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波峰焊DIP及THT通孔插装焊接工艺解析

       电子产品生产厂家DIP波峰焊锡机(波峰焊)主要用于传统THT通孔插装印制电路板电装焊接工艺,以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺,波峰焊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”; 适用于波峰焊工艺的表面组装元器件有矩形和圆柱形片式元件、SOT以及较小的SOP等器件。
       DIP波峰焊锡机工作原理:电子产品生产厂家用于DIP及SMT红胶工艺的波峰焊锡机一般都是双波峰或电磁泵波峰焊机。
下面以双波峰焊机的工艺流程为例,来说明波峰焊的工作原理:
37-9-1_看图王.jpgDIP插件波峰焊锡机整机工作原理流程图
37-9-2_看图王.jpgDIP插件波峰焊锡机焊接工艺流程图
23_看图王.jpg

DIP插件焊接发展及优点:
       随着电子产品的大批量生产,手工采用烙铁工具逐点焊接PCB板上引脚焊点的方法,再也不能适应市场要求、生产效率与产品质量。于是就逐步发明了半自动/全自动群焊(Mass Soldering)设备与全自动焊接机。全自动焊接机最早出现在日本,作为黑白/彩色电视机的主要生产设备。八十年代起引进国内,先后有浸焊机、单波峰焊机等。八十年代中期起贴插混装的SMT技术迅速发展,又出现了双波峰焊锡机。
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峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成,使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。根据机器所使用不同几何形状的波峰,波峰焊系统可分许多种。
       与手工焊接技术相比,全自动流动焊接技术明显的拥有以下优点:节省电能,节省人力,提高效率,降低成本,提高了外观质量与可靠性,克服人为影响因素,可以完成手工无法完成的工作。
       常用DIP波峰焊流程:将元件插入相应的元件孔中 →预涂助焊剂 → 预热 → 过波峰焊锡炉 → 冷却 → 切除多余插件脚 → AOI检测。
24_看图王.jpg

       当完成点胶(或印刷)、贴装、胶固化、插装通孔元器件的PCB线路板从波峰焊机的入口端随传送带向前运行,通过焊剂发泡(或喷雾)槽时,印制板下表面的焊盘、所有元器件端头和引脚表面被均匀地涂覆上一层薄薄的焊剂。
波峰焊在使用过程中的常见参数主要有以下几个:
1.预热:
1)“预热温度“一般设定在90-110度,这里所讲“温度”是指预热后PCB板焊接面的实际受热温度,而不是“表显”温度;如果预热温度达不到要求,则易出现焊后残留多、易产生锡珠、拉锡尖等现象;


SMA类型

 元器件

预热温度(摄氏度)

单面板组件

通孔器件与混裝

90~100

双面板组件

通孔器件

100~110

双面板组件

混裝

100~110

多层板

通孔器件

115~125

多层板

混裝

 115~125

       2)影响预热温度的有以下几个因素,即:PCB板的厚度、走板速度、预热区长度等;
(1)PCB的厚度,关系到PCB受热时吸热及热传导的这样一系列的问题,如果PCB较薄时,则容易受热并使PCB“零件面”较快升温,如果有不耐热冲击的部件,则应适当调低预热温度;如果PCB较厚,“焊接面”吸热后,并不会迅速传导给“零件面”,此类板能经过较高预热温度;
(2)走板速度:一般情况下,建议把走板速度定在1.1-1.2米/分钟这样一个速度,但这不是绝对值;如果要改变走板速度,通常都应以改变预热温度作配合;比如:要将走板速度加快,那么为了保证PCB焊接面的预热温度能够达到预定值,就应当把预热温度适当提高;
(3)预热区长度:预热区的长度影响预热温度,在调试不同的波峰焊机时,应考虑到这一点对预热的影响;预热区较长时,温度可调的较接近想要得到的板面实际温度;如果预热区较短,则应相应的提高其预定温度。
2、锡炉温度:
       以使用63/37的锡条为例,一般来讲此时的锡液温度应调在245至255度为合适,尽量不要在超过260度,因为新的锡液在260度以上的温度时将会加快其氧化物的产生量。

37-9-5_看图王.jpg双波峰焊理论温度曲线
3、链条(或称输送带)的倾角:1)、这一倾角指的是链条(或PCB板面)与锡液平面的角度; 2)、当PCB板走过锡液平面时,应保证PCB零件面与锡液平面只有一个切点;而不能有一个较大的接触面;3)、当没有倾角或倾角过小时,易造成焊点拉尖、沾锡太多、连焊多等现象的出现;当倾角过大时,很明显易造成焊点的吃锡不良甚至不能上锡等现象。
37-9-6_看图王.jpg双波峰焊接示意图
4、风刀:
在波峰炉使用中,“风刀”的主要作用是吹去PCB板面多余的助焊剂,并使助焊剂在PCB零件面均匀涂布;一般情况下,风刀的倾角应在100左右;如果“风刀”角度调整的不合理,会造成PCB表面焊剂过多,或涂布不均匀,不但在过预热区时易滴在发热管上,影响发热管的寿命,而且会影响焊完后PCB表面光洁度,甚至可能会造成部分元件的上锡不良等状况的出现。注: 风刀角度可请设备供应商在调试机器进行定位,在使用过程中的维修、保养时不要随意改动。
DIP波峰焊的生产管理指导说明:
①预热温度:峰值温度 100~130℃(焊接面焊盘上的温度)
②锡槽温度:250~260℃
③搬送链速:0.8~1.4m/分(根据基板种类,有所不同)
④焊接时间:1次:2~3秒 2次:2~3秒  合計4~6秒(最大10sec)
⑤焊锡浸渍状态:锡槽高度、根据喷流高度进行调整
⑥锡槽内焊锡成份管理(成份分析)
·分析频率:1~3次/半年(导入初期:1~4次/月)
·成分管理:铜浓度 0.5~1.0% 铅浓度 0.1%以下
◇云南 刘光乾

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