現(xiàn)代電子裝聯(lián)波峰焊接技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　1956年英國Fry’s Metal公司發(fā)明了印制電路板波峰焊法，意味著PCB 焊接領(lǐng)域的一個新時代的開始，它使PCB 由人工烙鐵逐點焊接進入到機器自動化大面積高效率焊接的新時代。它在減少焊點疵病、提高電子產(chǎn)品的可靠性、降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率等方面作出了巨大的貢獻。波峰焊接技術(shù)的發(fā)明及推廣應(yīng)用，是20世紀電子產(chǎn)品裝聯(lián)技術(shù)中最輝煌的成就。盡管目前由于SMT再流焊接工藝的大量應(yīng)用，導(dǎo)致波峰焊接工藝應(yīng)用比例有所下降，但過孔組裝在一些電子產(chǎn)品中仍占有一定的比例。這種狀況持續(xù)存在的主要原因是：許多場合不需要SMT技術(shù)那樣高的性能，而過孔組裝無疑是一種低成本方案，所以被繼續(xù)選用。因此，波峰焊接技術(shù)在此類產(chǎn)品生產(chǎn)中仍然占據(jù)主流地位。　　傳統(tǒng)的機械泵式釬料波峰發(fā)生器有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、旋轉(zhuǎn)零件多、可靠性低、釬料氧化厲害、資源浪費大等諸多缺點。因此，20世紀70年代中期國外有人開始尋求解決機械泵釬料波峰發(fā)生器問題的新途徑，瑞士人R.F.J. PERRIN首先提出了用于PCBA焊接用的傳導(dǎo)式液態(tài)金屬電磁泵的新發(fā)明，并于20世紀80年代初在世界上率先推出了單相交流傳導(dǎo)式電磁泵波峰焊接機系列產(chǎn)品。我國從20世紀60年代中期開始波峰焊接技術(shù)的研究工作，并于60年代中后期成功地將此技術(shù)應(yīng)用于某軍用機載雷達的PCBA焊接中；80年代中期又率先研制成功單相交流感應(yīng)式電磁泵波峰焊接機技術(shù)，并被推廣到國內(nèi)相關(guān)軍工廠、所中應(yīng)用?！　∧壳叭珖惺f余臺各種不同類型的波峰焊接設(shè)備在電子行業(yè)生產(chǎn)線上運行?？墒牵ǚ搴附庸に囘^程控制參數(shù)的離散性和復(fù)雜性，一直讓人們感到非常棘手。人們一直在應(yīng)用中對它不斷完善和改進，力求在第一時間就生產(chǎn)出完美的波峰焊接焊點。因為修補并不會改進原來的焊點質(zhì)量，反而會導(dǎo)致焊點質(zhì)量的降級，因為它將要再經(jīng)歷一次溫度作用周期，增加金屬間化合物的厚度?！　膽?yīng)用角度來看，現(xiàn)代電子組裝焊接技術(shù)是由焊接設(shè)備技術(shù)、焊接工藝技術(shù)兩大領(lǐng)域共同構(gòu)成的。它們作為整個系統(tǒng)的硬件和軟件，共同決定著焊接技術(shù)的發(fā)展。只有兩大體系相互關(guān)聯(lián)、相互促進，才能同步地推進現(xiàn)代電子裝聯(lián)焊接技術(shù)的不斷發(fā)展和完善。從整體水平來看，目前國內(nèi)在此領(lǐng)域的現(xiàn)狀是：前者核心技術(shù)水平低，長期運行的可靠性差，缺乏創(chuàng)新性；而后者研究水平也是很粗放的?！　”緯谏钊敕治鲵?qū)動波峰焊接技術(shù)不斷發(fā)展和完善的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地介紹了波峰焊接設(shè)備的構(gòu)成特點、設(shè)計原理及未來的發(fā)展走向；同時還探討了其應(yīng)用工藝技術(shù)的研究方向和內(nèi)容、波峰焊接質(zhì)量控制方法和要求；此外對應(yīng)用中可能岀現(xiàn)的各種缺陷的形成原理和抑制對策也進行了全面的介紹?！　∽珜懕緯哪康模褪菫閺氖虏ǚ搴附釉O(shè)備設(shè)計的設(shè)計工程師們提供一本技術(shù)參考手冊；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向。　　本書的出版，得到了中興通訊股份有限公司物流體系執(zhí)行副總裁樊慶峰先生的熱情支持。樊總還在百忙之中為本書作序，實令筆者感到無比榮幸?！　”緯诰幹^程中得到了中興通訊物流體系高級顧問馬慶魁先生、工藝技術(shù)部部長馮力博士、部件生產(chǎn)部部長錢國民先生的關(guān)心和支持?；A(chǔ)工藝科劉哲、賈忠中兩位高級工程師校閱了書稿，在此特向他們表示衷心的感謝。　　由于時間倉促，作者水平有限，書中錯誤難免，敬請廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

波峰焊接技術(shù)的發(fā)明及其推廣應(yīng)用是20世紀電子產(chǎn)品裝聯(lián)技術(shù)中最輝煌的成就。盡管目前由于SMT再流焊接工藝的大量應(yīng)用，導(dǎo)致波峰焊接工藝的應(yīng)用比例有所下降，但過孔組裝在一些電子產(chǎn)品中仍占有一定的比例。這種狀況持續(xù)存在的主要原因是：許多場合不需要SMT技術(shù)那樣高的性能，而過孔組裝無疑是一種低成本方案，所以被繼續(xù)選用。因此，波峰焊接技術(shù)在此類產(chǎn)品生產(chǎn)中仍然占主流地位。    本書在深入分析驅(qū)動波峰焊接技術(shù)不斷發(fā)展和完善的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地介紹了波峰焊接設(shè)備的構(gòu)成特點、設(shè)計原理及未來的發(fā)展走向；同時還探討了其應(yīng)用工藝技術(shù)的研究方向和內(nèi)容、波峰焊接質(zhì)量控制方法和要求；此外對應(yīng)用中可能岀現(xiàn)的各種缺陷的形成原理和抑制對策也進行了全面的介紹。    撰寫本書的目的，就是為從事波峰焊接設(shè)備設(shè)計的設(shè)計工程師們提供一本技術(shù)參考手冊；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向。

書籍目錄

第1章  波峰焊接技術(shù)概論1.1  定義和優(yōu)點1.2  波峰焊接技術(shù)的發(fā)展歷史1.3  波峰焊接設(shè)備系統(tǒng)分類及其特點1.4  助焊劑涂覆系統(tǒng)1.5  預(yù)熱系統(tǒng)1.6  夾送系統(tǒng)1.7  冷卻系統(tǒng)1.8  電氣控制系統(tǒng)1.9  常用的釬料波峰整流結(jié)構(gòu)1.10  釬料波形調(diào)控技術(shù)1.11  如何評價和選購設(shè)備第2章  釬料波峰動力學(xué)理論的形成及其應(yīng)用2.1  概述2.2  波峰焊接中釬料波峰的動力現(xiàn)象2.3  波峰釬料波速對波峰焊接效果的影響2.4  釬料波峰的類型及其特點2.5  雙向波峰過后熔融釬料的表面張力2.6  波峰焊接中的物理、化學(xué)過程2.7  保護油在波峰焊接中所起作用的物理本質(zhì)2.8  獲得無拉尖焊點的充分和必要條件2.9  最佳進入角度（傾角）范圍的確定2.10  波峰高度和波峰壓力的關(guān)系及其對波峰焊效果的影響2.11  釬料槽最佳容積的選擇依據(jù)2.12  釬料波峰形狀的設(shè)計及其對波峰焊接效果的影響2.13  適合于表面組裝件（SMA）波峰焊接的波形2.14  釬料槽中雜質(zhì)金屬的積累與釬料波峰動力學(xué)的關(guān)系2.15  穩(wěn)定波峰的主要途徑第3章  現(xiàn)代波峰焊接設(shè)備技術(shù)的發(fā)展3.1  波峰焊接技術(shù)的進化和無鉛應(yīng)用3.2  適合無鉛波峰焊接工藝的設(shè)備技術(shù)3.3  典型的無鉛波峰焊接設(shè)備介紹3.4  后波峰焊接時代的設(shè)備技術(shù)第4章  液態(tài)金屬電磁泵釬料波峰發(fā)生器4.1  液態(tài)金屬電磁泵概述4.2  以液態(tài)金屬電磁泵為動力的釬料波峰發(fā)生器第5章  波峰焊接用助焊劑和釬料5.1  助焊劑的作用和原理5.2  波峰焊接用釬料5.3  有鉛、無鉛波峰焊接常用釬料合金性能比較第6章  波峰焊接冶金學(xué)基礎(chǔ)及波峰焊過程中的熱、力學(xué)現(xiàn)象6.1  冶金連接及潤濕作用6.2  液態(tài)釬料的表面現(xiàn)象6.3  釬料­助焊劑­基體金屬系統(tǒng)6.4  潤濕系統(tǒng)中影響固著面積的因素6.5  焊接接頭及其形成過程6.6  波峰焊接過程中的熱、力學(xué)現(xiàn)象6.7  在波峰上使用油的作用原理第7章  PCBA組裝設(shè)計的波峰焊接DFM要求第8章  波峰焊接工藝窗口設(shè)計及其工藝過程控制第9章  波峰焊接常見缺陷及其抑制第10章  波峰焊接中的橋連和透孔不良現(xiàn)象分析第11章  無鉛波峰焊接中的特有缺陷現(xiàn)象第12章  波峰焊接焊點的接頭設(shè)計及可靠性問題第13章  PCBA波峰焊接質(zhì)量控制及可接受性條件參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　波峰焊接技術(shù)概論　　1.4 助焊劑涂覆系統(tǒng)　　1.4.1 助焊劑涂覆系統(tǒng)在波峰焊接工藝中的作用　　當(dāng)釬料波峰與PCB表面金屬直接接觸時，如果表面無污染，則在波峰釬料與基體金屬間將發(fā)生原子交換，然而待焊的金屬表面一般都會受到氧化物的污染。使用助焊劑將破除氧化層，將松散的氧化層從金屬表面移去，從而導(dǎo)致釬料和基體金屬間的直接接觸?！　〔ǚ搴附庸に囍?，所用助焊劑的具體牌號一經(jīng)選定，其功能的充分發(fā)揮就取決于施用助焊劑的方法。涂覆助焊劑的真正作用是發(fā)生在基體金屬表面，僅直接靠近銹蝕膜的那些助焊劑層才是化學(xué)凈化和防止基體金屬表面重新氧化所必需的。雖然助焊劑還具有影響凈化過程的某些溫度特性，但施用不當(dāng)可能造成助焊劑的浪費，還會為焊后的凈化工作帶來麻煩?！　≡诓ǚ搴附酉到y(tǒng)中設(shè)置助焊劑涂覆系統(tǒng)的目的，就是要實現(xiàn)將助焊劑自動而高效地涂覆到PCB的被焊面上去?！　?.4.2 對助焊劑涂覆系統(tǒng)的技術(shù)要求　　評價一種助焊劑涂覆系統(tǒng)工作狀況的優(yōu)劣，通常是從所涂覆助焊劑層時厚度和均勻性的角度來考慮，即　　·涂覆層應(yīng)均勻一致，對被焊接面覆蓋性好；　　·涂覆的厚度適宜，無多余的助焊劑流淌；　　·涂覆效率高，在保證波峰焊接要求的前提下，助焊劑消耗量最少；　　·環(huán)保性能好。

編輯推薦

　　撰寫《現(xiàn)代電子裝聯(lián)波峰焊接技術(shù)基礎(chǔ)》的目的，就是為從事波峰焊接設(shè)備設(shè)計的設(shè)計工程師們提供一本技術(shù)參考手冊；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向。

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