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加效解读:桥连技术提高焊接成品率
  发布时间: 2011-07-14  浏览次数: 1115

  加效焊机十九年的钻研,经验告诉我们在用波峰焊进行线路板组装的过程中,焊接桥连是经常出现的缺陷之一。

  要解决这一问题,除了改进工艺参数外,还可以在波峰焊设备上加装一种新型的选择性去桥连装置。试验证明,用这种系统能大大减少线路板的桥连。

  印刷线路板组装包含的技术范围很广,从单面通孔插装到复杂的双面回焊组装,以及需要进行选择性波峰焊接的球栅格阵列(BGA)器件等。对这些板子进行波峰焊接时,经常可以看到在某些固定的区域(如连接器等处)会形成桥连,而这些缺陷其实事先就可以预计到。桥连通常是因板子设计的原因或者焊接时使用的托架造成的,要想彻底解决不是很容易,因此只有靠返修来消除缺陷,从而延长了生产周期。

  从电子制造商(EMS)的角度来看,更改板子设计一般是不大可能的,只有从工艺上想办法。实验证明用选择性去桥连技术可以大大提高组装的成品率。

  焊接桥连

  焊接桥连是由于焊料处于一种不稳定的变化状态引起的,它发生在波峰焊接后段的焊料回流区域。板子离开波峰时焊料突然回缩造成焊料回流,回流区里大量熔融的焊料最后就形成桥连。熔融状态下的焊料遇到任何微小扰动其润湿性都会很容易改变,因此焊料桥连的形成与PCB和波峰焊工艺都有很大的关系。

  选择性去桥连

  过了波峰焊之后再去查找桥连然后进行返修将增加生产的成本和工作量,而且人们普遍认为经修补的焊点会降低产品的可靠性。经过多年研究,工程人员开发了很多种在波峰焊接的最后阶段减少桥连的技术,例如焊后对整块板热风刀处理(用一束空气或氮气吹向熔融的焊点以去除桥连)就是一种在波峰焊中应用了多年的标准技术。但是这种方法对焊接区域没有选择性,使好的焊点也受到一定影响。最近,随着工艺控制与计算机控制的逐渐成熟以及线路板跟踪系统的应用,已经能够开发出实用的选择性去桥连工具加装到波峰焊过程中,这种新技术可挑选易出现焊接缺陷的区域进行去桥连处理,而不会碰到其它好的焊点。

  选择性去桥连通过调整气流方向,使其只对准桥连可能发生的区域达到去除桥连的目的。该工具用在线路板刚刚退出波峰的地方,此时焊料仍处于熔融状态,喷射范围和其它工艺参数先用程序设定,并由焊接系统里的计算机进行控制。实现选择性去桥连的关键是要准确地调整气流,并使喷嘴在不接触的情况下尽可能地靠近PCB。 在决定使用选择性去桥连系统之前,我们先将它与常规的热风刀技术作一对比。经比较发现,由于种种原因而使得热风刀技术不能够满足我们的要求,如与现有设备不兼容以及整体成本太高等等。为了进一步确定选择性去桥连系统的效果,我们选用8个试验板进行评估,并参考与线路板设计相关的桥连缺陷历史数据。

  这些样板的情况如下:

  ·样板A和B 尺寸约12.7×7.5cm,双面表面贴装板。两种板均含有过波峰焊后经常会于底部产生桥连的穿孔(PTH)连接器,焊接时不使用选择焊托架而是用可调节托架;除连接器以外,所有底面的表面贴装元件都要经过波峰焊,但只有连接器需要去桥连。

  ·样板C和D 尺寸约30×15cm。两种板具有不同的表面贴装元件,但却有相同的PTH元件和多种连接器,桥连随机发生在连接器上及某些表面贴装元件中间。焊接时不使用选择焊托架,而是由传送带上的卡爪传送,去桥连装置不是选择性使用而是对整板进行。

  ·样板E和F 尺寸约53.3×12.7cm,双面表面贴装板。两种样板在一个边上都有多个PTH连接器,并使用选择焊托架进行波峰焊接,连接器上有随机性桥连发生。

  ·样板G 尺寸约38.1×35.6cm,板上含有需双面回流焊的表面贴装元件和用于PTH元件的选择焊托架。PTH元件中包含多个连接器,位置遍布整个板子,板子可允许有一点点翘曲。由于有选择焊托架,所以去桥连装置无法离板子太近,得不到充分利用。

  ·样板H 尺寸约50.8×38.1cm,板子其它情况和样板G完全一样,但是多了一个PGA插座。它也有选择焊托架,而且允许出现翘曲。 试验显示,使用选择性去桥连系统后产品的缺陷大为减少,但是被试验的小尺寸样板却看不出去桥连工具的效果,所以我们又进行了更大范围的内部评估。

  测试参数选择性去桥连系统在正式安装前先进行了为期三个月的内部评估,在得到客户同意后,设备供应商将去桥连系统安装在一台波峰焊机上,然后我们对成品率、停机时间、运行成本以及维护等各种数据进行全面评估。
      

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