波峰焊温度曲测试方法.docx

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波峰焊温度曲测试方法

波峰焊温度曲线测试方法

新功能：

Ø松香涂布窗口能让你在每次使优化器时轻松获得松香涂布信息.Ø松香涂布窗口在过炉时不会接触波峰,因此也不必担心松香在过炉时被蒸发掉.Ø你会从松香的涂布状况信息中受益.如你所知,松香喷得好与不好是直接影响焊接品质的又一重要因素.而这一信息和前面讲的重要参数都会在优化器过一次锡炉后聚集在一起.Ø不必关掉波峰,不会对生产有任何影响,只是轻松地看松香测量测量窗口一下就行了Ø如果想对松香量做SPC,也很简单:

过炉前用相应精度的电子秤称一下松香涂布窗口,过炉后再称一下,取后一次和前一次的称量值的差,就是松香的涂布量.取足够多的数据后,设定好控制上限和下限.就能轻松做SPC了.松香量测量窗口和优化器整机宽度近似,可以订做。

体参数：

PCB到波峰的資料前波峰和後波峰溫度資料板底和板面波峰與板之間的平行度預熱溫度浸錫時間最高溫度浸錫深度DeltaT（最高溫和預熱的差）接觸長度最大的預熱升溫率輸送鏈的速度焊接時的最大升溫率“斯维普”优化器和传统测温仪的比较1.认识波峰焊的关键参数1.1PCB板和波峰间的数据参数影响浸锡时间焊点的强度.形成一个可靠的焊点必须要足够长的浸锡时间,63/37的焊锡需0.6秒,无铅（需1.2秒.输送速度预热效果、与后波峰后流量的配合、浸锡时间.PCB板与波峰接触长度在输送速度的配合下,影响的也是浸锡时间（=接触长度/速度）左右平衡度上锡不良,可能导致一侧的元件不上锡（漏焊）.浸锡深度板面上锡以及后流速度.松香涂布量及均匀度直接影响PCB的焊接效果1.2板底板面的温度数据参数影响预热温度助焊剂的溶剂挥发、激活助焊剂活性成份、减少板变形、减少过锡时的温度差（DeltaT亦即热冲击）.DeltaT即通常讲的热冲击，定义为过波峰时的最高温和预热最高温的差。

其大小会影响元件的可靠性，一般元件能承受的值为120-150℃.最高预热升温速率元件可靠性.通常不大于3℃.过波峰时的最大升温速率元件可靠性.过锡最高温视探头安装位置而定.2．优化器和传统测温仪关注的重点和主要差异参数“斯维普”优化器传统测温仪浸锡时间精确到0.1秒测不到或靠估计PCB板与波峰接触长度精确到0.1mm测不到左右平衡度精确到0.1秒测不到浸锡深度精确到0.1mm测不到DeltaT精确到1℃测不到过锡最高温关注板面关注板底注:

通常贴片元件的规格都能承受在260℃时停留10秒,而锡温实际上只有245℃（无铅是255℃）,均在260℃以下,因此测得了浸锡时间就不必再测板底最高温.3.优化器标准测量板的探头安装及测量的位置TC-1:

测量PCB板面的预热温度和预热升温速率.TC-2:

测量PCB板底的预热温度和预热升温速率.TC-3:

测量a.PCB板面预热.b.PCB板面过波峰时达到的最高温.c.PCB板面在整个测量过程中的最大升温速.d.ΔT:

板面过锡最高温与预热最高温的差.

无铅波峰焊的电路原理

（时间:

2007-1-26共有1120人次浏览）[信息来源:

互联网]

   在表面安装技术（SMT）中印刷板的双波峰焊接及表面元件（SMC）电路板的单波峰焊接工艺中，均需应用液态钎料的波峰焊接技术及设备。

   目前，国内的波峰接机技术均是机械泵式波峰焊机，仅有一家开发了单相感应电磁泵波峰焊机。

国外，波峰焊机也是以机械泵式波峰焊机为主，在80年代末，瑞士、美国等生产了传导式电磁泵波峰焊机（专利US- 

   国内于90年代开发出了第一代单相感应电磁泵波峰焊机（专利，由此开始，中国的波峰焊机技术走在了世界的前列，紧接着基于军工技术电磁炮的第二代感应式电磁泵—三相异步感应泵相继开发成功（专利CN.9）。

采用三相异步感应泵作为波峰发生器的单/双波峰自动焊机也已进入了批量生产。

  二、开发三相异步感应泵的必要性 

   目前供电子装联生产的波峰焊机大部分是机械泵式波峰焊机，由于机械泵叶片在高温下（250℃左右）旋转，快速磨损，一方面对焊料有污染，另一方面要定期维修，更换磨损的叶片及磨损件，为用户带来不便，再有，由于机械泵旋转运动，造成锡面的扰动，使得氧化增加，锡渣形成量大。

   为解决上述问题，国外开发出了传导式电磁泵波峰焊机，取消了机械泵，无任何转动部件，无磨损，免维护，氧化锡渣产生量下降，部分解决了机械泵式波峰焊的问题，但传导式电磁泵由于其结构固有的性能不稳，波峰忽高忽低问题而无法满足生产工艺要求。

   90年代，国内有关单位针对上述问题开发了单相感应式电磁泵波峰焊机，解决了波峰不稳问题，无任何转动部件，免维护，基本解决了机械泵式波峰焊机存在的问题，但该机在制做宽波峰（300mm～400mm波峰宽度）和超高波峰（40mm高度）方面，显得力量不足。

   针对以上问题，国内相继开发出了基于电磁炮理论的三相异步感应泵具备了无任何转动部件，无磨损，免维护，波峰平稳光滑，锡槽表面锡面平稳，波峰锡料无旋转扰动，氧化渣形成明显下降，由于效率高，可制备宽波峰（400mm）和超高波峰（40mm）的波峰焊机，基本上满足了波峰焊机的需要。

  三、技术原理 

  1、机械泵式波峰焊机原理  

    如图所示，机械泵泵送的液态锡料有旋转分量，造成波峰不稳，必须加几次均压稳流才可使用，且由于旋转推动造成锡面不稳形成大量氧化锡渣，使焊接成本上升，高温下转动，造成叶片和密封的磨损失效，必须定期停产、维修。

  2、传导式电磁泵原理 

   如图所示，传导式电磁泵原理是：

在磁场中的导体，通过电流，则导体将受到磁场的推力，三者方向相互垂直，推力的大小为F=I×B。

   传导电磁泵没有任何转动部件，解决了机械泵磨损问题，形成免维护焊机。

但由于与液态金属接触的大电流电极向液态金属传导电流的过程中，因氧化渣在电极上的附着和遮蔽，造成波峰不稳，甚至大起大落，不能稳定的生产，国内进口瑞士这种机型近50台基本都已停用。

  3、感应电磁泵原理 

    它采用的原理是利用单相C型开口电磁铁，由于内外环的磁程差而产生内外环磁场的相位差，进而形成前进磁场分量，即由超前相位指向滞后相位的前进磁场分量。

在前进磁场分量中的液态金属钎料切割磁力线，因此受到一个向前的感应力，达到泵送液态金属钎料的目的。

   由于利用的是磁程差产生相位差，形成前进磁场分量，其前进磁场分量非常有限，大部分为不产生前进推力的脉动磁场，要制造出如图的宽波峰（300mm～400mm波峰宽度）和超高波峰（40mm高度）非常困难。

  4、三相异步感应泵原理 

    这是我国在波峰焊机上获得的又一专利技术，它不仅解决了传导式电磁泵的传导式电磁泵的传导电流电极由于氧化渣遮蔽造成的波峰不稳问题，无任何转动部件，无电流变换器，免维护、无磨损，而且效率高，可获得高而有力的波峰及宽波峰。

    三相异步感应式电泵的原理是利用三相电源相互差120°相位差，在空间分布，构成各自磁场，其合成磁场，是一个前进磁场中切割磁力线，感应电流，形成前进的电磁力。

   由于直接利用的是三相电源固有的相位差，因而合成磁场基本无脉动磁场分量，均是产生前进力的合成磁场，与电磁炮原理完全相同,因而效率高，可达70％以上，由三相异步感应式电泵构成的波峰焊机除具有感应式电磁泵具有的所有优点外，如声频微扰振动波叠加，增强焊接能力和爬孔能力，无任何转动部件、无磨损、免维护、结构简单等，还具有波峰高而有力、可获得超高波峰40mm和宽波峰300～400mm宽度。

   由于异步感应泵产生的是直线推力，液态金属锡料无旋转，锡槽平静，因而产生的氧化渣大量减少，单班氧化渣减少4KG左右，仅一年节约的焊料价值便可收回投资近10万元。

  四、应用效果比较 

   采用三相异步感应泵开发的单／双波峰自动焊机，经使用比较，我们得到如下结果：

   由于具备了特有的微扰振动波叠加，可以有效地赶出SMT软钎接中由于助焊剂和粘贴剂热分解所产生的遮蔽钎接区的气体，消除跳焊和SMC、SMD阴影区，达到SMT软钎接要求，同时，由于微扰波的叠加没使得波峰焊的爬孔能力明显加强，提高焊接可靠性和成品率。

    波峰平滑无旋转分量，由于三相异步感应电磁泵产生的是直线推力而非机械泵的叶片旋转推力，因而波峰平滑，锡槽液面扰动小，氧化轻微。

   波峰平稳，由于是感应泵技术，结合稳压原理，可达到电网电压浮动10％时，感应泵上的电压浮动近为3％，因而波峰稳定。

   效率高。

三相异步感应电磁泵由于不存在脉动磁场分量，因而效率大幅度提高，以开发的样机显示，波峰宽度打400mm，波峰高度为40mm。

而三相感应泵的磁化电流仅5A左右，这样的工作条件保证了三相异步感应泵工作在低热和低电流负荷状态，保证了长期的寿命可靠性。

  无转动部件，无磨损，真正实现了免维护，省去了定期维修环节。

1.目的：

规范公司内力之锋（力锋）波峰焊锡炉之操作方法。

2.范围：

仅适用于公司内力之锋（力锋）波峰焊操作使用。

3.权责:

工程:

负责相关设备操作规范之制订及机器维修保养.

         品质:

负责波峰焊操作过程之稽核.

4.定义：

无

5.流程图：

无

6.内容：

6.1作业程序：

，使其加热到设定的标准，同时打开输送轨道的开关，使其运行在设定速度，以免造成某段轨道因受热过高而变形。

 ，炉内照明，确认开启抽风系统。

 ,测量来料助焊剂的标准值,将合格之助焊剂及稀释剂注入储存桶内,并按要求比重测量,并将其控制在标准范围内.

 ，根据需要加入适量的氧化还原剂，进行浅层搅拌，以保证锡质的纯度。

，检查各机械部位是否正常，各种参数是否符合执行标准，并做好记录，发现问题及时向相关人员反馈，必要时及时做好紧急处理。

6．2操作时：

，检验焊锡效果可适用当调节各项参数，确保PCB板焊锡点达到最佳状态时，方可进入正式生产。

，根据助焊剂容量及比重作补充或更换，根据情况可用稀释剂调整助焊比重，但须作最终测量，确认在合格的控制标准内。

 ，检查/确认加锡在正常状态。

，将锡缸温度下调至180℃~200℃之间（两小时以上不生产作业的情况下），如长时间不生产,关闭锡槽温度电热开关,重新设定下次生产的开机时间。

作浅层搅拌,捞除大部分锡渣,加入适当的锡条.

，重新测量其比重，若比重在规定的范围内可再使用，若比重超标，则集中收集，另作处理。

，并作初级保养。

 6.4保养：

完成以下作业，并作好波峰焊锡炉[力之锋（力锋）波峰焊波峰焊保养记录表]。

 ，保证无残留现象。

，将机体内外（除发热系统，供电系统部分外）用稀释剂清洁。

，清除轨道杂物。

       ,但锡槽转动轴须加高温黄油两次.

       ,清理内部氧化物.

       ,各传动杆擦拭上油,.机台面及机内地板清扫.

对锡缸感应器、发热管、振动泵进行清理和保养

锡缸,喷雾槽水平校正.

并作锡缸内及周边部件维护保养.

清除管内污物,检查抽风管有否破漏,并作修补或更换.

各显示仪表校正.

7：

表单                                                    文件编号：

 7.1[助焊剂比重测试记录表]　　　　　　　　　　　　   

7.2[锡炉温度测试记录表]                              

7.3[锡炉参数对照表]                                                                    

7.4[力之锋（力锋）波峰焊保养记录表]       

无铅知识与工艺

∙一、铅的危害及实施无铅化的必要性与可行性

∙二、无铅焊料发展进程

∙三、软钎焊行业对无铅焊料的要求

∙四、无铅化进程中所涉及的相关行业及其协作关系

∙1、电子制造业厂商

∙2、电子元器件厂商

∙3、线路板制造厂商

∙4、焊料生产厂商

∙5、焊用设备制造商

∙6、无铅焊料的专业研发机构

∙五、目前所开发的无铅焊料种类及其品质、成本之评估

∙1、无铅焊料研发现状

∙2、无铅焊料的种类及特性

∙3、无铅焊料的成本评估

∙六、无铅焊料的推广应用过程中所需解决或应注意的相关问题

∙1、无铅锡丝的使用

∙七、建议电子行业无铅化的导入制程

∙内容

∙一、铅的危害及实施无铅化的必要性与可行性

∙在焊料的发展过程中，锡铅合金一直是最优质的、廉价的焊接材料，无论是焊接质量还是焊后的可靠性都能够达到使用要求；但是，随着人类环保意识的加强，“铅”及其化合物对人体的危害及对环境的污染，越来越被人类所重视。

∙美国环境保护署（EPA）将铅及其化合物定性为17种严重危害人类寿命与自然环境的化学物质之一，铅右通过渗入地下水系统而进入动物或人类的食物链；在日常工作中，人体可通过皮肤吸收、呼吸、进食等吸收铅或其化合物，当这些物质在人体内达到一定量时，会影响体内蛋白质的正常合成，破坏中枢神经，造成神经和再生系统紊乱、呆滞、贫血、智力下降、高血压甚至不孕等症状；铅中毒属重金属中毒，在人体内它还有不可排泄、并且会逐渐积累的问题。

美国职业安全与健康管理署（OSHA）标准：

成人血液中铅含量应低于50mg/dl，儿童血液中铅含量应低于30mg/dl。

∙中国已加入WTO，中国市场已经逐步与国际市场接轨；为了提高自身产品的适应能力，及出口时避免上述不必要的麻烦，国内厂商应加强产品无铅化的意识，尽快地适应国际市场的要求，不要走在别人的后面，否则产品将失去一定的竞争力，在日趋激烈的国际竞争中处于下风；在我国沿海开放地区的外资厂居多，其中上规模的国际大公司也不少，这些外资公司已经注意到了无铅化的必要性，有些公司已将无铅化提入公司改进日程。

∙绿色环保产品是新世纪的主流，但是无铅化是否可行呢？

这个问题要从技术、成本以及无铅焊料与目前软钎焊设备的兼容性等多个角度去解答。

首先从技术上来讲，无铅化已得到了多个国家的重视，好多国家设有无铅焊料研发的专门机构，这些研发机构以及焊料生产厂商，都已经研发出多种无铅焊料，且有相当一部分被实验证明是可以替代锡铅焊料的产品，（具体的无铅焊料种类及其特性本文第五要点有详细介绍）；从成本角度考虑，目前所开发出的无铅焊料成本一般的在锡铅合金价格的2~3倍左右，据粗略统计，所用焊料的费用不超过产品总成本的0.1%左右，所以不会对产品的总体成本造成太大的影响；就设备而言，目前也有适应无铅焊料的波峰焊及再流焊设备出厂，但是，众多无铅焊料研发机构及生产商仍在不断努力改进无铅焊料本身的质量参数，以适应客户目前的现有设备。

∙二、无铅焊料发展进程

∙1991和1993年：

美国参议院提出将电子焊料中铅含量控制在0.1%以下的要求，遭到美国工业界强烈反对而夭折；

∙1991年起NEMI,NCMS,NIST,DIT,NPL,PCIF,ITRI,JIEP等组织相继开展无铅焊料的专题研究，耗资超过2000万美元，目前仍在继续；

∙1998年日本修订家用电子产品再生法，驱使企业界开发无铅电子产品；

∙1998年10月日本松夏公司第一款批量生产的无铅电子产品问世；

∙2000年6月：

美国IPCLead-FreeRoadmap第4版发表，建议美国企业界于2001年推出无铅化电子产品，2004年实现全面无铅化；

∙2000年8月：

日本JEITALead-FreeRoadmap1.3版发表，建议日本企业界于2003年实现标准化无铅电子组装；

∙2002年1月欧盟Lead-FreeRoadmap1.0版发表，根据问卷调查结果向业界提供关于无铅化的重要统计资料；

∙欧盟议会和欧盟理事会2003年1月23日发布了第2002/95/EC号《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质的指令》，在这个指令中，欧盟明确规定了六种有害物质为：

“汞（Hg）、镉（Cd）、六价铬（Cr）、铅（Pb）、聚溴联苯（PBB）、聚溴二苯醚（PBDE）”；并强制要求自2006年7月1日起，在欧洲市场上销售的电子产品必须为无铅的电子产品；（个别类型电子产品暂时除外）

∙2003年3月，中国信息产业部拟定《电子信息产品生产污染防治管理办法》，提议自2006年7月1日起投放市场的国家重点监管目录内的电子信息产品不能含有Pb。

∙三、焊接行业对无铅焊料的要求

∙无铅焊料首先要能够真正满足环保要求，不能把铅去除了，又添加了新的有毒或有害的物质；要确保无铅焊料的可焊性及焊后的可靠性，并要考虑到客户所承受的成本等众多问题。

概括起来讲，无铅焊料应尽量满足以下这些要求：

∙1、无铅焊料的熔点要低，尽可能地接近63/37锡铅合金的共晶温度1830C，如果新产品的共晶温度只高出1830C几度应该不是很大问题，但目前尚没有能够真正推广的，并符合焊接要求的此类无铅焊料；另外，在开发出有较低共晶温度的无铅焊料以前，应尽量把无铅焊料的熔融间隔温差降下来，即尽量减小其固相线与液相线之间的温度区间，固相线温度最小为1500C，液相线温度视具体应用而定（波峰焊用锡条：

2650C以下；锡丝：

3750C以下；SMT用焊锡膏：

2500C以下，通常要求回流焊温度应该低于225~2300C）。

∙2、无铅焊料要有良好的润湿性；一般情况下，再流焊时焊料在液相线以上停留的时间为30~90秒，波峰焊时被焊接组件管脚及线路板基板面与锡液波峰接触的时间为4秒左右，使用无铅焊料以后，要保证在以上时间范围内焊料能表现出良好的润湿性能，以保证优质的焊接效果；

∙3、焊接后的导电及导热率都要与63/37锡铅合金焊料相接近；

∙4、焊点的抗拉强度、韧性、延展性及抗蠕变性能都要与锡铅合金的性能相差不多；

∙5、成本尽可能的降低；目前，能控制在锡铅合金的1.5~2倍，是比较理想的价位；

∙6、所开发的无铅焊料在使用过程中，与线路板的铜基、或线路板所镀的无铅焊料、以及元器件管脚或其表面的无铅焊料及其它金属镀层间，有良好的钎合性能；

∙7、新开发的无铅焊料尽量与各类助焊剂相匹配，并且兼容性要尽可能的强；既能够在活性松香树脂型助焊剂（RA）的支持下工作，也能够适用温和型、弱活性松香焊剂（RMA）或不含松香树脂的免清洗助焊剂才是以后的发展趋势；

∙8、焊接后对焊点的检验、返修要容易；

∙9、所选用原材料能够满足长期的充分供应；

∙10、与目前所用的设备工艺相兼容，在不更换设备的状况下可以工作。

∙四、目前所开发的无铅焊料种类及其品质、成本之评估

∙1、无铅焊料研发现状：

∙美国国家生产科学研究所（NCMS）通过筛选得到了7种无铅焊料并在此基础上，进行了实用性和可靠性二次评审，最后推荐了三种合金供选择。

（见表一）

∙表一：

美国用于表面安装推荐的三种无铅焊料合金

∙合金种类　　　　　　　熔融温度　　　适用范围

∙Sn-58Bi　　　　　　　1390C　　　　家用电器、携带式电话

∙Sn-3.4Ag-4.8Bi　　　　205~2100C　　家用电器、携带式电话、宇宙航空、汽车

∙Sn-3.5Ag-0.5Cu-1In　　2210C　　　　家用电器、携带式电话、宇宙航空、汽车

∙　在日本，日本电子工业振兴协会（JEITA）组织评定了无铅焊料。

表二为JEIDA组织评定的过渡期可用的合金。

∙表二:

JEIDA组织评定的可用的合金

∙项目内容系别　合金　　　　　　再流焊（R）　　波峰焊（F）

∙Sn-Ag　　　　Sn-3.5Ag-0.75Cu　　　　　R　　　　F

∙Sn-Ag-Cu　　　Sn-3Ag-0.7Cu　　　　　　　　　　　F

∙Sn-Ag-Bi　　　Sn-2Ag-3Bi-0.75Cu　　　　R

∙　　　　　　　Sn-2Ag-4Bi-0.5Cu-0.1Ge　R

∙　　　　　　　Sn-3.5Ag-5Bi-0.7Cu　　　R

∙　　　　　　　Sn-3.5Ag-6Bi　　　　　　R

∙Sn-Bi　　　　Sn-1Ag-57Bi　　　　　　　R

∙2、无铅焊料的种类及特性

∙从各国相关组织推荐的各种无铅焊料及各大公司试用的状况总结，目前过渡期无铅焊料可分为下述4类，见下表：

∙种类　　共晶比　　共晶点（0C）　特　点　缺点　　　优点

∙Sn-Ag　　Sn-3.5Ag　221　　　中高温系,延展性/润温性比Sn-Pb差　　　较强的一致性和可重复制造性,并已在电子业界应用多年,一直保持很好的可靠性;用于回流焊/波峰焊/手工焊焊接;

∙Sn-Cu　　　Sn-0.7Cu　　　227　　　抗拉强度延展性比Sn-Pb差　　　成本低/可应用于波峰焊/手工焊

∙Sn-Bi　　　Sn-58Bi　　　138　　　Bi资源有限,熔点太低,机械强度较差,易虚焊　　　熔点低,抗热疲劳性好

∙Sn-Zn　　　Sn-9Zn　　　199　　　易氧化/易腐蚀/润湿性很差　　　机械性能较好,较接近Sn-37Pb，中温系

∙3、无铅焊料的成本评估：

∙合金成份（%）　　　　　　　　成本比较倍数

∙Sn-37Pb（标准焊料）　　　　　1.00

∙Sn-0.7Cu　　　　　　　　　　　1.49

∙Sn-3.5Ag　　　　　　　　　　　3.20

∙Sn-3.5Ag-0.7Cu　　　　　　　　3.19

∙Sn-3.0Ag-0.5Cu　　　　　　　　2.87

∙Sn-0.7Cu-0.07Ni　　　　　　　2.0

∙五、无铅焊料的推广应用过程中所需解决或应注意的相关问题

∙1、无铅锡丝的使用：

∙①、注意烙铁功率的选择，无铅焊料的熔点比锡铅合金高出许多，在不影响元器件所受热冲击的情况下，可适当把烙铁功率加大，以加快熔锡与上锡的速度；焊接温度不能低于3750C或用60W烙铁。

∙②、在焊后焊点的感观上，不能按以往锡铅合金的标准评判，通常的无铅焊料焊点不如锡铅合金焊点平滑、光亮，但只要能保证焊点的完全焊接及其检测时的可靠性，应属可接受范围。

∙七、建议电子行业无铅化的导入制程

∙根据企业实际状况，首先应抽调工程、品管、生技等部门相关人员，成立无铅化推行论证工作小组，然后由该工作小组制定出适合本企业的无铅焊料导入计划，以及完成该计划中每一个小节的具体时间，并发放各相关职能部门，要求企业内各部门按计划分配工作，并予以执行。

∙相关推广工作及导入计划内容有以下几点可供参考：

∙1、对相关无铅焊料的各种资料进行书面论证：

∙①、无铅焊料之起源：

∙②、无铅焊料之推动力：

∙③、无铅焊料之市场导向：

∙　（①至③可参考本文第一点相关论述）

∙④、无铅焊料之性能：

∙⑤、无铅焊料成份之选用：

∙⑥、无铅焊料品质之评估：

∙⑦、无铅焊料成本之评估：

∙⑧、与无铅焊料相匹配之助焊剂性能：

∙（④至⑧可参考本文第五、六点相关论述；以上①至⑧也要求焊料供货商协助提供相关支持；）

∙2、协调、选择无铅焊料供货商对具体无铅焊料产品进行评估；