双波峰焊机现场使用及技术分析

   本文主要叙述了有关波峰焊机在操作过程中的必要条件，对关键技术方面进行了相应的分析。围绕如何用好波峰焊机，充分发挥其内在的潜力，提出一些见解。
                       引言
   当今世界，电子技术已摆在现代战争的前沿阵地，任何先进的武器都是以先进的电子技术作为支撑。为适应水上、水下舰艇所处的各种恶劣的环境 ，对于电气设施的可靠性提 出了更高的要求。为满足这一要求，致力于电气硬件质 量的持续提高，我们从瑞士引进一台 EPM-CDX-400型双波峰焊机。如何用好这台设备，使其各方面参数达到最佳状态，是现代技术工艺的一道新课题。
     焊接基本条件的要求
   ●助焊剂：助焊剂有多种，但无论选用哪种类型，其密度D必须控制在0.82~0.86g/cm3之间。我们选用的是免清洗树脂型助焊剂。该助焊剂除免清洗功能外，具有较好的可溶性，稀释剂容易挥发。还能迅速清除印制板表面的氧化物并防止二次氧化，降低焊料表面张力， 提高焊接性能。
   ●焊料：波峰焊机采用的焊料必须要求较高的纯度，金属锡的含量要求为63%。对其它杂质具有严 格的限制，否则对焊接质量有较大的影响。<<电子行业工艺标准汇编>>中对其它杂质的容限及对焊点的质量影响作了如表1所示的技术分析。

表1焊料杂质容限及对焊接质量的影响
   在每天用机8小时以上的情况下，要求每隔一定的周期，对锡槽内的焊料进行化学或光谱分析，不符合要求时要进行更换。
   ●印制电路板：选用印制板材料时，应当考虑材料的转化温度、热膨胀系数、热传导性、抗张模数、介电常数、体积电阻率、表面电阻率、吸湿性等因素。常用是的环氧树脂玻璃布制成的印制板，其各方面的参数可达到有关规定的要求。我们对印制板的物理变形作了相应的分析，厚度为1.6mm的印制板，长度100mm，翘曲度必须小于0.5mm。因为翘曲度过大，压锡深度则不 能保证一致，导致焊点的均匀度差。
   ●焊盘：焊盘设计时应考虑热传导性的影响，无论是贺形还是矩形焊盘，与其相连的印线必须小于焊盘直径或宽度，若要与较大面的导电区，如地、电源等平面相连时，可通过较短的印制导线达到热隔离，见图1焊盘的正确设计。

   ●阻焊剂膜：在涂敷阻焊剂的工艺过程中，应考虑阻焊剂的涂敷精度，焊盘的边缘应当光滑，该暴露的部位不可粘附阻焊剂。
   ●运输和储存：加工完成的印制板，在运输和储存过程中，应当使用防振塑料袋抽真空包装 ，预防焊盘二次氧化和其它的污染。当更高技术要求时，也可进行荡金处理，或者进行焊料涂镀的工艺处理。
   元器件的要求
   ●可焊性：用于波峰焊接组装的元器件引线应有较好的可焊性。可焊性的量化可采用润湿称量法进行试验，对于试验结果用润湿系数进行评定，润湿系数按下式进行计算：Ơ=地F/T
式中：Ơ—润湿系数，ŲN/S；
F—润湿力，ŲN；
T—润湿时间，S。
  由止式可以看出，润湿时间T越短，则可焊性越好。润湿称量法是精度较高的计量方法，但需要较复杂的仪器设备。如果试验条件不具备，可选用焊球法进行试验，简单易行。
   有些元器件的引线选用的材料润湿系数很低，为增加其可焊性，必须对这些元器引线或焊煓进行处理并涂镀焊料层，焊料涂镀层厚度应大于8ŲM,，要求表面光亮，无氧化杂质及油渍污染。
   ●元器件本身的耐温能力：采用波峰焊接技术的元器件，必须要考虑元件本身的 耐温能力，必须能耐受2600C/10S。对于无耐温能力的元器应剔除。
技术条件要求
  上述的保障条件，只是具备了焊接基础，要焊接出高质量的印制板，重要的是技术参数的设置，以及怎样使这些技术参数达到最佳值，使焊点不出现漏焊、虚焊、桥连、针孔、气泡、裂纹、挂锡、拉尖等现象，设置参数应通过试验和分析对比，从中找出一组最佳参数并记录在案。以后再 遇到 类似的输入条件时就可以直接按那组成熟的参数设置而不必再去进行试验。
   ●助焊剂 流量控制：调节助焊剂 的流量，雾化颗粒及喷漈均匀度可用一张白纸进行试验，目测助焊剂 喷涂在白纸上的分布情况，通过计算机软件设置参数，再用调节器配合调节，直到理想状态为止。通常板厚为1.6MM。元器件为一般 通孔器件的情况下，设定流量为1.8L/H.
   ●倾斜角的控制：倾斜角是波峰顶水平面与传送到波峰处的印制板之间的夹角。这个角度的夹角对于焊点质量致关重要。由于地球的引力，焊锡从锡槽向外流动起始速度与流出的锡槽后的自由落体速度不一致。如果夹角调节不当会导致印制板与焊锡的接触和分离的时间不同，焊锡对印制板的浸入力度也不同。为避免这些问题，调节范围严格近控制在6º~10º之间。
   ●传送速度控制：控制传送速度在设置参数时应考虑以下诸方面的因素：
   1助焊剂喷涂厚度：因为助焊剂的流量设定后，基本上是一个固定的参数。传送速度的变化会使喷涂在印制板上的助焊剂厚度发生相应的变化。
   2预热效果：印制板从进入预热区到第一波峰这段时间里，印制板底面的温度要求能够达到 设定的工艺温度。传送速度的快慢会影响 预热效果。
   3板材的厚度：传送速度与板材的厚薄具有相应的关系，厚板的传送速度应比薄 板稍慢 一点。
   4单面板和双面板：单面板和双面板的热 传导性不同，所要求的预热温度也相应不同。
   5无件的分布密度：由于热传导的作用，印制板上元件的分布密度及元器件体积的大小，也 应作为设置传 送速度的重要因素之一国。
   经实际操作，总结的传送速度参数调节范围见表2。

   表2传送速度调节范围
   注：要求印制板上没有特殊的元器件(如：散热器或者加固冷板)
传送速度v可按下式进行计算：v=L/t(m/min)
式中：L—总行程，从进入预热区的始端至第一波峰的长度;
t—传送时间，min;
V—传送速度，m/min
   ●温度控制：
   1 预热温度：印制板在焊接前，必须达到 设定的工艺温度。用电子温度计固定在印制板的底面，当印制板运行到达第一波峰时，可读出印制板底面的实际温度，然后通过计算机进行修正。预热速率可通过下式进行计算：
∆T=(T1-T2)/t
式中：T1—预热的工艺温度；
T2—环境 温度；
t—预热起始点至 第一波峰之间的传送时间；
∆T—预热速率：℃/S.
通常，PCB的预热速率为线性值。当有些元器件的耐温曲线呈非线性值时，根据需要，可通过计算机软件设置八组辐射灯管相应的发射功率 。
  2焊接温度：波峰焊接温度取决于焊点形成最佳状态所需要的温度，这里是指焊料熔液的温度，往往实际温度与计算机设置的温度有些偏差，焊接之前，必须进行实际测量。用校准的温度计或电子温度计测量锡槽各点温度。按实际温度值修改计算机设置的参数。当基本达到设计温度时，空载运行4分钟，使温度分布均匀后，再进行焊接。
   以上两个方面的温度设置范围及实际应用的参数见表3。

   表3温度调节范围及采用实例
    环境温度对波峰焊接的影响
    当环境 温度发生较大的变化时，PCB预热的工艺温度随之上下浮动，焊接效果立即会发生变化。如果变化量太大以至于 预热 的工艺温度超过极限值，会造 成焊点无法形成、虚焊、焊层太厚或太薄、 桥连等不良现象。由图2可见环境 、温度对预热工艺温度一时间曲线的影响。

   波峰高度和压锡深度对焊接的影响
   波峰高度是指波棱到 波峰顶点的距离，波峰过高或过低会影响被焊件与波峰的接触状况，波峰高度调节范围是在0~99%之间，实际对应高度约为0~10mm。99%对应为机器的最大容限。实际选用波峰高设为7mm左右。
压锡深度是指被 焊印 制板浸 入焊锡的深 度，一般压锡深度为板厚的1/2~3/4.压锡太深 容易使焊锡溅上元件面；压锡太浅时，焊锡涂履力度不够，则会造 成虚焊或漏焊。
   结语
   双波峰焊机是科技含量较高的焊接设备，以上的分析和总结有待于完善，最佳参数只能在实际工作中不断总结得到。

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