波峰焊机械结构培训讲解课件.ppt

1、-机械结构部分机械结构部分2014-11-26冶金连接冶金连接软钎焊：它是利用熔点低于软钎焊：它是利用熔点低于315 的填充金属的填充金属 对基体金属的润湿作用，而达到连接对基体金属的润湿作用，而达到连接 目的的一种方法。目的的一种方法。硬钎焊：利用熔点高于硬钎焊：利用熔点高于427 的填充金属，靠的填充金属，靠 润湿和扩散作用而获得连接强度的连润湿和扩散作用而获得连接强度的连 接方法。接方法。焊接：焊接： 靠基体金属扩散作用，采用或不采用靠基体金属扩散作用，采用或不采用 填充金属而形成接头的连接方法。填充金属而形成接头的连接方法。 波峰焊接焊点形成的基本过程取决于焊料和基体金属波峰焊接焊点形

2、成的基本过程取决于焊料和基体金属结合面间的润湿作用，也正是基体金属被熔融焊料的物结合面间的润湿作用，也正是基体金属被熔融焊料的物理润湿过程形成了结合界面。理润湿过程形成了结合界面。1） = 180 ，完全不润湿。，完全不润湿。2） 180 90 ，缺乏润湿亲合力。，缺乏润湿亲合力。3） 90 M ，临界润湿状态，通常取，临界润湿状态，通常取M 75。 4） M ，良好润湿状态。，良好润湿状态。 5） = 0 ，完全润湿。，完全润湿。 1）表面均匀性：焊盘的形状、元件脚形状等）表面均匀性：焊盘的形状、元件脚形状等2）局部污染：金属氧化物、硫化物、非金属杂质、气体等）局部污染：金属氧化物、硫化物、

3、非金属杂质、气体等3）焊接时间：合理加长焊接时间可以提高润湿效果）焊接时间：合理加长焊接时间可以提高润湿效果4）助焊剂：主要体现在清洗污染表面及表面自由能量）助焊剂：主要体现在清洗污染表面及表面自由能量5）材料）材料:焊料的不同直接决定润湿的程度焊料的不同直接决定润湿的程度6）表面粗糙度：粗糙表面的沟纹形成毛细管作用）表面粗糙度：粗糙表面的沟纹形成毛细管作用7）焊接温度：润湿速度随温度的升高而增加）焊接温度：润湿速度随温度的升高而增加8）其它：熔融焊料的静压、焊料的内聚力等）其它：熔融焊料的静压、焊料的内聚力等 原子扩散及表面存在的未饱和键是产生表面能的主要因原子扩散及表面存在的未饱和键是产生

4、表面能的主要因素，它决定了影响系统润湿或者不润湿的力的平衡起着重素，它决定了影响系统润湿或者不润湿的力的平衡起着重要的作用；一旦焊料润湿了表面，则表面键相互饱和，而要的作用；一旦焊料润湿了表面，则表面键相互饱和，而且原子级的表面能使连接界面具有很高的强度和可靠性。且原子级的表面能使连接界面具有很高的强度和可靠性。焊料焊料合金层合金层基体金属基体金属涂覆助焊剂涂覆助焊剂 预加热预加热 浸波峰焊锡浸波峰焊锡 冷却冷却Applying flux. pre-heater soldering cooling 1 1）从预热段到焊接前的温度跌落（下降）最大小于）从预热段到焊接前的温度跌落（下降）最大小于5

5、 5 （ dtl5 dtl5 ）。）。 2 2）两波峰焊接之间的温度跌落最大小于）两波峰焊接之间的温度跌落最大小于5050 （dtl50dtl50，高可靠产品，高可靠产品dt2dt23030）。）。 3 3）两波峰焊接时间之和一般为）两波峰焊接时间之和一般为4 4秒，不得小于秒，不得小于3 3秒秒 （t2+t3t2+t33-53-5秒）。秒）。 4 4）波峰的峰值温度与预热温度之差小于）波峰的峰值温度与预热温度之差小于150150 (T3-T1150) (T3-T1150)。 接驳接驳控制控制输送输送喷雾喷雾预热预热锡炉锡炉冷却冷却洗爪洗爪排风排风机架机架排风排风氮气氮气排风排风机架机架:设备

6、各零部件的承载框架设备各零部件的承载框架运输运输:夹持夹持PCB以一定的速度和倾角经过波峰焊接的各工艺区的以一定的速度和倾角经过波峰焊接的各工艺区的PCB载体载体锡炉锡炉:产生波峰焊接工艺所要求的特定的液态焊料波峰产生波峰焊接工艺所要求的特定的液态焊料波峰喷雾喷雾:往往PCB上均匀的涂覆助焊剂上均匀的涂覆助焊剂预热预热:避免焊接时避免焊接时PCB急剧受热、助焊剂中溶剂挥发及激活助焊剂中的活性物质急剧受热、助焊剂中溶剂挥发及激活助焊剂中的活性物质洗爪洗爪:清洗链爪上的杂物清洗链爪上的杂物接驳接驳:保证保证PCB从插件线体顺利的进入波峰焊接传送系统从插件线体顺利的进入波峰焊接传送系统冷却冷却:降低

7、热能对元器件的损害，提高降低热能对元器件的损害，提高PCB基板铜箔的粘接强度等基板铜箔的粘接强度等氮气氮气:降低焊料氧化、提高焊接强度等降低焊料氧化、提高焊接强度等其它其它钢丝刀钢丝刀:降低降低PCB在焊接中的变形在焊接中的变形自动加锡自动加锡:及时补加因焊接损失的焊料及时补加因焊接损失的焊料风刀风刀:冷风到形成风帘效果，热风刀消除连焊冷风到形成风帘效果，热风刀消除连焊控制控制:对系统各部件的工作进行协调和管理对系统各部件的工作进行协调和管理1）助焊剂的功能及成份）助焊剂的功能及成份功能功能:化学净化和防止基体金属表面重新氧化化学净化和防止基体金属表面重新氧化成份成份活性剂活性剂:化学净化和防

8、止基体金属表面重新氧化化学净化和防止基体金属表面重新氧化稀释剂稀释剂:化学净化和防止基体金属表面重新氧化化学净化和防止基体金属表面重新氧化发泡剂发泡剂:化学净化和防止基体金属表面重新氧化化学净化和防止基体金属表面重新氧化2）涂覆系统的作用及技术要求）涂覆系统的作用及技术要求作用作用:将助焊剂自动而高效地涂覆到将助焊剂自动而高效地涂覆到PCB的被焊面上的被焊面上要求要求a.涂覆层应均匀一致，对被焊接表面覆盖性好涂覆层应均匀一致，对被焊接表面覆盖性好b.涂覆的厚度适宜，无多余的助焊剂流淌涂覆的厚度适宜，无多余的助焊剂流淌c.涂覆效率高，在保证焊接要求的前提下助焊剂消耗量最少涂覆效率高，在保证焊接要

9、求的前提下助焊剂消耗量最少d.环保性好环保性好3）助焊剂涂覆方式的分类）助焊剂涂覆方式的分类刷涂涂覆法刷涂涂覆法浸涂涂覆法浸涂涂覆法喷流涂覆法喷流涂覆法泡沫涂覆法泡沫涂覆法喷雾涂覆法喷雾涂覆法直接喷雾涂覆法直接喷雾涂覆法旋筛喷雾涂覆法旋筛喷雾涂覆法超声喷雾涂覆法超声喷雾涂覆法助焊剂涂覆方式助焊剂涂覆方式4）发泡式涂覆方法分析）发泡式涂覆方法分析结构简单结构简单价格低廉价格低廉维修方便维修方便溶剂挥发快溶剂挥发快容易氧化容易氧化预热时间长预热时间长涂覆量偏多涂覆量偏多5）喷雾式涂覆方法分析）喷雾式涂覆方法分析涂覆均匀涂覆均匀涂覆量可控制涂覆量可控制不易挥发不易挥发杂质不易混入杂质不易混入结构复杂

10、结构复杂易污染设备易污染设备噪音大噪音大故障率高故障率高6）喷雾式涂覆控制原理图）喷雾式涂覆控制原理图7）步进马达喷雾结构分析）步进马达喷雾结构分析8）无杆气缸喷雾结构分析）无杆气缸喷雾结构分析9）超声波喷雾结构分析）超声波喷雾结构分析超声波喷雾超声波喷雾步进马达喷雾步进马达喷雾驱动部件驱动部件司服电机步进电机传动部件传动部件同步皮带滚珠丝杆导向机构导向机构直线轴承直线导轨10）喷雾涂覆方式特性比较）喷雾涂覆方式特性比较1）预热系统的作用及技术要求）预热系统的作用及技术要求作用作用要求要求促使助焊剂活性的充分发挥促使助焊剂活性的充分发挥除去助焊剂中过多的挥发物质除去助焊剂中过多的挥发物质减小波

11、峰焊接时的热冲击减小波峰焊接时的热冲击减小元器件的热劣化减小元器件的热劣化提高生产效率提高生产效率温度调节范围宽，室温温度调节范围宽，室温 250范围内可调范围内可调应有一定的预热长度应有一定的预热长度不应有可见的明火不应有可见的明火对助焊剂系统影响要小对助焊剂系统影响要小耐冲击、振动、可靠性高、维修方便耐冲击、振动、可靠性高、维修方便2）预热方式的分类）预热方式的分类预热方式预热方式辐射式辐射式(辐射辐射)-容积式容积式(传导、对流传导、对流)-组合式组合式(容积、辐射容积、辐射)-发热管加热发热管加热平板加热平板加热红外灯管加热红外灯管加热热风加热热风加热热风、平板加热热风、平板加热热风、

12、发热管加热热风、发热管加热3）常用预热结构之射灯预热）常用预热结构之射灯预热射灯射灯高温玻璃高温玻璃框架框架4）常用预热结构之加热管预热）常用预热结构之加热管预热加热管加热管框架框架5）常用预热结构之纯热风预热）常用预热结构之纯热风预热发热丝发热丝马达马达框架框架整流板整流板6）常用预热结构之微热风预热）常用预热结构之微热风预热热风马达热风马达框架框架发热板、整流板发热板、整流板7）各预热方式特性比较）各预热方式特性比较项目项目加热管预热加热管预热射灯预热射灯预热纯热风预热纯热风预热微热风预热微热风预热温度均匀性温度均匀性差一般一般好控温精度控温精度差高一般高热效率热效率低高一般一般维护方便性

13、维护方便性一般困难困难易加工成本加工成本低偏高偏高高安全性安全性极差好差好8）常见预热结构组合方式）常见预热结构组合方式9）预热特性图之热风预热）预热特性图之热风预热发热板发热板+微热风微热风10）预热特性图之混合预热射灯+发热板+微热风11）预热特性图对比分析）预热特性图对比分析发热板+微热风(1,2,3温区)射灯(1温区)+发热板+微热风(2,3温区)对比第1,2,3温区温度设定()160 170 180160 170 180锡炉温度设定()250250运输速度设定MM/MIN12001200预热最大温度()117.9133.8后者效率高横向温度均匀性(裸板)117.9-115.5=2.4

14、133.8-130.2=3.6前者均匀性好纵向温度均匀性(裸板)117.9-114.1=3.8133.4-130.2=3.2后者均匀性好 B F A D C EPCB测试点位置275MM380MM 结论结论:从两种预热方式的曲线可以看出：从两种预热方式的曲线可以看出：1.发热板发热板+微热风微热风(1,2,3温区温区)从从3060秒时秒时间段升温到间段升温到70度，度，120秒时最高升温到秒时最高升温到117.9度度.几个测温点的同步性即均匀性很好几个测温点的同步性即均匀性很好,小于小于5度度.2.射灯射灯(1温区温区)+发热板发热板+微热风微热风(2,3温区温区)从从3060秒时间段升温到秒

15、时间段升温到100度，比标准预热度，比标准预热方式提高方式提高30度度, 120秒时最高升温到秒时最高升温到133.8度度,也提高了也提高了15.9度度,几个测温点的均匀性也小几个测温点的均匀性也小于于5度度.3.混合预热方式不仅热效率高混合预热方式不仅热效率高,还能消除各还能消除各种缺陷种缺陷, 满足各种助焊剂的要求满足各种助焊剂的要求.1）钎料波峰发生器的作用及要求）钎料波峰发生器的作用及要求作用：作用：要求要求减小波峰焊接时的热冲击减小波峰焊接时的热冲击有优良的波峰动力学特性有优良的波峰动力学特性波峰平稳，高度可调波峰平稳，高度可调具备一定的抑制高温焊料氧化的能力具备一定的抑制高温焊料氧

16、化的能力在保证热容量的情况下，力求容量最小在保证热容量的情况下，力求容量最小热工特性好，节能省电，完善的温度自动控制措施热工特性好，节能省电，完善的温度自动控制措施尽可能的使焊料槽内的焊料在工作中加入循环过程尽可能的使焊料槽内的焊料在工作中加入循环过程温度均匀，不可有过热点温度均匀，不可有过热点杂质金属对焊料槽的污染要小杂质金属对焊料槽的污染要小2）钎料波峰发生器的分类）钎料波峰发生器的分类波峰发生器波峰发生器金属泵式金属泵式-电磁泵式电磁泵式-离心泵式离心泵式螺旋泵螺旋泵(轴流泵轴流泵)式式齿轮泵式齿轮泵式传导式传导式感应式感应式直流式直流式单相交流式单相交流式单相交流式单相交流式三相交流式

17、三相交流式3）离心泵式钎料波峰发生器结构原理）离心泵式钎料波峰发生器结构原理马达马达泵叶泵叶锡槽锡槽喷口喷口流道流道4）离心泵泵叶结构）离心泵泵叶结构渐开线式渐开线式直线式直线式5）轴流泵式钎料波峰发生器结构原理）轴流泵式钎料波峰发生器结构原理马达马达泵叶泵叶锡槽锡槽喷口喷口流道流道6）轴流泵泵叶结构）轴流泵泵叶结构7）齿轮泵式钎料波峰发生器结构原理）齿轮泵式钎料波峰发生器结构原理8）感应式电磁泵钎料波峰发生器结构原理）感应式电磁泵钎料波峰发生器结构原理9）钎料波峰整平技术）钎料波峰整平技术整流结构整流结构阻尼型阻尼型-分流型分流型-迷宫型整流结构迷宫型整流结构板式结构板式结构筛孔板式筛孔板式

18、板筛复合式板筛复合式导流片式导流片式方格栅式方格栅式导流、格栅复合式导流、格栅复合式10）钎料波形调控技术）钎料波形调控技术过板示意图过板示意图结构示意图结构示意图1）传送系统的作用及要求）传送系统的作用及要求作用：作用：要求要求使使PCB能以某一角度和速度经过波峰，获得良好的焊接能以某一角度和速度经过波峰，获得良好的焊接传送平稳、无抖动和振动现象，噪音小传送平稳、无抖动和振动现象，噪音小能在某一给定的速度范围内连续可调能在某一给定的速度范围内连续可调夹送角度可以在夹送角度可以在4 7 之间调整之间调整有良好的化学稳定性，不溶蚀、不粘锡等有良好的化学稳定性，不溶蚀、不粘锡等装卸方便，维修容易装

19、卸方便，维修容易结构紧凑，对其它结构无干涉结构紧凑，对其它结构无干涉有良好的的物理性能，不易变形等有良好的的物理性能，不易变形等夹送宽度可以随夹送宽度可以随PCB不同而调节不同而调节2）传送系统的分类）传送系统的分类1）设备的安装条件）设备的安装条件a.a.海拨高度海拨高度01000m01000m，湿度，湿度3095%3095%（非凝结）（非凝结）b.b.抗压强度抗压强度5.5Mpa5.5Mpa、强度等级为、强度等级为C10C10的平整地面的平整地面c.c.工作环境温度：工作环境温度：5 54040；在包装箱中存储和运输：；在包装箱中存储和运输：-25-25+55;+55;不超过不超过2424

20、小时的存放温度：小时的存放温度：70 70 d.d.使用三相五线制使用三相五线制380V380V并具有额定电流的稳定电源并具有额定电流的稳定电源e.e.具有稳定具有稳定0.30.5MPa0.30.5MPa的工业气源的工业气源f.f.具有充足的照明，以保证喷雾效果及清洗液容量的观察具有充足的照明，以保证喷雾效果及清洗液容量的观察g.g.厂房通风良好，避免阳光直射，雨淋，震动等厂房通风良好，避免阳光直射，雨淋，震动等2）设备安装的一般程序）设备安装的一般程序吊装吊装 拆包拆包 搬运及定位：注意与插件线体及其它附属机器的相互位置搬运及定位：注意与插件线体及其它附属机器的相互位置部件安装：显示器、接驳、预热、锡炉等部件的安装部件安装：显示器、接驳、预热、锡炉等部件的安装 配线确认配线确认 接通电源接通电源清洁机器清洁机器 3）高度方向的安装尺寸）高度方向的安装尺寸4）水平面上的安装尺寸）水平面上的安装尺寸1）运输的调整）运输的调整2）锡炉的调整）锡炉的调整3）喷雾的调整）喷雾的调整1.360度回旋紧固件度回旋紧固件2. 喷嘴帽喷嘴帽3. 喷射空气喷射空气 4. 针阀针阀5. 针阀气缸空气针阀气缸空气6. 液入口液入口7. 雾化流量雾化流量8.喷雾宽度调节喷雾宽度调节 4）运输链爪的更换）运输链爪的更换5）运输限力器的更换）运输限力器的更换