焊接设备工艺调试步骤

李 萍

南京中原得生电子实业有限公司，江苏 南京 210000

1 再流焊接设备工艺调试与技巧

1.1 温度曲线各阶段功能

典型六阶段再流焊温度曲线示意图如图1所示。从图1可以看出，典型再流焊温度共分为6个阶段，即预热基板和元件阶段，去氧化、净化、保温及除湿阶段，净化过渡阶段，焊锡熔化扩散焊接阶段，降温与干燥阶段，自然冷却阶段，每个阶段都有不同的要求和作用。

图1 典型六阶段再流焊温度曲线示意图

（1）预热基板和元件阶段：吸收大部分热量，使温度迅速升高，一般升高2～3℃/s，典型的曲线是2℃/s，最高可达95～120℃，但若上升过快，就会改变浆料的黏度，易发生溅浆和糊料塌陷。

（2）去氧化、净化、保温及除湿阶段：普通熔剂活化温度在80～150℃，无铅洗涤液温度在170℃左右，可根据药膏生产厂家提供的曲线进行调节。两种方法都是长平相位，提前期一般在60～120s，无铅相位一般在90～150s，所以必须缓慢上升或保持恒温。

（3）净化过渡阶段：进入焊接阶段前，高熔点再次清除焊接区域，顺利完成过渡。这一阶段的温度升高不能太快，否则会造成锡珠融化。

（4）焊锡熔化扩散焊接阶段：焊接温度一般在合金熔点以上20～40℃，无铅焊接一般在235～245℃，均热时间30～90s，建议小于60s，否则会造成基底银损失，强度下降。

第三和第四阶段的温度不能太快，上升速度太快，容易导致大型构件产生热应力，引起构件的机械破坏，使构件垂直或倾斜。

（5）降温与干燥阶段：需要迅速冷却，以确保在液体中不会停留太久，从而避免金属间化合物的生长。一般而言，无铅建议冷却速度为3～6℃/s，有铅建议冷却速度为3～4℃/s，但对焊点质量影响不大[1]。

（6）自然冷却阶段：冷却速度慢，以避免对元件造成较大的热应力和损伤，本发明采用片电容器，冷却温度为75℃。

当前再流焊缝曲线一般分为预热区、保温区、再流区和冷却区四个阶段，如图2所示，即上述三阶段和四阶段合并为再流区，第五阶段和第六阶段为冷却区。

图2 传统四阶段再流焊温度曲线示意图

1.2 板面温度梯度ΔT对焊点质量的影响

焊接元件时，由于元件类型、材料、PCB厚度不同，吸热性能也不同，使元件的管脚不能同时达到相同的温度，从而导致出现“曼哈顿”现象、过热或冷白等错误。焊接板面温度梯度的大小与焊机的温控模块设计、反应速度、控制效率等因素有关。现有大多数返焊设备裸板温度均匀度达到±2℃。

1.3 温度曲线设定要求

焊接温度具有最低的过热特性。在理论上，合金的最低过热温度接近熔点，但实际上比熔点温度高10℃左右。在没有铅焊接的情况下，惰性气体储罐的过热温度降至228℃，一般为232℃。回流区的焊接温度设置应高于熔化的最低温度。

1.4 温度曲线调试影响因素

（1）锡焊接时的熔点温度、发散点、活化温度等。对间歇糊料而言，挥发点的流动温度、活化温度和熔融温度是糊料温度调节的重要参数。只有分析焊接机理，考虑焊缝的物理特性，才能保证焊接质量。

（2）板材的物理尺寸、玻璃化的转变温度、分解温度、湿度状况。焊缝出现铜箔敷贴、气泡、边延等质量问题，需调整焊缝温度曲线。

（3）PCBA的组装密度、元件的类型和尺寸、吸热体。如PLCC、BGA、CSP对温度升高、温度均匀和温度平衡均有影响。

（4）设备的具体性能。例如，加热区的长度、加热功率、传热方式，以及传热特性、热气变换和热风板操作。

2 波峰焊接设备工艺调试与技巧

2.1 温度曲线特点及工艺要点

（1）进板。将电路板和元件焊接在传输链上，准备波峰焊。

（2）涂覆助焊剂。涂覆助焊剂使用的方法有泡沫焊剂、浸渍焊剂、印刷焊剂、喷焊剂等，主要是为了减少金属表面的氧化。涂层时，要求PCB板的底面必须薄，整层涂层应均匀、适宜。清洁时要特别注意不要过量。焊接喷涂通常是定量的，选用合适的流量传感器及喷嘴，可方便地控制喷射量，通过优化控制，可达到理想的喷射效果。

（3）预热。常用的预热方法一般有电热管、红外线管、热风。该方法旨在蒸发PCB中的大部分溶剂、活化剂、加热板、元件、活化元件中的水分。预热控制好，防止焊接、弯曲和冲击，减少了波峰焊对衬底的热影响，有效地解决了PCB焊缝变形、分层和变形问题。

2.2 波峰式焊接

（1）焊接温度和时间。波峰焊温度一般在260℃±5℃，其焊接时间可以通过调节输送带速度来控制。焊接速度应根据波长大小和焊接温度的变化进行调整。焊接时间由每一个焊接点到达井室的时间决定。一般焊接时间为3～5s。应该注意到在第一波温度下，焊接温度、预热时间、焊接温度、倾角、传递速度等参数通常低于第二波温度，可根据耐高温玻璃尺寸测量焊接时间、波稳定性、导轨平行度、PCB制作等[2]。

（2）爬坡角度。在此基础上，通过调整驱动机构的倾斜角度，可使波峰焊机综合照度达到5.5lx，从而在其组合面范围内实现对焊机的综合照度。如果是THC和SMD的混合物，并且PCB的倾角增加不多，那么PCB与轴凸轮的接触时间也可以通过调整倾角来调节。通过适当增大PCB角，可提高焊点分离速度，降低电桥效应。

（3）波峰高度。适当的波长可以提高焊缝中的液波填充压力，调节液波前后的流量，促进金属表面湿润，推进焊缝内部。通常，波长控制在导体厚度的2/3～1/2。

（4）冷却。焊缝波峰冷却主要是指焊缝工位的冷却，不包括PCBA焊缝的冷却。该波峰焊工艺是在地面上对单面加热，焊接时间短，PCB及元件温度不高，导致断轴后焊接点迅速冷却，一般在170℃左右。PCBA冷却装置，安装方便。

（5）出板。将焊接好的线路板拆下，以便进行下一道工序。

2.3 波峰焊设备调试步骤

（1）焊接前准备。检查电路板是否潮湿，焊盘是否氧化变形等；检查PCB板上的插件是否丢失、脱落或损坏。

（2）开机启动。提高波形分辨率和激活所需功能根据电路板（或端子）的宽度调整波浪放电装置的传送带宽度。

（3）设置焊接参数。传送带速度：根据放波器和电路板的焊接要求（一般为0.8～1.60m/min）；焊接剂流动：根据PCB底部涂层面积，决定局部喷涂还是整体喷涂，并调节流动，少量喷涂应向上渗透，从注射孔到注射管顶部的衬垫，但不能到达零件；预热温度：根据波放器预热区域的实际位置进行温度调节，一般要求加热为“组合加热旋转加热”；焊缝温度：当前在测量设备上显示的最高温度。如温度传感器位于锡炉内，仪表或控制系统显示的温度一般在3℃左右；温度高于实际波箱温度。

（4）首件焊接并检验。当焊接参数达到目标值时，电路板轻放于传送带上，自动喷漆、预热、冷却；

微波放电设备输出端与PCB手动连接，并符合工厂侧测试标准；如不合格，则根据第一片电路板的焊接情况调整焊接参数，进行焊接试验评定。

2.4 关于混装板的焊接方法

在PCB上同时有插件板和SM两块板，焊接困难。这对测量温度、焊接时间、角度、轴架形状和流量都非常重要。

（1）波形的选择。混合面板通常是功率表和信号板。动力机的板接点少、面件多，一般选用平门板，全板接点均匀、美观；动力机的板接点多，容易造成连续焊接，因此一般选用“山波”板接点。焊点较小时，易产生小信号[3]。

（2）波峰流速选择。梳状表面的氧化物通常在平波波峰之后消除电流。小电流，低光泽；大电流，高光泽，增加连续焊接的可能性。“波峰”峰导流板，否则流量难以控制。

3 结束语

综上所述，笔者根据多年的实践经验，结合再流焊技术和波峰焊技术基本的工艺要点，给出了实际生产过程中的具体步骤和调试方法，以期提升工业生产中的焊接质量，为实际工作者提供帮助。