波峰爐的工藝參數及常見問題的探討
發布時間：2019-07-27 22:12:24點擊量：587
波峰爐的工藝參數及常見問題的探討
一、工藝方面：
工藝方面主要從助焊劑在波峰爐中的使用方式，以及波峰爐的錫波形態這兩個方面作探討；
1、在波峰爐中助焊劑的使用工藝一般來講有以下幾種：發泡、噴霧、沾浸等；
A、當使用“發泡”工藝時，應該注意的是助焊劑中稀釋劑添加的問題，因為助焊劑在使用過程中容易揮發，易造成助焊劑濃度的升高，如果不能及時添加適量的稀釋劑，將會影響焊接效果及PCB板面光潔程度；
B、如果使用“噴霧”工藝，則不需添加或添加很少量的稀釋劑，因為密封的噴霧罐能夠有效地防止助焊劑的揮發，只需根據需要調整噴霧量即可；并要選擇固含較低的最好不含松香樹脂成份的，適合噴霧用的助焊劑；
C、因為“噴射”時易造成助焊劑的涂布不均勻，且易造成原材料的浪費等原因，目前使用噴射工藝的已不多。
2、錫波形態主要分為單波峰和雙波峰兩種：
A、單波峰：指錫液噴起時只形成一個波峰，一般在過一次錫或只有插裝件的PCB時所用；
B、雙波峰：如果PCB上既有插裝件又有貼片元器件，這時多用雙波峰，因為兩個波峰對焊點的作用較大，第一個波峰較高，它的主要作用是焊接；第二個波峰相對較平，它主要是對焊點進行整形；如
二、相關參數：
波峰爐在使用過程中的常見參數主要有以下幾個：
1、預熱溫度：
A、“預熱溫度”一般設定在90-1100C，這里所講“溫度”是指預熱后PCB板焊接面的實際受熱溫度，而不是“表顯”溫度；如果預熱溫度達不到要求，則易出現焊后殘留多、易產生錫珠、拉錫尖等現象；
B、影響預熱溫度的有以下幾個因素，即：PCB板的厚度、走板速度、預熱區長度等；
B1、PCB的厚度，關系到PCB受熱時吸熱及熱傳導的這樣一系列的問題，如果PCB較薄時，則容易受熱并使PCB“零件面”較快升溫，如果有不耐熱沖擊的部件，則應適當調低預熱溫度；如果PCB較厚，“焊接面”吸熱后，并不會迅速傳導給“零件面”，此類板能經過較高預熱溫度；（關于零件面和焊接面的定義請參考以下示意圖）（插件面溫度在預熱區最大800C）
B2、走板速度：一般情況下，我們建議客戶把走板速度定在1.1-1.2米/分鐘這樣一個速度，但這不是絕對值；如果要改變走板速度，通常都應以改變預熱溫度作配合；比如：要將走板速度加快，那么為了保證PCB焊接面的預熱溫度能夠達到預定值，就應當把預熱溫度適當提高；
B3、預熱區長度：預熱區的長度影響預熱溫度，這是較易理解的一個問題，我們在調試不同的波峰焊機時，應考慮到這一點對預熱的影響；預熱區較長時，溫度可調的較接近想要得到的板面實際溫度；如果預熱區較短，則應相應的提高其預定溫度。
2、錫爐溫度：以使用63/37的錫條為例，一般來講此時的錫液溫度應調在245至2550C為合適，盡量不要在超過2600C，因為新的錫液在2600C以上的溫度時將會加快其氧化物的產生量，有圖如下表示錫液溫度與錫渣產生量的關系，僅供參考：
3、鏈條（或稱輸送帶）的傾角：
A、這一傾角指的是鏈條（或PCB板面）與錫液平面的角度；
B、當PCB板走過錫液平面時，應保證PCB零件面與錫液平面只有一個切點；而不能有一個較大的接觸面； 傾角（5-60）
C、當沒有傾角或傾角過小時，易造成焊點拉尖、沾錫太多、連焊多等現象的出現；當傾角過大時，很明顯易造成焊點的吃錫不良甚至不能上錫等現象。
4、焊劑噴量及風刀：
在波峰爐使用中，“風刀”的主要作用是吹去PCB板面多余的助焊劑，并使助焊劑在PCB零件面均勻涂布；一般情況下，風刀的傾角應在100左右；如果“風刀”角度調整的不合理，會造成PCB表面焊劑過多，或涂布不均勻，不但在過預熱區時易滴在發熱管上，影響發熱管的壽命，而且會影響焊完后PCB表面光潔度，甚至可能會造成部分元件的上錫不良等狀況的出現。 風刀角度可請設備供應商在調試機器進行定位，在使用過程中的維修、保養時不要隨意改動。
5、錫液中的雜質含量：
在普通錫鉛焊料中，以錫、鉛為主元素；其他少量的如：銻（Sb）、鉍（Bi）、銦（In）等元素為添加元素以外，其他元素如：銅（Cu）、鋁（Al）、砷（As）等都可視為雜質元素；在所有雜質元素中，以“銅”對焊料性能的危害最大，在焊料使用過程中，往往會因為過二次錫（剪腳后過錫），而造成錫液中銅雜質或其它微量元素的含量增高，雖然這部分金屬元素的含量不大，但是在合金中的影響卻是不可忽視的，它會嚴重地影響到合金的特性，主要表現在合金中出現不熔物或半熔物、以及熔點不斷升高，并導至虛焊、假焊的產生；另外雜質含量的升高會影響焊后合金晶格的形成，造成金屬晶格的枝狀結構，表現出來的癥狀有焊點表面發灰無金屬光澤、焊點粗糙等。
所以，在波峰爐的使用過程中，應重點注意對波峰爐中銅等雜質含量的控制；一般情況下，當錫液中銅雜質的含量超過0.3% 時,我們建議客戶作清爐處理。
但是，這些參數需要專業的檢驗機構或焊料生產廠商才能檢測，所以，焊料使用廠商應與焊料供應商溝通，定期進行錫液中雜質含量的檢測，如半年一次或三個月一次，這需要根據具體的生產量來定。
三、波峰爐使用過程中常見問題的探討
波峰爐在使用過程中，往往會出現各種各樣的問題，如焊點不飽滿、短路、PCB板面殘留臟、PCB板面有錫渣殘留、虛焊、假焊、焊后漏電等各種問題；這些問題的出現嚴重地影響了產品質量與焊接效果；為了解決這些問題，我們建議客戶應該從以下幾個方面著手：
第一，檢查錫液的工作溫度。因為錫爐的儀表顯示溫度總會與實際工作溫度有一定的誤差，所以在解決此類問題時，應該掌握錫液的實際溫度，而不應過分依賴“表顯溫度”；一般狀況下，使用63/37比例的錫鉛焊料時，建議波峰爐的工作溫度在245-255度之間即可，但這不是絕對不變的一個數值，遇到特殊狀況時還是要區別對待；
第二，檢查PCB板在浸錫前的預熱溫度。通常狀況下，我們建議預熱溫度應在90-1100C之間，如果PCB上有高精密的不能受熱沖擊的元件，可對相關參數作適當調整；這里要求的也是PCB焊接面的實際受熱溫度，而不是“表顯溫度”；
第三、檢查助焊劑的涂布是否有問題。無論其涂布方式是怎樣的，關鍵要求PCB在經過助焊劑的涂布區域后，整個板面的助焊劑要均勻，如果出現部分零件管腳有未浸潤助焊劑的狀況，則應對助焊劑的涂布量、風刀角度等方面進行調整了。
第四，檢查助焊劑活性是否適當。如果助焊劑活性過強，就可能會對焊接完后的PCB造成腐 蝕;如果助焊劑的活性不夠，PCB板面的焊點則會有吃錫不滿等狀況；如果錫腳間連錫太多或出現短路,則表明助焊劑的載體方面有問題,即潤濕性不夠,不能使錫液有較好的流動;出現以上問題時，應該與助焊劑供貨廠商尋求解決方案，對助焊劑的活性及潤濕性方面作適當調整；
第五，檢查錫爐輸送鏈條的工作狀態。這其中包括鏈條的角度與速度兩個問題，通常建議客戶把鏈條角度定在5-6度之間（見本文第二節第3點之論述），送板速度定在每分鐘1.1-1.2米之間；就鏈條角度而言，用經驗值來判斷時，我們可以把PCB上板面比錫波最高處高出1/3左右，使PCB過錫時能夠推動錫液向前走，這樣可以保證焊點的可靠性；在不提高預熱溫度及錫液工作溫度的狀況下，如果提高PCB的輸送速度，會影響焊點的焊接效果；
就以上所有指標參數而言，絕不是一成不變的數據，他們之間是相輔相承、互相影響與制約的關系；比如我們要提高生產量，就要提高鏈條的輸送速度，速度提高以后，相應的預熱溫度一定要提高，否則就會使PCB板過錫時因溫差過大而產生各種問題，嚴重時會造成錫液的飛濺拉尖等；另外，我們還要提高錫液的工作溫度，因為輸送速度快了，PCB板面與錫液的接觸時間就短了，同時錫液的“熱補償”也達不到平衡狀態，嚴重時會影響焊接效果，所以提高錫液的溫度是必要的。
第六、檢驗錫液中的雜質含量是否超標。（關于此點內容請參照本文第二節第5點相關論述）
第七，為了保證焊接質量，選擇適當的助焊劑也是很關鍵的問題。
首先確定PCB是否是“預涂覆板”（單面或雙面的PCB板面預涂覆了助焊劑以防止其氧化的我們稱之為“預涂覆板”），此類PCB板在使用一般的免清洗低固含量的助焊劑焊接時，PCB板表面就有可能會出現“泛白”現象：輕微時PCB板面會有水漬紋一樣的斑痕，嚴重時PCB板面會出現白色結晶殘留；這種狀況的出現嚴重地影響了PCB的安全性能與整潔程度。如果您所用的PCB是預覆涂板，則建議您選用松香樹脂型助焊劑，如果要求板面清潔，可在焊接后進行清洗；或選擇與所焊PCB上的預涂助焊劑中松香相匹配的免清洗助焊劑。
如果是經熱風整平的雙層板或多層板，因其板面較清潔，可選用活性適當的免清洗助焊劑，避免選擇活性較強的免洗助焊劑或樹脂型助焊劑；如果有強活性的助焊劑進入PCB板的“貫穿孔”，其殘留物將很有可能會對產品本身造成致命的傷害。
第八、如果PCB板面上總是有少部分零件腳吃錫不良。這時可檢查PCB板的過錫方向及錫面高度，并輔助調整輸送PCB的速度來調節；如果仍解決不了此問題，可以檢查是否因為部分零件腳已經氧化所致。
第九、在保證上述使用條件都在合理范圍內，如果仍出現PCB不間斷有虛焊、假焊或其他的焊接不良狀況?？蓹z查PCB否有氧化現象，板孔與管腳是否成比例等，以及PCB板的設計、制造、保存是否合理、得當等。
習慣上，當出現焊接不良的狀況時，大多數的客戶第一反應就是“焊料有問題”，其實這種觀念是不完全正確的。經過以上的分析可以看出，造成焊接不良的原因有很多，不僅有“焊料”、“助焊劑”的問題，很多時候與客戶自身工藝、設備、生產工作環境、PCB板材、元器件等各多種因素有關。
出現了焊接不良的狀況，焊料使用廠商應從多個角度去分析，并及時通知供應商進行協查；大多數的客戶在遇到焊接問題時，第一時間內會通知焊料供應商，這也反映了客戶對焊料供應商的信任；建議客戶對供應商的分析意見予以客觀、全面的聽取，避免持對立或懷疑情緒；這也要求客戶在選擇供應商時，應選擇技術支持能力強、售后服務較好的供應商配合。
