选择性波峰焊技术在SMT中的应用

2022-05-14

  技术是焊点参数单独设置PCB热冲击小,,等优点,正逐渐成为复杂引言:


  微型化多功能对于大多数的表面贴装元件,已经成熟的回流焊技术可以满足其组装要求。但是对于可靠性要求高、精密度高的通信系统,电力系统,汽车电器电子,航空航天,军用设备等产品,其板往往是高密度双面板,并含有一定量的通孔插装元件,传统的回流焊技术并不能满足其组装需求。在这种情况下,人们把目光转向了,以实现对某些通孔插装元器件或其它高精密元器件组装。目前,选择性焊接使用较多的是和,其次为。


  一、选择性波峰焊接技术的概述


  选择性波峰焊的优点


  1)、提高焊接品质


  焊对进行焊接时,每一个焊点的焊接参数都可以通过,这使不同性能的元器件拥有了专属的焊接工艺,极大地满足了其要求。针对不同焊接要求的元器件,焊接工程师可以就助焊剂喷涂量,焊接波峰高度,焊接时间这几个方面进行焊接工艺调试,有效的,甚至做到了焊接的零缺陷。图为采用不同的焊接参数对两个相同焊点进行的焊接,可以看出

  

  不同焊接参数下的两个焊点


  同时,使用选择性波峰焊时,,焊接所造成的热影响区域有限,混装线路板上贴装元器件的引脚与通孔插装器件的引脚只要不是距离过近,基本,避免了热冲击的产生。这样,就不需制作大量复杂的工装卡具对已焊好的贴装器件进行遮蔽和保护。2)、节约成本


  对于目前混装线路板,通孔插装器件的焊接只占整体线路板焊接的小部分。在这种情况下,选择性波峰焊体现出了很大的成本优势。


  与传统的波峰焊相比,选择性波峰焊不需要较大的锡炉和很长预热区,因此其占地面积一般不到传统波峰焊一半。与手工焊相比,由于每个焊接工人都需要面积一定大小的焊接桌面来摆放焊接器具和进行焊接,因此选择性波峰焊占地面积也小于手工焊。


  通常情况下,混装线路板中通孔插装器件的焊接面积只占整个板面的小部分。传统的波峰焊需要对线路板进行大面积助焊剂喷涂,而选择性波峰焊只针对需要的焊接部分进行喷涂,在很大程度上减少了助焊剂使用量。据某公司统计,采用选择性波峰焊,两台机器两班工作,年助焊剂用量不过百公斤,而普通波峰焊生产将消耗助焊剂达四吨以上。


  PCB离子污染率大大降低,而。助焊剂一般含有腐蚀性离子,如果残留在


  选择性助焊剂喷嘴


  锡渣产生量和氮气使用量减少。在不充氮的情况下,波峰焊一天的锡渣产生量可能高达。0.5-1kg。与此同时,波峰焊的锡炉比较大,耗氮量达15m3/h,而选择性波峰焊采用封闭小锡炉方式,单一锡炉的耗氮量大约为1.5m3/h,且氮气环境焊接更好。


  在波峰焊生产中,一个品种需制作个20工装载具,而目前合成石制作的工装载具价格约为元由于选择性波峰焊具有很多传统波峰焊难以相比的优点,因此,在电子元器件组装行业中正得到越来越广泛的应用。


  二、选择性波峰焊技术的应用


  近几年来,选择性波峰焊作为高品质高精密的组装技术,在多个领域内的著名企业正得到广泛的应用。


  汽车电子领域()VDO()其次是,如华为技术有限公司,中兴通讯股份有限公司,北京大唐通讯,上海贝尔阿尔卡特通讯,杭州贝莱胜通讯,南京爱立信熊猫通讯有限公司等。


  电力系统自动化有限公司,南京南瑞成套公司,上海思源电气,山东鲁能等。


  选择性波峰焊的技术要点


  助焊剂喷涂预热焊接1)助焊剂的喷涂方式可以分为喷雾式微孔喷射式同步式多点图形喷雾种方式可根据的线路布局特点及元器件引脚进行选择。在保证喷涂位置精确度的情况下,根据焊点的不同,参考传统波峰焊喷涂量,选择性助焊剂的喷涂可以分为以下几种情况。


  20%(与元件引脚、孔径的大小有关),喷涂时间为以内,喷涂时间不宜过长,否则会造成板面助焊剂残留。


  30-40%15-30mm/s。


  预热


  PCB PCB215-255℃PCBPCB直接焊接会带来焊接质量差、板材易变形等缺陷。因此,预热过程是选择性波峰焊不可缺少的过程。日本电子机械工业协会标准分会推荐如下的预热工艺参数:预热温度80-150℃20-120s135℃30s110℃10s预热系统的另一作用是,并对焊盘和覆铜通孔进行预热选择性波峰焊一般采用整体预热方式,防止线路板因受热不均而发生变形。选择性波峰焊多采用松香型助焊剂,它的活化温度一般是在,超过这一温度则活化作用消失。因此,松香型助焊剂必须在焊接之前活化,同时,松香是一种大分子多环化合物,具有一定的成膜性,在活化过程中去除金属氧化物后可以在金属表面成膜防止其再氧化当选择顶部预热时,可以选择热风预热方式。但与其相比,红外预热的效率较高,但却存在着如下三个问题:


  PCB中可能存在少量的热敏感元器件。热风预热方式在对线顶部PCB和热敏感器件的预热过程中,温度控制方面比短波红外方式更加有效和安全;


  PCB顶部插装元器件的母体时,母体本身会使其下方的部位出现阴影,这会使的不同部分出现温差;


  PCB本身及其所布置的大量元器件母体必然会有较大的颜色差异。因此,当选择红外预热方式时,要考虑PCB对于热容较大的电子元器件,或厚度较大的多层板,预热过程显得尤为重要。对于大热容量和多层线路板,为了达到良好的焊接效果,一般需采用和的联合预热方式,可以明显的改善透锡效果。3焊接


  PCBPCB。260℃280℃在选择性波峰焊系统中,正是由于各个焊点的焊接参数可以单独设置,单个喷嘴一次只能焊一个点或一排点,这使其焊接的效率有所降低。目前,很多选择性波峰焊设备配备了双模组串联工作方式。一模组使用较小的喷嘴,用于完成单点焊接;另一模组采用较大喷嘴,用于完成某些元器件双排针的焊接,这样生产效率得到了很大的提高。


  图


  4 多喷嘴选择性波峰焊结构


  2.3选择性波峰焊的关键技术


  PCB板上引脚的伸出长度和间距有着不同的要求。图7和图8分别说明了在采用单喷嘴和多喷嘴进行焊接时,PCB板上引脚的设计要求。


  日东选择性波峰焊采用的喷嘴使用寿命长达


  焊点和邻近元器件间如果间距过小,会使选择性焊接的工艺产生问题。单点焊时要求焊接位置处相邻元器件的距离大于喷嘴直径。


  为保证焊接的质量,如果在波峰焊过程中,要注意三个高度的设定,即,与。移动高度是指焊接头移动到焊接位置时的行走高度,一般要高于焊接面最高元器件在焊接过程中要避免


  三、选择性波峰焊设备的维护

  助焊剂喷涂模块预热模块焊接模块1助焊剂喷涂针对每一个焊点进行选择性喷涂,正确的维护可以保证其稳定的运行和精度。在喷涂过程中,一般会有少量助焊剂残留在喷嘴上,其溶剂挥发后会产生凝结。因此,在每次开机生产之前,需要用蘸了酒精或其他有机溶液的无尘布来清洁喷头和周围,清除掉喷头的助焊剂残留,避免喷头被堵住致使在连续生产中前几块板的喷涂不良。


  300065℃2) 每次设备开机使用前都要检查预热模块,看看高温玻璃是否有破裂和皴裂,若有要及时更换。如果没有则需用软棉布蘸水或酒精擦去其表面的污染物。当其表面有顽固的助焊剂残留时,可使用专用的清洁液对其表面进行清洁。


  3焊接模块是选择焊机器上最精密最重要的模块,它一般由位于上部的热风加热模块,中间的运输模块和下部的焊接模块部分组成,其工作状态直接影响到线路板焊接的质量,所以其维护保养也是非常重要的。


  波峰焊的过程中会产生一定量的氧化物(主要是锡灰和锡渣),当其过多时会影响锡流动性,它是造成空焊和桥连的主要原因,同时还会堵塞氮气口,降低氮气保护作用,使焊锡迅速氧化。因此在焊接过程中要注意清除锡灰锡渣,还要检查氮气出气口是否堵塞。


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