表面是PCB板和元器件的引脚,焊料是锡銀銅合金. 从焊接的原理可知,熔融的焊料必须润湿被焊金属的表

6、面,才能产生焊接过程,焊接的好坏取决于熔融的焊料的润湿能力. 2.润湿 我们从一个简单的例子说明什么是润湿,将一滴水和一滴水银滴在洁净的玻璃板上,我们看到如下的情况,水在玻璃板上扩散开,而水银形成球形,如图1:,水,水銀,圖1,图中的情景表示水对玻璃有润湿作用,水银对玻璃不润湿.同样熔融的焊料在干净的无氧化层的金属表面上会形成润湿,而在有氧化层的或有油污柒的金属表面上不会形成润湿.润湿的程度与熔融焊料的表面张力有关. 润湿的产生(如图2) P-气液之间的表面张力 E-气固之间的表面张力 图2 F-液固之间的表面张力 表面张力平衡时:F=E-PCOS ,叫做润湿角;从式可以看出角越小,F值越小,

7、即液固之间的表面张力越小,润湿的程度越好.助焊剂帮助清洁被焊金属的表面,减少液固之间的表面张力,使角度变小,形成润湿,润湿的结果会产生毛细作用.,E,熔融焊料,P,F,被焊金属表面,毛细作用 用洁净的细玻璃管分别插入水槽和水银槽中,我们会看到水沿细玻璃管上爬,而水银则下降,如图3.,图3,水,水银,细玻璃管,细玻璃管,水对玻璃润湿能产生毛细作用,水银对玻璃不润湿不会产生毛细作用. 同样的道理,熔融焊料能润湿被焊金属的表面,就可以产生毛细作用,焊料就能沿PCB的通孔上升,反之则不能. 还应注意到,如果玻璃管很粗,即使水对它润湿也不会产生毛细作用或毛细作用很差.同样如果PCB的通孔过大,即使焊料能

8、润湿PCB板,但沿通孔上升能力很差,毛细作用差,造成透锡差,焊接不饱满.,3.焊接形成过程,图 4,在空气中被氧化的被焊金属,空氣,氧化層,基層金屬,涂上助焊劑的被焊金属,图 5,助焊劑,氧化層,基層金屬,助焊剂去除掉氧化层的被焊金属,图 6,助焊劑,基層金屬,焊料与被焊金属形成介面合金共化物.,焊料润湿洁净的被焊金属表面,图 7,图 8,焊料,IMC,基層金屬,焊料,基層金屬,IMC,焊料,銅箔,焊接的障礙物:金屬氧化物,油脂及其它污物,三.焊 錫 材 料,1.有鉛焊料,錫鉛合金的組成:,(1) 63/37因其無固液共存溫區,不經過半熔融狀態而迅速液化或固化, 因而焊接溫度低,是各類焊錫材料

9、中最理想的焊錫材料. (2) 潛鑽力強,可以滲透金屬上极微空隙,a.厂商:ALPHA b.成份:錫63%,鉛37%,另含微金屬物質 c.等級:CLASS A d.料號:4090002400 e.儲存條件:040,保存期限三年 f.比重 8.4,63/37錫棒,为什么加入铅金属？ 改善机械强度. 减少表面张力,增加润焊. 防止焊点氧化,保持焊点光亮.,無鉛焊錫導入波焊製程的建議: 合金的選擇:要使無鉛合金能夠實用化,就必須先確定其物質性能,檢討的項目為:成本,熔解溫度,拉力,延伸性,壽命,濕潤時間,應力,擴散力,組識變化,接合剪斷,剝離強度,導線焊接的creep強度等, 目前為止,業界(日本為主

10、)所選用之合金為下列組合: Sn99.3/Cu0.7 Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 Sn96/Ag2.5/Bi1/Cu0.5,2.無鉛焊料:,(3) 除錫銅合金為共融點金屬較無異議,其它之合金組合比例會稍有不同, 舉例而言,錫銀銅合金之共融點組合約為Sn93.6/Ag4.7/Cu1.7之217.但基 於美國(IOWA university/AMESlab)及日本(Senju/Panasonic)之專利權限制,所有供應商均會少許變更合金比例,這些合金比例之些微差異在焊點特性上並不會造成影響,Alpha Metals則擁有錫銀銅鉍合金之全球使用權.下表格就不同合金特性略做比較:,由上表可看

11、出,綜合成本及焊錫性之考量,Solder bar選擇Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5合金較合適.,3.助焊劑:,作用:1.清除焊接金屬表面的氧化物. 2.,順利完成焊接.在焊接物表面形成保護膜,隔离高溫時四周的空气, 防止金屬面的再氧化. 3.降低焊錫表面張力,增加流動性. 4.焊接的瞬間可以讓熔融狀的焊錫取代,厂商:ALPHA 品牌: RF800 T3 成份:异丙醇,礦油精 料號:4020208200 儲存條件:040,保存期限三年,四.波焊管制,波焊制程作业指导书 波峰焊锡炉操作作业指導書 波焊Profile製作作業指導書,1.助焊劑發泡品質控制,發泡參數調整: (1).助焊劑槽之調整

12、: A.助焊劑液面應保持於離槽口約10mm處 B.發泡所需空氣壓力調整至11.5kg/cm2之間 C.調整流量閥使FLUX泡沫有少許溢出助焊槽之發泡嘴 D.焊油接觸寬度在24cm之間(即液面玻璃24格) E.浸泡深度約於PWB厚度的1/31/2處. (2).風力之調整: A.風力上各孔應保持通暢無阻;過濾杯上壓力表調整至 11.5kg/cm2 之間 B.流量閥後空氣壓力調整至0.020.2kg/cm2之間 C.風力刮切方向與PWB行進方向法向成1015角度,2.風刀角度,風刀角度儀操作方法: 1.將A面垂直軌道放置 2.用手拿住1輕輕擺放,使3邊与風刀平貼 3.鎖緊旋鈕4 4.讀取5邊所指刻度

13、值,即為風刀角度值 要求: 風刀角度在1015度之間,3. 爐溫曲線Profile,擾流波吃錫時間:106.1-105.2=0.9S,平流波吃錫時間:111.9-108.7=3.2S,總共吃錫時間: 0.9+3.2=4.1S,測試時機: a.換機種時; b.連續生產超過3天時; c.調整參數后. 吃錫時間: 35秒,4. 焊錫成分檢驗:,備註: a.若使用舊有錫爐變更時,須以純錫清洗錫槽,再將無鉛錫棒放入,若使用新錫爐則無此問題. b.初期鉛含量檢驗以一週一次為原則,觀察含鉛量之變化值,連續三個月若無超出800ppm時,則延長檢驗頻率為一月一次. c.銅離子含量檢驗以二週一次為原則,觀察銅離子

14、含量之變化值,若銅離子含量高於6000ppm時,需加Sn/Ag錫棒稀釋.,五.維護保養,1.輸送帶表頭校正,在錫爐軌道上取2m之長度(起點距離入口長度要超過一台產品之長度),用一台產品和秒表來測量和校正速度,分別把線速表頭值調整為1.0m/min 和2.0m/min,用秒表來量測錫爐軌道走完長度2m之所需時間, V=2/T(分鐘).然後比較表頭讀數校正. 打開輸送帶表頭的塑料外殼,如圖所示表頭左測VR為細調.右側VR為粗調,當V值較大時,調右側VR,V較小時,調左側VR.,(一):機械部分,2.輸送帶傳動部位潤滑,調整軌道寬度,應入口出口一致. 螺杆處加普通黃油潤滑. 軌道升降傳動齒條處加普通

15、黃油潤滑.,3.軌道調整机构,潤滑部位:同步歐姆器,鏈輪及鏈輪處軸承 加油時需加耐高溫潤滑油.,使用軌道角度儀調整軌道角度在57度之間.(for all soldering machine) 方法: 將角度儀平行于軌道放置,讀取角度儀上十字線(圖中)所指的刻度值,即為軌道角度.,4.軌道仰角度調整,軌道角度儀,松開過濾器底部螺絲,至廢液放掉后,再擰緊.,發泡與風力上各孔應保持通暢無阻;過濾杯上壓力表調整至11.5kg/cm2. 助焊剂发泡压力0.020.2kg/cm2. 风刀压力0.020.2kg/cm2.,5.气壓管道清理,6.焊油自動比重計校正,a.取助焊槽內助焊劑至量筒中,放入比重計,水

16、平目視液面最低點所指刻度,此刻度即為助焊劑比重,若与自動比重計讀數相差大于0.01,則要校正表頭讀數. b.將Auto/Manual開關設置在Manual模式,關閉PUMP,SOLV,FLUX開關. c.取出液位計,在未挂上浮球時調整ZERO,每次調約半圈,直至顯示為0.900. d.挂上5克砝碼慢慢調整SPAN,直至顯示為0.800止. e.取下砝碼. f.重复c,d,e步驟23次. g.將液位計裝進助焊槽內,將AUTO/MANUAL開關設為AUTO.,1) 關掉輸送馬達&預熱段開關及氣壓和自動比重控制器. 2) 戴上防毒面罩及耐酸膠手套. 3) 取下自動比重控制器感應棒和浮球,取不銹鋼槽置

17、于助焊劑槽地板上. 4) 取空助焊劑桶放置于不銹鋼槽上,抽取完助焊劑槽中助焊劑. 5) 將廢助焊劑桶上緊蓋並移開. 6) 取出助焊劑槽放於不鏽鋼槽內,取出發泡管置於稀釋劑桶中浸泡,並在助 焊劑槽中加入少許稀釋劑,先清洗感應棒和浮球再清洗槽. 7) 待洗到助焊劑槽和風刀潔亮時,將廢溶劑倒入廢助焊劑桶內. 8) 再倒入助焊劑槽中少許稀釋劑沖洗. 9) 先裝好發泡管(入氣管必須是耐酸管),再將助焊劑槽裝入固定座上. 10) 調整風刀角度与輸送帶法向成1015,並鎖緊固定螺絲. 11) 裝好自動比重控制器感應棒和浮球. 12) 加入稀釋劑浸沒發泡管,並開小氣壓,讓發泡管在稀釋劑中有少許發泡. 13)

18、發泡管至少浸泡2小時以上,倒出稀釋劑,並加入新助焊劑至自動比重控 制器之FLUX感應棒. 14) 用高溫玻璃檢查發泡和風刀是否正常.,7.焊油槽保養,a.清理預熱器玻璃表面. b.目檢發熱絲接點有無發紅或打火. c.目檢發熱絲發紅是否大約相同. d.用萬用表量測每根發熱絲阻值. e.目檢發熱絲高溫線有無破皮.,8. 預熱器保養,a.給H/S軸承加黃油,用黃油槍槍嘴對准加油嘴,壓下手柄至上方有少量黃油溢出為止. b.定期更換軸承. c.風輪軸轉動平穩度.馬達皮帶松緊適中.,9-1.焊錫槽保養,a.升高軌道. b.搖出錫槽. c.拆下錫槽處固定螺絲. d.用大力鉗夾出平波噴嘴. e.用刮刀乘熱刮除

19、噴嘴表面錫渣等雜物. f.在清理平波和扰流波噴嘴過程中,打開錫波馬達 充分扰動錫,以便撈錫渣. g.安裝完畢后打開平波扰流波開關,觀察平波是否平穩,扰流波是否保持在同一高度,并用高溫玻璃檢查接触寬度.,9-2.焊錫槽保養,1.保險絲檢查: 將万用表調為電阻檔,測保險絲兩接點之間電阻,阻值應很小. 2.電磁接触器檢查:電磁接触器共有3個.錫槽一個,預熱2個 a.將万用表調在電壓檔380V以上檔位. b.測量輸入端接點間電壓,電壓值應為380V,當電壓值偏差較大時(5V), 檢查保險開關及總開關. c.當電磁接触器吸合后,測輸出端電壓,輸出端接點共有3個,測量兩兩接點間電壓值為380V,如果偏差較

20、大,則更換電磁接触器. d.將万用表調在電阻檔. f.在電磁接触器吸合后,測輸入,輸出端相應接點間電阻,電阻值應很小, 如果電阻值較大,則更換電磁接触器. g.擰緊各端子接點螺絲. 3.保險開關檢查,型號:EA33. 用万用表電阻檔,測輸入,輸出端對應接點間的電阻值,應很小. 擰緊端子接點螺絲.,(二):電控部分,六.波焊不良分析,短路(锡桥）,PCB的设计 1.PCB线路设计太近 2.零件成型和弯脚使线脚彼此太近 3.PCB设计没有考虑到锡流的排放,現象:電路互不相同的相鄰兩線路接點聯接,.PCB线路设计. .焊锡材料. .机器设备.,主要原因:,机器设备 1.速度太快,焊錫時間太短 2.仰角太小 3.錫溫過低,預熱溫度過低 4.平波液面不穩,錫液中雜質多 5.FLUX發泡不正常使之不能均匀涂布,焊锡材料 1.PCB或线脚有杂物残留 2.助焊剂活性不够 3.锡銀銅合金受到污染 4.助焊剂受到污染或比重太低,漏焊,主要原因: 1.輸送帶速度太快 2.錫液中雜質或錫渣過多 3.錫波太低,仰角過高 4.預熱溫度過低 5.助焊劑發泡低或不正常 6.零件死角或銲錫陰影 7.零件長方向和輸送帶方向成直角,可減少漏焊 8