作者: 聯(lián)系我們果博東方電話(huà)19048888886發(fā)表時(shí)間:2018/12/6 11:00:25瀏覽量:2565
很多人都認為,只要把無(wú)鉛焊料直接添加到現有的波峰焊機中,就可以實(shí)現由錫鉛(SnPb)向無(wú)鉛的轉變。還有人認為,認為有必要在無(wú)鉛工藝中采用一種新型的波峰焊機。
其實(shí)由于表面貼裝元件占有優(yōu)勢地位,目前的再流焊接工藝已將重點(diǎn)放到無(wú)鉛制造中。波峰焊接也必須向無(wú)鉛技術(shù)轉變,以避免同一個(gè)組件上含鉛合金與不含鉛合金混合到一起。這也是很多生產(chǎn)者需要考慮的問(wèn)題。
對于無(wú)鉛波峰焊行業(yè)來(lái)說(shuō),利好的是隨著(zhù)無(wú)鉛生產(chǎn)的不斷增長(cháng),許多制造廠(chǎng)家正通過(guò)不同的途徑尋求通過(guò)將現有的波峰焊機升級,滿(mǎn)足無(wú)鉛組件的需求,以節省資金的方法。而且很多都做得很成功,就像我公司深圳市偉達科電子設備有限公司。
要使無(wú)鉛峰焊接工藝獲得成功,就必須考慮改變整個(gè)工藝。因為大多數無(wú)鉛焊料都具有良好的可焊性,但是,與錫鉛焊料比較,卻呈現出潤濕性下降的特性。由于潤濕性是焊接的一個(gè)關(guān)鍵因素,并受到多個(gè)變量的影響,因此焊接工藝需要調整,這些變化將會(huì )影響機器參數的絕大部分。公司在研發(fā)新產(chǎn)品的時(shí)候很好的考慮到了這方面。
由于無(wú)鉛合金的潤濕特性不如錫鉛焊料的好,所以,使用優(yōu)良的焊劑化合物是至關(guān)重要的。此外,無(wú)鉛焊接所需的較高溫度,要求焊劑化合物能夠承受高達130℃的預熱溫度和280℃的液化焊料溫度下長(cháng)達3秒鐘。一般建議使用無(wú)揮發(fā)性有機化合物(VOC free)的水基焊劑。
無(wú)鉛合金的錫含量明顯要比錫鉛焊料的高,而且無(wú)鉛合金需要更高的工藝溫度。許多產(chǎn)品都是漸進(jìn)式地轉向無(wú)鉛化,而許多制造廠(chǎng)家正在生產(chǎn)兼容無(wú)鉛產(chǎn)品的波峰焊機。
根據公司研發(fā)人員的不斷測試,無(wú)鉛波峰焊接的預熱要求,傳送速度為120mm/min的加熱區長(cháng)度需達1.8米,而傳送速度大于180mm/min的加熱區長(cháng)度需達2.4米。有效的升級方法是:用一種外置的焊劑噴涂機替代現有的焊劑噴涂機。這不僅可以改善焊劑應用的質(zhì)量,還可以釋放波峰焊機內的空間。
同時(shí)研發(fā)人員還發(fā)現,對于熔點(diǎn)為217℃的錫-銀-銅合金(SnAgCu),焊錫鍋的溫度應在260°-270℃之間。對于高熔點(diǎn)的合金,如錫-銅(SnCu),焊接溫度可在270°-280℃之間。
由于無(wú)鉛合金的潤濕特性較差,需要較長(cháng)的接觸時(shí)間,所以,通常都要改變層流焊嘴的特性。通常會(huì )減小芯片與層流波之間的距離,以便最大限度地減少接觸點(diǎn)之間的溫度下降。增加層流波長(cháng)度可以改善潤濕性,同時(shí)可以提高預熱量,產(chǎn)生類(lèi)似的效果。降低層流波的壓力頭高度,可以減小溢出焊料的距離,從而減少浮渣量。
現有的波峰焊機需要較新的焊劑噴淋裝置進(jìn)行升級,以適用于揮發(fā)性有機化合物(VOC)水基焊劑的加工處理。超聲或噴嘴類(lèi)型的焊劑噴涂設備效果最好,因為焊劑的液滴尺寸是可以控制的,而且在整個(gè)印制電路板(PCB)上可以噴涂連續均勻的圖形。使用無(wú)揮發(fā)性有機化合物的焊劑,可以獲得最小尺寸的液滴,可以得到良好的通孔滲透。
在載入芯片或層流波時(shí),為達到較高的溫度,避免PCB過(guò)熱,常常需要一個(gè)較長(cháng)的預熱區。PCB頂部達到適當的預熱溫度,對于降低焊接缺陷的影響最大。把從板子底部進(jìn)行遠紅外加熱的方法,與從板子頂部進(jìn)行對流加熱的方法結合在一起,可使PCB獲得最佳得預熱效果。
與錫鉛焊料比較,大多數無(wú)鉛合金由于增加了錫的含量,在焊料液化時(shí)會(huì )很快氧化。由于工藝溫度較高,就會(huì )很快形成由錫氧(SnO and SnO2)構成的氧化物和浮渣。焊錫鍋中的惰性氮氣氛使得液化焊料盡量少暴露于氧氣氛下,從而減少浮渣量。降低氧化的速率并聚焦浮渣,可明顯提高焊料性能。
裸銅上的OSP涂層很快取代了傳統的熱風(fēng)整平(HASL)板涂層,使得人們必須權衡鉛污染和銅污染的潛在影響問(wèn)題。由于無(wú)鉛波峰焊接得到廣泛應用,由于無(wú)鉛合金的銅的溶解速率較高要求增加對焊錫鍋的保養維護,引發(fā)了一系列的問(wèn)題。
在長(cháng)時(shí)間的操作過(guò)程中,焊錫鍋中某些無(wú)鉛合金的流動(dòng)逐漸緩慢下來(lái)。這是由于焊錫鍋底部的銅-錫金屬間化合物(CuSn)的聚集所造成的。使用標準的錫鉛波峰焊接,其銅-錫金屬間化合物是流動(dòng)的,這類(lèi)問(wèn)題就不存在了。
在標準的錫-鉛波峰焊爐中,像銅這樣的雜質(zhì)在其聚集時(shí)與錫形成金屬間化合物。降低焊鍋的溫度,讓焊鍋閑置幾個(gè)小時(shí),撇去其表面的浮渣,可以輕松地去除金屬間化合物。這種方法很奏效,因為銅-錫金屬間化合物(CuSn)的密度為8.28,而錫-鉛(SnPb)的密度為8.80,銅-錫金屬間化合物可以流動(dòng)。對錫鉛焊爐進(jìn)行周期性的保養維護,可使銅含量保持在0.15-3%之間,這一范圍是可以接受的。錫-銅或錫-銀-銅無(wú)鉛焊料合金的密度小于錫鉛焊料的密度。
銅-錫金屬間化合物不是在表面上浮動(dòng),而是滲透于無(wú)鉛合金中,并彌散于整個(gè)焊錫鍋中。此外,有些無(wú)鉛合金溶解銅速度也比錫-鉛的快。這是由于銅聚集和焊錫鍋的雜質(zhì)以較快的速率形成的結果,這樣,就需要經(jīng)常性地更換焊錫鍋中的焊料,或進(jìn)行徹底的清理。
根據研究結果,我們建議,當裝有無(wú)鉛合金的焊錫鍋中的銅雜質(zhì)達到1.55%時(shí),必須倒掉焊錫鍋合金活性就低。超過(guò)這個(gè)值,多數無(wú)鉛合金活性就低,銅雜質(zhì)高于1.9-2.0%時(shí),就會(huì )損壞渦輪、導流板和焊錫鍋。
由于在高溫下,錫是有腐蝕性的,所以,許多無(wú)鉛合金會(huì )導致用于渦輪、導流板和焊錫鍋中的基體金屬腐蝕。許多基體金屬如不銹鋼或鑄鐵的表面,常常會(huì )出現銹斑,而且在延長(cháng)與無(wú)鉛合金的接觸時(shí)間后開(kāi)始溶解。這樣的瀝濾過(guò)程,將釋放出鐵(Fe)粒子,使得焊料合金遭受污染。
在使用無(wú)鉛合金時(shí),焊錫鍋材料,如不銹鋼,僅經(jīng)幾個(gè)月的操作后就會(huì )被損壞。使用高標號的不銹鋼在某種程度上會(huì )降低這種效應,已有抗腐蝕的表面涂層申請了專(zhuān)利。然而,因為需用較高水準的保養維護,才能去除浸入焊錫鍋底部的銅金屬間化合物,表面涂層有可能會(huì )出現劃痕。一段時(shí)間之后,劃痕增多會(huì )破壞表面涂層,結果導致基體金屬腐蝕,焊錫鍋受到污染。在沒(méi)有保護的情況下,用這些基體金屬制成的零部件,在僅僅使用了一、二年的時(shí)間后,其質(zhì)量就會(huì )下降到需要更換的程度。
傳統的基體金屬制造的焊料泵和導流板,應用于無(wú)鉛焊接中,會(huì )頻率發(fā)生磨損,引起人們重新考慮鈦的使用問(wèn)題。改裝盒可替代渦輪、導流板和焊料噴嘴,其零部件都是用鈦制造的,可滿(mǎn)足無(wú)鉛應用的長(cháng)期使用要求
可將鈦焊爐襯裝到現有的鑄鐵焊爐內,這樣,現有的波峰焊機就可用于無(wú)鉛工藝中了可將這種鈦質(zhì)的爐襯用于各種不同類(lèi)型的波峰焊機的改裝。這種方法不存在鐵溶解的問(wèn)題,可使焊料雜質(zhì)降到最低限度,而且不需對焊錫鍋進(jìn)行周期性的傾倒。