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波峰焊知识

波峰焊原理及波峰分类

发布时间:2016-09-14  新闻来源:

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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,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。波峰焊流程:将元件插入相应的元件孔中 →预涂助焊剂→ 预热(温度90-100℃,长度1-1.2m) → 波峰焊(220-240℃)冷却 → 切除多余插件脚 → 检查。下面广晟德波峰焊来与大家分享一下波峰焊原理及分类。

波峰焊设备


一、波峰焊的原理


波峰焊技术是由早期的热浸焊接(Hot Dip Soldering)技术发展而来。热浸焊接是把整块插好电子元器件的PCB与焊料面平行地浸入熔融焊料缸中,使元器件引线、PCB铜箔进行焊接的流动焊接方法。PCB组件按传送方向浸入熔融焊料中,停留定时间,然后再离开焊料缸,进行适当冷却。有时焊料缸还作上下运动。波峰焊机是在浸焊机的基础上发展起来的自动焊接设备,两者主要的区别在于设备的焊锡槽。波峰焊是利用焊锡槽内的机械式或电磁式离心泵,将熔融焊料压向喷嘴,形成股向上平稳喷涌的焊料波峰,并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直线平面运动的方式通过焊料波峰,在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接。下图是波峰焊机的焊锡槽示意图。 


波峰焊锡槽

波峰焊锡槽


现在,波峰焊设备已经产化,波峰焊成为应用普遍的种焊接印制电路板的工艺方法。这种方法适宜成批、大量地焊接面装有分立元件和集成电路的印制线路板。凡与焊接质量有关的重要因素,如焊料与焊剂的化学成分、焊接温度、速度、时间等,在波峰焊机上均能得到比较完善的控制。图是波峰焊机的外观图。

波峰焊设备

波峰焊


传统插装元件的波峰焊工艺基本流程如图所示,包括准备、元器件插装、波峰焊、清洗等工序。



波峰焊工艺流程

波峰焊工艺流程


二、波峰焊的波峰分类


1.单波峰焊  

单波峰焊

单波峰焊



单波峰焊是借助焊料泵把熔融状焊料不断垂直向上地朝狭长出口涌出,形成20~40mm高的波峰。这样可使焊料以定的速度与压力作用于PCB上,充分渗透入待焊接的元器件引线与电路板间,使完全湿润并进行焊接。


2.斜坡式波峰焊 

斜波式波峰焊

斜波式波峰焊



这种波峰焊机和般波峰焊机的区别,在于传送导轨以定角度的斜坡方式安装,如图所示。这样的好处是,增加了电路板焊接面与焊锡波峰接触的长度。假如电路板以同样速度通过波峰,等效增加了焊点浸润的时间,从而可以提高传送导轨的运行速度和焊接效率;不仅有利于焊点内的助焊剂挥发,避免形成夹气焊点,还能让多余的焊锡流下来。


3.高波峰焊 

高波峰焊

高波峰焊



高波峰焊机适用于THT元器件“长脚插焊”工艺,它的焊锡槽及其锡波喷嘴如图所示。其特点是,焊料离心泵的功率比较大,从喷嘴中喷出的锡波高度比较高,并且其高度h可以调节,保证元器件的引脚从锡波里顺利通过。般,在高波峰焊机的后面配置剪腿机,用来剪短元器件的引脚。


4.空心波峰焊 

空心波峰焊

空心波峰焊



顾名思义,空心波的特点是在熔融铅锡焊料的喷嘴出口设置了指针形调节杆,让焊料熔液从喷嘴两边对称的窄缝中均匀地喷流出来,使两个波峰的中部形成个空心的区域,并且两边焊料熔液喷流的方向相反。由于空心波的伯努利效应(Bernoulli Effect,种流体动力学效应),它的波峰不会将元器件推离基板,相反使元器件贴向基板。


5.紊乱波峰焊 

紊乱波峰焊

紊乱波峰焊



用块多孔的平板去替换空心波喷口的指针形调节杆,就可以获得由若干个小子波构成的紊乱波,如图所示。看起来像平面涌泉似的紊乱波,也能很好地克服般波峰焊的遮蔽效应和阴影效应。


6.宽平波峰焊 

宽平波峰焊

宽平波峰焊



如图所示,在焊料的喷嘴出口处安装了扩展器,熔融的铅锡熔液从倾斜的喷嘴喷流出来,形成偏向宽平波(也叫片波)。逆着印制板前进方向的宽平波的流速较大,对电路板有很好的擦洗作用;在设置扩展器的侧,熔液的波面宽而平,流速较小,使焊接对象可以获得较好的后热效应,起到修整焊接面、消除桥接和拉、丰满焊点轮廓的效果。


7.双波峰焊  

双波峰焊

双波峰焊



双波峰焊机是SMT时代发展起来的改进型波峰焊设备,特别适合焊接那些THT+SMT混合元器件的电路板。双波峰焊机的焊料波型如图所示,使用这种设备焊接印制电路板时,THT元器件要采用“短脚插焊”工艺。电路板的焊接面要经过两个熔融的铅锡焊料形成的波峰:这两个焊料波峰的形式不同,常见的波型组合是“紊乱波”+“宽平波”。


8.选择性波峰焊

选择性波峰焊

选择性波峰焊喷头


近年来,SMT元器件的使用率不断上升,在某些混合装配的电子产品里甚已经占到95%左右,按照以往的思路,对电路板A面进行再流焊、B面进行波峰焊的方案已经面临挑战。在以集成电路为主的产品中,很难保证在B面上只贴装耐受温度的SMC元件、不贴装SMD——集成电路承受高温的能力较差,可能因波峰焊导致损坏;假如用手工焊接的办法对少量THT元件实施焊接,又感觉致性难以保证。为此,外厂商推出了选择性波峰焊设备。这种设备的工作原理是:在由电路板设计文件转换的程序控制下,小型波峰焊锡槽和喷嘴移动到电路板需要补焊的位置,顺序、定量喷涂助焊剂并喷涌焊料波峰,进行局部焊接。


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