波焊工程教育训练.ppt

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,*,P,*,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,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,1015,o,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,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,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,成分,特 性 用 途,种類,熔點,(),錫,鉛,63,37,熔點低,作業容易,結果完美,自動焊錫用,63Sn,183,60,40,拉力強度大,一般電子用,60Sn,190,50,50,机械性能良好,一般配線用,.,50Sn,215,40,60,半熔融狀態廣,強度小,.,配管用,.,41Sn,238,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,),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,:,A.,助焊劑液面應保持於離槽口約,10,mm,處,B.,發泡所需空氣壓力調整至,11.5kg/cm,2,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/cm,2,之間,B.,流量閥後空氣壓力調整至,0.020.2kg/cm,2,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,:,抽檢要項,規 格,頻 率,執 行 者,Pb,(,鉛,),800 ppm,1,次,/,週,ME,Cu,(,銅,),3000ppmCu9000ppm,2,次,/,月,ME,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,800,ppm,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,觀察銅離子含量之變化值,若銅離子含量高於,6000,ppm,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,2,m,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,2,m,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/cm,2,.,助焊剂发泡压力,0.020.2,kg/cm,2,.,风刀压力,0.020.2,kg/cm,2,.,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),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.,零件旁加排氣孔可減少漏焊,現象,:,線路銅泊的表面部分或全部未沾到錫,錫尖,主要原因,:,1.,預熱溫度過低或太高,2.,錫溫過低或過高,3.,錫液中雜質或錫渣過多,4.,輸送帶有微振現象,5.,抽風,冷卻設備太強,6.,零件線腳太長,7.,輸送帶仰角太小,速度太快,現象,:,在線路或零件腳端形成的尖狀錫柱,主要原因,:,1.,預熱溫度太低,水份未能烘干,2.,錫溫太低,3.,錫波太高或不平,4.,速度太快,5.,FLUX,比重低,6.,助焊劑污染或含水汽,7.,PCB,污染氧化,含水汽,現象,:,球狀顆粒附著于,PCB,表面,錫珠,主要原因,:,1.,PCB,可焊接性差,污染氧化,含水汽,2.,銅箔較多處會將銅箔較少處的錫拉走,3.,零件受污染,氧化,4.,PCB,孔徑過大,5.,零件腳插件歪斜,6.,PCB,臨時鑽孔,造成銅箔有毛邊,容易錫洞,現象,:,穿孔零件腳与銅箔間吃錫不足形成空洞,錫洞,主要原因,:,1.PCB,脫離錫波,正在凝固時零件受外力影響移動而形成,2.,錫溫太高或太低,3.,輸送帶振動,4.,抽風,冷卻設備太強,現象,:,銲點不均勻,不光滑,冷焊,相關国际标准,IPC,IPC-TM-650,标准方法手册,J-STD-002,元器件可焊性标准,(,电子材料可焊性）,J-STD-003,PWB,可焊性标准,(,PWB,可焊性,),J-STD-004,焊剂标准,(,助焊剂，稀释剂）,J-STD-005,锡膏标准,(,锡膏,),J-STD-006,焊料标准,(,锡棒）,J-STD-001,焊接总要求及标准（总要求,),IPC,美国电子电路和电子互连行业协会,Association connecting electronics industries.,Q&A,