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ARADING选择 性波峰焊技术资料

发布时间:2017-09-09 09:08:08 点击量:295

选择焊具有以下优势:

   质量方面
    从根本上说,质量 问题已促使选择性焊接成为一个不可缺少的工艺。生产 工艺和参数在应用中是必需的,一致性也是一个方面,人工焊接因而落伍了,因为 一个好的工艺在人工焊接中很难完全重复,完全 依赖于操作者的主观能力。焊接 结果还受到烙铁头磨损的影响。还有 一个重要因素是烙铁头上的高温。遗憾 的是对人工焊接工艺的研究显示,许多 操作者根本没有意识到烙铁头温度和接触时间会影响到基材和焊点的形成。焊台 也经常被设置在最高温度,因为这样焊接会很,众所周知,时间就是金钱。而这可能会导致 低质量高成本的生产工艺,以及 不良的工艺重复性。如果 遇到敏感的器件和PCB板,这样会极其危险。而且从视觉上来说,人们在看一个成品时,很难 区分人工焊接的焊点和返修过的焊点之间的区别。
    在要 求高质量和高可靠性的组装电路板领域中,如汽 车行业的安全装置的组装电路板,使用 人工焊接工具的焊接是不允许的。事实上,在这些应用中人工 焊接被视为影响质量的风险。
    与波峰焊相比,选择 性焊接工艺也具有更多的优势

1. 由于可以对逐个 焊点或器件进行精确的参数设定,焊接 缺陷几乎不存在了。
    2.精确 设置过的助焊剂喷涂,只施 用于焊盘和插脚上,可以确保PCB板的高洁净度,无须另外清洁。
另外,在用波峰焊焊接双面PCB板时,锡槽 中升高的焊料温度经常会使顶部器件重复熔化。在与 焊锡波接触中发生的PCB板弯曲会导致多点SMD器件 在冷却过程中的机械应力。这对BGA器件很重要,因为 这个应力是无法通过视觉检查、ICT或功能测试识别的。 这样,产品 在使用中发生故障显然是由不良焊接造成的。     
     3.选择 性焊接则只将热传导到需要焊接的焊盘和插脚处,这样 就极大地消除了电路板弯曲造成的缺陷。
     这些 特性在使用无铅焊料和水溶性助焊剂时也尤为重要。
由于 无铅焊接需要相对高的温度,多重 焊接过程给器件和基材带来更大损害,会超出允许的范围。这都 是由于无铅焊料更高的熔解温度和许多器件的熔解温度和许多器件的耐热温度限制引起的。这样就会缩小熔点(217-227)和工作温度(260-280)之间的温差,从而 显著地缩小工艺窗口。
     选择性焊接工艺中出色的喷嘴设计可使 焊接参数对应确定的焊点,而无 须让整个组装件承受不必要的热应力。这样可以基本上消除 损坏表面贴装器件的风险

      鉴于其工作方式,选择性焊接在相 对低的温度下可以减少铜的溶解。锡槽 中铜的溶解性所导致的扩散在无铅焊料中要远高于锡铅合金焊料,扩散 率取决于焊接温度、接触 时间和波峰和动态性。测试 明确显示了具有高效的预热系统的选择性焊接设备 可以在相对低的焊接温度下工作。有了选择性焊接工艺,可以 在提高通孔填充时减少铜的溶解。

    经济效益
    选择性焊接工艺 得以快速传播的原因除了上述的质量优点以外,还归 功于它的经济效益。
     以前 一直用波峰焊来焊接THT(通孔技术)器件 的公司现在也开始改用选择性焊接,这主 要是由于资产成本和技术利益之间的差异推动的。组装电路板中通常是99%SMD器件 和少数的异形器件,如连接器、变压器、继电器、电解电容器等,这些 器件的组装都是由SMT以外 的设备和加工系统协同全套波峰焊生产线来补充完成的。高能量、更多 的厂房要求以及大量的助焊剂、焊料和氮气的消耗,使波 峰焊工艺过程很不经济。在不 得不使用复杂的阻焊掩模板来保护PCB焊接 面上的器件避免接触到助焊剂和焊料时,这一矛盾就更为突出。
相对于传统的波峰焊,选择性焊接的电力、焊料、助焊 剂和氮气消耗降低了很多。在一 个具体的个案研究中,通过 生产一块通讯电路板,对比 从前使用的波峰焊工艺生产,来计 算选择性焊接节约的成本。装配总共需要焊接26个有引线器件,220个焊点。结果是,选择性焊接大大 降低了能量和耗材的消耗:

助焊剂消耗-97%

锡渣-95%

能量需求-51%

氮气消耗-92%

这些 是选择焊接技术具有代表性的数据,可以 证明能节省大量成本。波峰 焊的这个成本还不包括用来做选择焊接的阻焊掩模板。这些 阻焊掩模板是不可缺少的,由于 它们阻碍组装电路板的均匀预热,增加 了组装电路板上的污染和助焊剂残留,需要更多的人工处理。此外,其紊 乱的焊料流动也导致了焊接缺陷的增加。

选择性焊接系统技术

助焊剂系统

当今 电子产品要达到的严格质量标准表现在所使用的助焊剂上,特别 是对于焊接后的残留来说,这些 质量要求推动了不同类型“免清洗”助焊剂的发展,焊接后在PCB上留下最少残留。最基 本的减少助焊剂残留的方法是精确控制焊接过程中每个焊点的助焊剂使用量。过量 的使用助焊剂会导致过量残留和污染。

助焊 剂残留问题通常必须认真对待,并在 产品质量控制中考虑进去,因为 在特定的气候条件下它会导致焊接失败。许多 类型助焊剂的一个关键的要素是会长期不断降低电路板的表面阻抗,特别 是在较小器件细间距的位置。ARADING选择 性焊接系统可实现助焊剂最小面积的精确应用。这只 有使用合适的喷头来形成微小的点滴直接滴在焊点上来实现。类似 的方法采用工业喷墨技术,代替 通常采用的助焊剂雾化方式。PCB技术 的变化为此类系统的推广应用起到了推波助澜的作用。PCB上用 作键盘功能的铜箔触点,不是作为焊接的焊点,在任何情况下,甚至胶带封接面和COD接合 表面也不能被焊料或助焊剂残留所污染。

电路板被置于X-Y轴系统的喷头下,其移 动顺序被储存在焊接程序中。有2个喷头可供选择使用,在混 合生产线中可以使用2种不同的助焊剂。

如果将选择性焊接、人工 焊接和使用阻焊掩模板的波峰焊所焊接的电装板的洁净度做个比较,结果是显而易见的。如果 要获得选择性焊接工艺所达到的洁净度,其他 两种工艺的成本将高得多。

组装 电路板的加工是在选择性焊接设备的独立模块中静态下进行的,按预 定周期时间从一个模块移动到另一个模块。周期 时间取决于最长的工艺时间,通常由焊接过程决定。由于 预热是处于静态下,因此 减少了预热段的预热模块数量。选择 性焊接设备因此比传统的波峰焊设备占用更少的厂房面积。

焊接模块

对于 选择性焊接工艺来说,通常有两种方法,设备 既有间波焊接模块,也有多波焊接模块,是根 据电路组装板上选择焊点的位置,通过 焊接喷嘴的尺寸和数量变化来选用的。这些 焊接喷嘴模板是根据产品特性来设计的,并可 以同时焊接选择焊接的所有焊点。两种 设备都有其一定的优点,选择 使用哪种设备取决于生产线的生产观念。多波 峰焊接设备的生产周期很短,但是应用不够灵活。单波 峰焊接设备因其易改变的可编程的动作顺序使得应用非常灵活,尽管 组装板上的器件一般是按顺序焊接的。

下一 部分将介绍单波峰设备的具体要求。在实践中,由于 很多组装电路板的装配密度,我们 很少意识到选择焊点周围的间隔面积。在非 常小的面积进行可靠焊接的先决条件是一直持续的焊料波峰高度和焊点上准确的波峰位置。为了 尽可能缩小润湿面积,经常 要避免使用单一流向的焊接喷嘴。因此,ARADING焊接 喷嘴都具有润湿表面的圆形尖端。此润 湿表面使焊料可以全向均匀流动。只有 这一技术才能确保在非常小的布线面积上可靠地、一致性地工作,并且有效避免桥连,因为 多余的焊料会通过润湿的喷嘴表面从焊点上流出。焊料 缸本身也为了获得最小的焊料面积和储锡量而做了优化。并由 氮气保护而呈惰性使焊料氧化降到最低。当焊料流出锡缸,氮气 就集聚在焊料波上,为焊 接工艺形成理想的惰性气体环境。较小 的锡缸表面积可以减少对无铅合金焊料的侵蚀,9公斤左右 的小容量将使用户为更换昂贵的无铅焊料锡缸支出的投资更少。它大大简化了锡缸的维护,ARADING的锡缸保养10分钟内可完成将维护费用降至最低。

未来和前景

选择 性焊接的起源是显而易见的-它可 以追溯到十年前混装技术PCB(SMT和TH)发展得很普遍的时候,我们从冶金使学及PCB产和 的应力的角度来关注两次PCB整体 加热引起的质量问题。究竟该选择什么呢?最简 单和灵活的自然是人工焊接,但这 会造成劳动力成本的增加和难以实现的致性。更好的“工艺控制”方式 是波峰阻焊掩模板,但是 不够灵活且成本也很高。

选择 性焊接技术进入市场,现在已被完全应用于PCB的生产线中。一致 性的焊点质量和最高的产量不再需要牺牲灵活性就能实现了。随着无铅焊的应用,选择 性焊接的地位改变了,更高 的焊接温度和更小的工艺窗口引发了更多的工艺风险,为了降低这些风险,今天的PCB生产 需要一个一致性的、可追溯的、自动化的生产工艺。这个 质量趋势最初是由高质量标准的汽车行业驱动的。

选择 焊技术的发展前景