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波焊(wave soldering)焊接技術(shù)介紹

2020-05-19 12:01:49 953

電子業(yè)早期在SMT加工(Surface Mount Technology,表面黏著(zhù)技術(shù))還沒(méi)發(fā)達之前,所有的組裝電路板幾乎都要經(jīng)過(guò)這種波峰焊接的制程(wave soldering)以達到電子零件焊接于電路板的目的。 之所以稱(chēng)之為「波峰焊接」是因為它焊接時(shí)需要使用一整桶的錫爐,錫爐內會(huì )加熱到足以融化錫條的溫度并行程熔融的錫液,這些錫液有時(shí)候通??雌饋?lái)就像湖水一般,有時(shí)候又可以在上面制造波浪,而電路板就像艄舢舨一樣從其湖水或波浪的表面滑行而過(guò),讓錫液沾附在電子零件與電路板之間,冷卻后焊錫就會(huì )將電子零件焊接于電路板上。

 

隨著(zhù)工業(yè)技藝的日新月異,大部分電子零件也都越做越小了,并且可以符合SMT回流焊接的要求(如小尺寸零件以及耐回流高溫),所以現今大部分的電路板都已經(jīng)舍棄了這種傳統的波峰焊制程,既使有些無(wú)法縮小尺寸的零件,但只要其材料耐溫可以達到SMT回焊的要求,也可以采用paste-in-hole 制程使用回焊爐來(lái)達成焊接的目的。 話(huà)雖如此,但還是有少數的電子零件依然達不到SMT制程的需求,所以在某些情況下還是得使用這這種需耗費大量焊錫的制程。

 

現在就大概來(lái)將解一下波峰焊(wave soldering)的制程,波峰焊的制程基本分成四大部份:

 

第一部份為助焊劑添加區((Flux Zone)

使用助焊劑的目的是為了為了提升零件焊接的質(zhì)量,因為電路板、電子零件,甚至錫液都有機會(huì )儲存及使用環(huán)境而受到一些污染,以致造成氧化影響焊接質(zhì)量,而助焊劑的主要功能就在去除金屬表面的氧化物及臟東西,而且在高溫作業(yè)時(shí)更可以在金屬的表面形成薄膜以隔絕空氣,讓焊錫不易氧化。 可是使用波峰焊接制程一定得使用熔融的錫液來(lái)當作焊接的媒介,既然是錫液,那么溫度一定得高于焊錫的熔點(diǎn)溫度才行,以目前的SAC305無(wú)鉛焊錫的溫度大約在217C,一般的助焊劑是無(wú)法長(cháng)期留存在這樣的溫度之下,所以如果想添加助焊劑就必須要在電路板經(jīng)過(guò)錫液以前先涂抹。

 

一般涂抹助焊劑的方式有兩種,一種使用發(fā)泡助焊劑,當電路板經(jīng)過(guò)助焊劑區時(shí)就會(huì )沾附在電路板上,這個(gè)方式的缺點(diǎn)是助焊劑往往無(wú)法均勻的涂布到電路板上,造成沒(méi)有助焊劑的部位焊接不良;第二種方法使用噴涂的方式,噴嘴設置在鏈條的下方,當電路板經(jīng)過(guò)時(shí)由下往上噴涂,這種方式有個(gè)缺點(diǎn),就是助焊劑會(huì )穿過(guò)電路板的縫隙,差的可能會(huì )直接污染電路板正面的零件, 甚至滲透到部份零件的內側,形成日后質(zhì)量不穩的不定時(shí)炸彈,要不就是會(huì )殘留在波峰焊機器的頂部,如果沒(méi)有定時(shí)清理,當助焊劑累積到一定重量后就會(huì )滴落,一大坨直接污染到電路板的正面。

 

回流焊制程的錫膏內也摻雜有助焊劑喔! 只是一般我們不易察覺(jué)而已。

 

第二部份為預熱區(Pre-Heating Zone)

就如同SMT制程一般,波峰焊制程也需要預熱電路板,這是為了降低電路板變形,避免有些零件內部潮濕,加熱太快容易造成爆米花等缺失。

就如果煮白煮蛋一樣,如果先把水加熱到沸騰后,直接把生雞蛋放進(jìn)去煮,雞蛋一定會(huì )破掉,而且擠出蛋白。 想要煮出一顆完美的水煮蛋,就要把雞蛋先丟要冷水中,然后一起煮沸。

 

第三部份為焊接區(Soldering Zone)

這里會(huì )有一大桶加熱熔融的錫槽,所以才會(huì )被稱(chēng)為「錫爐」,它真的就是把一大堆的錫條丟到槽子內然后加熱融化成為錫液,所以這個(gè)制程需要耗費相當多的錫材。 既然是液態(tài)的錫,所以就可以依照液體的特性制作出各種錫面來(lái)符合焊錫的需要。

 

一般來(lái)說(shuō)錫爐內的錫槽會(huì )再被分成兩槽,第一槽稱(chēng)為擾流波,第二槽稱(chēng)為平流波,這兩個(gè)錫槽各有不同的功用,在大部分的情況下只會(huì )開(kāi)啟平流波:

 

擾流波(Chip Wave)

利用馬達翻攪錫液,形成類(lèi)似噴泉的效果,其主要用途在焊接SMD的零件,因為SMD零件一般密密麻麻分布在電路板的各個(gè)區域,而且還有大有小,有高有低,因為電路板的行動(dòng)類(lèi)似舢舨滑行,是想舢舨底下如果有個(gè)大對象,滑行時(shí)大對象的后面就會(huì )形成所謂的「 陰影效應」,錫液也是如此,如果沒(méi)有翻騰錫液就無(wú)法讓其接觸到這些陰影下面的零件或焊點(diǎn),就會(huì )造成空焊的問(wèn)題。 可是就因為錫液永遠在翻滾,所以其焊接的效果有時(shí)候不夠均勻,有時(shí)候還會(huì )出現焊接架橋的情形,所以在擾流波的后面一般都還會(huì )在加開(kāi)平流波。

 

平流波

就有點(diǎn)類(lèi)似靜止的水面,它可以有效的消除前面「擾流波」所產(chǎn)生的一些毛刺及焊接架橋短路的問(wèn)題。 另外平流波對于傳統通孔組件(長(cháng)腳伸出電路板)的焊接效果也非常好,如果波峰焊接時(shí)僅有通孔組件,就可以把擾流波關(guān)掉,用平流波就可以完成焊接。

 

第四部份為冷卻區(Colling Zone)

此區域一般使用冷卻風(fēng)扇在錫爐的出口處,負責將剛剛經(jīng)過(guò)高溫錫液的電路板冷卻,因為后面緊接著(zhù)要做一些焊接整理及修復的動(dòng)作。 一般過(guò)錫爐的電路板不會(huì )使用快速冷卻設備,可能是因為大部分是傳統的通孔組件或是較大的SMD零件吧!

 

有些波峰爐的后面還會(huì )都加一個(gè)清洗的制程,因為還是有些電路板會(huì )走清洗制程。

標簽: pcba

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