焊接設備工藝調試步驟

李 萍

南京中原得生電子實業有限公司，江蘇 南京 210000

1 再流焊接設備工藝調試與技巧

1.1 溫度曲線各階段功能

典型六階段再流焊溫度曲線示意圖如圖1所示。從圖1可以看出，典型再流焊溫度共分為6個階段，即預熱基板和元件階段，去氧化、凈化、保溫及除濕階段，凈化過渡階段，焊錫熔化擴散焊接階段，降溫與干燥階段，自然冷卻階段，每個階段都有不同的要求和作用。

圖1 典型六階段再流焊溫度曲線示意圖

（1）預熱基板和元件階段：吸收大部分熱量，使溫度迅速升高，一般升高2～3℃/s，典型的曲線是2℃/s，最高可達95～120℃，但若上升過快，就會改變漿料的黏度，易發生濺漿和糊料塌陷。

（2）去氧化、凈化、保溫及除濕階段：普通熔劑活化溫度在80～150℃，無鉛洗滌液溫度在170℃左右，可根據藥膏生產廠家提供的曲線進行調節。兩種方法都是長平相位，提前期一般在60～120s，無鉛相位一般在90～150s，所以必須緩慢上升或保持恒溫。

（3）凈化過渡階段：進入焊接階段前，高熔點再次清除焊接區域，順利完成過渡。這一階段的溫度升高不能太快，否則會造成錫珠融化。

（4）焊錫熔化擴散焊接階段：焊接溫度一般在合金熔點以上20～40℃，無鉛焊接一般在235～245℃，均熱時間30～90s，建議小于60s，否則會造成基底銀損失，強度下降。

第三和第四階段的溫度不能太快，上升速度太快，容易導致大型構件產生熱應力，引起構件的機械破壞，使構件垂直或傾斜。

（5）降溫與干燥階段：需要迅速冷卻，以確保在液體中不會停留太久，從而避免金屬間化合物的生長。一般而言，無鉛建議冷卻速度為3～6℃/s，有鉛建議冷卻速度為3～4℃/s，但對焊點質量影響不大[1]。

（6）自然冷卻階段：冷卻速度慢，以避免對元件造成較大的熱應力和損傷，本發明采用片電容器，冷卻溫度為75℃。

當前再流焊縫曲線一般分為預熱區、保溫區、再流區和冷卻區四個階段，如圖2所示，即上述三階段和四階段合并為再流區，第五階段和第六階段為冷卻區。

圖2 傳統四階段再流焊溫度曲線示意圖

1.2 板面溫度梯度ΔT對焊點質量的影響

焊接元件時，由于元件類型、材料、PCB厚度不同，吸熱性能也不同，使元件的管腳不能同時達到相同的溫度，從而導致出現“曼哈頓”現象、過熱或冷白等錯誤。焊接板面溫度梯度的大小與焊機的溫控模塊設計、反應速度、控制效率等因素有關。現有大多數返焊設備裸板溫度均勻度達到±2℃。

1.3 溫度曲線設定要求

焊接溫度具有最低的過熱特性。在理論上，合金的最低過熱溫度接近熔點，但實際上比熔點溫度高10℃左右。在沒有鉛焊接的情況下，惰性氣體儲罐的過熱溫度降至228℃，一般為232℃。回流區的焊接溫度設置應高于熔化的最低溫度。

1.4 溫度曲線調試影響因素

（1）錫焊接時的熔點溫度、發散點、活化溫度等。對間歇糊料而言，揮發點的流動溫度、活化溫度和熔融溫度是糊料溫度調節的重要參數。只有分析焊接機理，考慮焊縫的物理特性，才能保證焊接質量。

（2）板材的物理尺寸、玻璃化的轉變溫度、分解溫度、濕度狀況。焊縫出現銅箔敷貼、氣泡、邊延等質量問題，需調整焊縫溫度曲線。

（3）PCBA的組裝密度、元件的類型和尺寸、吸熱體。如PLCC、BGA、CSP對溫度升高、溫度均勻和溫度平衡均有影響。

（4）設備的具體性能。例如，加熱區的長度、加熱功率、傳熱方式，以及傳熱特性、熱氣變換和熱風板操作。

2 波峰焊接設備工藝調試與技巧

2.1 溫度曲線特點及工藝要點

（1）進板。將電路板和元件焊接在傳輸鏈上，準備波峰焊。

（2）涂覆助焊劑。涂覆助焊劑使用的方法有泡沫焊劑、浸漬焊劑、印刷焊劑、噴焊劑等，主要是為了減少金屬表面的氧化。涂層時，要求PCB板的底面必須薄，整層涂層應均勻、適宜。清潔時要特別注意不要過量。焊接噴涂通常是定量的，選用合適的流量傳感器及噴嘴，可方便地控制噴射量，通過優化控制，可達到理想的噴射效果。

（3）預熱。常用的預熱方法一般有電熱管、紅外線管、熱風。該方法旨在蒸發PCB中的大部分溶劑、活化劑、加熱板、元件、活化元件中的水分。預熱控制好，防止焊接、彎曲和沖擊，減少了波峰焊對襯底的熱影響，有效地解決了PCB焊縫變形、分層和變形問題。

2.2 波峰式焊接

（1）焊接溫度和時間。波峰焊溫度一般在260℃±5℃，其焊接時間可以通過調節輸送帶速度來控制。焊接速度應根據波長大小和焊接溫度的變化進行調整。焊接時間由每一個焊接點到達井室的時間決定。一般焊接時間為3～5s。應該注意到在第一波溫度下，焊接溫度、預熱時間、焊接溫度、傾角、傳遞速度等參數通常低于第二波溫度，可根據耐高溫玻璃尺寸測量焊接時間、波穩定性、導軌平行度、PCB制作等[2]。

（2）爬坡角度。在此基礎上，通過調整驅動機構的傾斜角度，可使波峰焊機綜合照度達到5.5lx，從而在其組合面范圍內實現對焊機的綜合照度。如果是THC和SMD的混合物，并且PCB的傾角增加不多，那么PCB與軸凸輪的接觸時間也可以通過調整傾角來調節。通過適當增大PCB角，可提高焊點分離速度，降低電橋效應。

（3）波峰高度。適當的波長可以提高焊縫中的液波填充壓力，調節液波前后的流量，促進金屬表面濕潤，推進焊縫內部。通常，波長控制在導體厚度的2/3～1/2。

（4）冷卻。焊縫波峰冷卻主要是指焊縫工位的冷卻，不包括PCBA焊縫的冷卻。該波峰焊工藝是在地面上對單面加熱，焊接時間短，PCB及元件溫度不高，導致斷軸后焊接點迅速冷卻，一般在170℃左右。PCBA冷卻裝置，安裝方便。

（5）出板。將焊接好的線路板拆下，以便進行下一道工序。

2.3 波峰焊設備調試步驟

（1）焊接前準備。檢查電路板是否潮濕，焊盤是否氧化變形等；檢查PCB板上的插件是否丟失、脫落或損壞。

（2）開機啟動。提高波形分辨率和激活所需功能根據電路板（或端子）的寬度調整波浪放電裝置的傳送帶寬度。

（3）設置焊接參數。傳送帶速度：根據放波器和電路板的焊接要求（一般為0.8～1.60m/min）；焊接劑流動：根據PCB底部涂層面積，決定局部噴涂還是整體噴涂，并調節流動，少量噴涂應向上滲透，從注射孔到注射管頂部的襯墊，但不能到達零件；預熱溫度：根據波放器預熱區域的實際位置進行溫度調節，一般要求加熱為“組合加熱旋轉加熱”；焊縫溫度：當前在測量設備上顯示的最高溫度。如溫度傳感器位于錫爐內，儀表或控制系統顯示的溫度一般在3℃左右；溫度高于實際波箱溫度。

（4）首件焊接并檢驗。當焊接參數達到目標值時，電路板輕放于傳送帶上，自動噴漆、預熱、冷卻；

微波放電設備輸出端與PCB手動連接，并符合工廠側測試標準；如不合格，則根據第一片電路板的焊接情況調整焊接參數，進行焊接試驗評定。

2.4 關于混裝板的焊接方法

在PCB上同時有插件板和SM兩塊板，焊接困難。這對測量溫度、焊接時間、角度、軸架形狀和流量都非常重要。

（1）波形的選擇。混合面板通常是功率表和信號板。動力機的板接點少、面件多，一般選用平門板，全板接點均勻、美觀；動力機的板接點多，容易造成連續焊接，因此一般選用“山波”板接點。焊點較小時，易產生小信號[3]。

（2）波峰流速選擇。梳狀表面的氧化物通常在平波波峰之后消除電流。小電流，低光澤；大電流，高光澤，增加連續焊接的可能性。“波峰”峰導流板，否則流量難以控制。

3 結束語

綜上所述，筆者根據多年的實踐經驗，結合再流焊技術和波峰焊技術基本的工藝要點，給出了實際生產過程中的具體步驟和調試方法，以期提升工業生產中的焊接質量，為實際工作者提供幫助。