波峰焊技術(shù)培訓(xùn)教材

1、2022/4/172波焊技術(shù)波焊技術(shù)波焊技術(shù)中所能作業(yè)的主要六大類(lèi)型2022/4/173焊錫焊錫一、潤(rùn)濕一、潤(rùn)濕 WETTINGWETTING 1.焊錫與膠合的不同 4.毛細(xì)管作用2.潤(rùn)濕與無(wú)潤(rùn)濕(Wetting & Non-wetting) 5.表面張力3.清潔 6.潤(rùn)濕的動(dòng)態(tài)力平衡 2022/4/174潤(rùn)濕的動(dòng)態(tài)平衡潤(rùn)濕的動(dòng)態(tài)平衡一、定義焊錫為L(zhǎng):LIQUID 助焊劑為F:FLUX基層金屬為S:SOLID BASE METAL二、說(shuō)明Psf = Pls + Plf Cos 為液體固體上擴(kuò)散的力量焊錫角右圖固體表面呈球狀Psf Pls +Plf Cos 開(kāi)始擴(kuò)散 角度逐漸變小Plf Cos角

2、度大力量開(kāi)始平衡停止擴(kuò)散2022/4/1751. 90,如果整個(gè)系統(tǒng)力量達(dá)到平衡時(shí)90,表示Psf的值較小,其液體的擴(kuò)散能力就很差以角度來(lái)看a. 90時(shí) ,稱(chēng)為de-wettingb. =180時(shí) ,稱(chēng)為non-wettingc. 90 75 ,但這種Wetting是不能接受的.3. M ,為Good Wetting,在質(zhì)量要求較高的產(chǎn)品,M值的要求可低于75 .2022/4/176由上述說(shuō)明角度越小表示潤(rùn)濕越好左圖:a.是完全未潤(rùn)濕, = 180 b.是完全潤(rùn)濕, = 0 c.是部分潤(rùn)濕, 0 180 2022/4/177二、焊點(diǎn)二、焊點(diǎn)金屬間的形成:由接合的表面形成銅/錫化合物,也稱(chēng)為金屬

3、間化合物(Intermetallic compound)分為Cu3Sn ,Cu6Sn52022/4/178金屬間化合物形成的過(guò)程金屬間化合物形成的過(guò)程2022/4/1792022/4/1710焊墊龜裂焊墊龜裂金屬間化合物比焊錫或銅來(lái)得硬且脆。因此,金屬間化合物太厚的話,焊點(diǎn)很容易在受到熱或機(jī)械性的壓力時(shí),形成焊點(diǎn)龜裂2022/4/1711熱熱溫度是幫助助焊劑及焊錫作用及潤(rùn)濕的主要?jiǎng)恿χ?022/4/17122022/4/17132022/4/17142022/4/17152022/4/1716助焊劑助焊劑2022/4/1717助焊劑助焊劑銅鏡法銅鏡法 Copper Mirror Method

4、本法是用以檢查助焊劑腐蝕性的強(qiáng)弱，其做法是在一長(zhǎng)方形的玻璃片上，以真空蒸著方式鍍上一層薄銅，再滴以標(biāo)準(zhǔn)的助焊劑及所欲檢測(cè)的助焊劑，然后置于環(huán)境控制的溫濕箱中24小時(shí)，以比較受檢者的腐蝕程度如何，其詳細(xì)作法如下：(1)標(biāo)準(zhǔn)助焊劑的制備在100ml(c.c.)純度99的試藥級(jí)異丙醇(Isopropyl Alcohol，IPA)中溶入35g符合美國(guó)聯(lián)邦規(guī)范LLL-R-626的助焊劑，攪拌均勻當(dāng)成本檢驗(yàn)法的標(biāo)準(zhǔn)助焊劑用。2022/4/1718(2) 溫濕箱此箱應(yīng)保持在23 2，及RH 505 的溫濕度，其中每10 in的空間須有1 in 的鹽液或 酸液，用以維持濕度，其詳細(xì)條件須參考ASTM E104

5、。(3) 銅鏡試片(Copper Mirror Test Panels)在一長(zhǎng)方 形的玻璃片上，以真空蒸著方式鍍著上約500A的 銅面，此銅面使波長(zhǎng)在5000 A的正常入射光，具有 10 5的透過(guò)能力，并以適宜的光電比色儀 進(jìn)行判讀。這種銅鏡的供貨商為Evaporated MetalFilms Corp，Ithaca，N.Y.或其它類(lèi)似商品。助焊劑助焊劑2022/4/1719為了保持銅面完全無(wú)氧化物存在而使測(cè)驗(yàn)更為準(zhǔn)確起見(jiàn)，在試驗(yàn)前才能將保存完好的銅片取出，并浸入50 gl EDTA的溶液中進(jìn)行清洗，以除去任何可能的銅面氧化物。通常試驗(yàn)前的銅面不需另行洗去此種EDTA溶液，但若結(jié)果發(fā)生爭(zhēng)議時(shí)，

6、則必須先用流動(dòng)的清水洗去銅面的EDTA，再用甲醇浸過(guò)使能快速完成干燥，在檢查全無(wú)氧化物時(shí)才進(jìn)行試驗(yàn)。助焊劑助焊劑2022/4/1720助焊劑助焊劑(4) 在干凈的銅面上滴以一滴(0.05mil)待測(cè)的助焊劑， 其滴管尖端不可觸及銅面，并在銅面上也另滴以 標(biāo)準(zhǔn)助焊劑。若待測(cè)之助焊劑為錫膏形式時(shí)，則 在銅面上小心均勻的鋪上一層錫膏，其直徑應(yīng)為 8(0.3 in)，厚度為0.25(10 mil)，然后將備妥 的試片水平置于無(wú)塵的溫濕箱內(nèi)共24 0.5小時(shí)。 試驗(yàn)時(shí)間到達(dá)后，取出試片浸在清潔的異丙醇中 ( IPA )以洗去各種助焊劑試樣。2022/4/1721助焊劑助焊劑(5) 小心檢查各試片上銅面可

7、能被蝕去的痕跡，如有 任何銅面被蝕透，而從玻璃可看透到背面時(shí)，則 表示該助焊劑腐蝕性太強(qiáng)而不及格。但如連標(biāo)準(zhǔn) 助焊劑也不及格時(shí)，則需再做一次試驗(yàn)。若只在 銅表面發(fā)生反應(yīng)而出現(xiàn)變色情形，或銅厚度只部 份受損而未穿透時(shí)，則仍算及格。有某些化學(xué)品 也會(huì)造成銅面的蝕透，如游離鹵素、強(qiáng)酸、無(wú)機(jī) 酸，及游離胺類(lèi)等，不可任其接觸到試驗(yàn)的銅面。2022/4/1722鉻酸銀試紙法鉻酸銀試紙法 Silver Chromate Method本法是用鉻酸銀試紙之目視法，檢測(cè)助焊劑中是否有氯化物或溴化物的存在，其做法如下：(1)因酪酸銀試紙對(duì)光很敏感非常怕光故應(yīng)嚴(yán)密包裝 ，也不可用徒手執(zhí)取，必須用清潔的金屬夾子或鑷子與

8、之接觸。(2)將一滴助焊劑滴在試紙上，并使其停留15秒鐘， 然后立即浸入異丙醇中，將試紙上的有機(jī)物殘?jiān)M量洗掉，并令試紙?jiān)诳諝庵凶杂筛稍?0分鐘，然后檢查紙上的顏色。助焊劑助焊劑2022/4/1723助焊劑助焊劑(3)若待檢者為錫膏時(shí)，需先將試紙用純水浸濕，取出后用玻璃片及吸水紙將試紙上多余的水份除去，用扁抹刀(Spatula)在試紙上直接涂上一薄層錫膏，使與接觸 1 分鐘后再于異丙醇中小心洗去錫膏，不要搓揉試紙，然后在空氣中進(jìn)行干燥。(4)小心檢視試紙的變色情形，如試紙出現(xiàn)圓形的白色或淡黃色征象時(shí)，即表示助焊劑中已存有氯化物(Chlorides)或溴化物(Bromides)。2022/4/1

9、724助焊劑助焊劑(5)某些化學(xué)品如游離鹵化物之Amines胺類(lèi)，Cyanides 氰胺類(lèi)及Isocyanides異氰胺類(lèi)等，都會(huì)造成試驗(yàn)不 及格的假象。并還應(yīng)小心避免某些酸類(lèi)也會(huì)形成假 象，此時(shí)需另以pH試紙檢查變色處的pH值，若其pH低于3時(shí)，還需用別的方法去分析氯化物及溴化物。試紙的供貨商為Quantek、P.O.BOX 136、Lyndhurst、NJ07071。2022/4/17252022/4/1726助焊劑的運(yùn)用助焊劑的運(yùn)用2022/4/1727下圖為松香之結(jié)晶體右圖為經(jīng)稀釋劑與其它成分調(diào)配后之液態(tài)助焊劑2022/4/1728波焊設(shè)備的基本架構(gòu)波焊設(shè)備的基本架構(gòu)1.助焊槽(Flu

10、xer)2.預(yù)熱器(Preheater)3.錫槽(Solder Tank)4.5.控制系統(tǒng)(Control System)2022/4/1729波焊的第一步波焊的第一步: :松香涂布松香涂布2022/4/1730松香涂布的方式可分為松香涂布的方式可分為: :發(fā)泡式、涌波式、多點(diǎn)涌波式、浸入式、滾筒式噴霧、滾刷式噴霧、超音波噴霧、單槍移動(dòng)式噴霧、多槍固定式噴霧、單槍擴(kuò)散式噴霧、噴轉(zhuǎn)撞擊式噴霧等。2022/4/1731透過(guò)各種系統(tǒng)發(fā)散出來(lái)的FLUX,并非完全吸附在產(chǎn)品之吃錫面或貫穿孔內(nèi)。因此必須 有適當(dāng)?shù)幕厥障到y(tǒng)執(zhí)行下以下處理:1.過(guò)濾雜質(zhì),回收使用2.控制比重,并自動(dòng)調(diào)節(jié)3.2022/4/173

11、2松香涂布的過(guò)程要特別注意,空氣中松香擴(kuò)散的狀況,若因抽風(fēng)系統(tǒng)不良而擴(kuò)散出沾附區(qū)域外時(shí),將發(fā)生以下?tīng)顩r:1.飄散至Pre heater上方會(huì)因溫度過(guò)高而產(chǎn)生氣爆或燃燒等危險(xiǎn)2.飄入生產(chǎn)線將造成人員不適及吸入性中毒2022/4/1733波焊的第二步波焊的第二步:預(yù)熱預(yù)熱2022/4/17342022/4/1735焊錫在進(jìn)入?yún)^(qū)的流動(dòng)特性會(huì)受到零件腳的阻擋,當(dāng)焊錫性不良的零件浸入溶錫中,溶錫就會(huì)變成弧形,這是因?yàn)榱慵茢D與焊錫表面張力作用的結(jié)果,如此一來(lái),就在零件后面形成陰影,使焊錫接觸不到錫墊2022/4/1736零件愈高或金屬端接點(diǎn)愈小,陰影效應(yīng)就愈嚴(yán)重,這可從SOT-23的圖中清楚的看到例如:

12、 將焊墊延長(zhǎng)1mm的長(zhǎng)度,焊錫的半徑應(yīng)小于2mm,否則焊墊就無(wú)法觸及焊錫,而無(wú)法使焊墊吃錫2022/4/1737Heat Transfer Zone 傳熱區(qū)在進(jìn)入?yún)^(qū)與脫離區(qū)之間,電路板與焊錫直接接觸,行成百分之百短路,吃錫作用起自于進(jìn)入?yún)^(qū)而完成于脫離區(qū),一個(gè)界于焊墊與零件端接點(diǎn)間的有效金屬接合賴(lài)以完成雖然零件與溶錫接觸僅0.1秒之內(nèi)即可達(dá)到焊錫溫度,但是為了求得更適切的吃錫性,則需要更長(zhǎng)的時(shí)間2022/4/1738Exit (peel-back) Zone 脫錫區(qū)脫錫區(qū)在傳熱區(qū)焊接,電路板因焊錫完全短路因此必須在脫錫區(qū)將多余的錫拉回錫槽內(nèi)2022/4/1739如何避免短路如何避免短路1. 脫離

13、區(qū)的錫波必須盡可能平穩(wěn)2. 增加輸送帶的角度3. 降低輸送帶的速度2022/4/1740雙波式的自動(dòng)焊錫爐實(shí)景雙波式的自動(dòng)焊錫爐實(shí)景2022/4/17412022/4/1742extensionDouble Wave 雙面波雙面波雙面波是最早開(kāi)發(fā)的錫波焊錫從錫波的兩側(cè)回流到錫槽之中2022/4/1743Lambda Wave將錫波加上一延長(zhǎng)板的波,就叫LAMBDA波其作用為,對(duì)于電路板行進(jìn)方向的錫流加速如此一來(lái),就產(chǎn)生一極為有效的沖刷效果2022/4/1744Single Side Wave單面波單面波單面波是將噴頭傾斜,使錫波只能從一個(gè)方向流動(dòng)2022/4/1745Double Wave雙波雙波SMD的波焊作業(yè)對(duì)錫波有兩個(gè)相反的需求焊錫必須接觸所有的焊點(diǎn)且距離接近的焊墊間的短路必須避免2022/4/1746Lambda Wave with Ruffles 有擾動(dòng)的有擾動(dòng)的Lambda波波要增進(jìn)Lambda Wave 的一個(gè)方法,就是在錫波的進(jìn)入?yún)^(qū)使用一個(gè)振蕩器,這套系統(tǒng)也叫做OMEGA 波2022/4/1747Jet Wave 噴流波噴流波利用基板流動(dòng)的反方向噴錫,達(dá)成焊接的效果2022/4/1748在穩(wěn)定的錫波上方通常保有一層很薄的氧化物,他有一個(gè)很微妙的作用就是隔離錫