現(xiàn)代電子裝聯(lián)波峰焊接技術(shù)基礎(chǔ)

前言

　　1956年英國(guó)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(gè)新時(shí)代的開(kāi)始，它使PCB 由人工烙鐵逐點(diǎn)焊接進(jìn)入到機(jī)器自動(dòng)化大面積高效率焊接的新時(shí)代。它在減少焊點(diǎn)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(xiàn)。波峰焊接技術(shù)的發(fā)明及推廣應(yīng)用，是20世紀(jì)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(guò)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(chǎng)合不需要SMT技術(shù)那樣高的性能，而過(guò)孔組裝無(wú)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?！　鹘y(tǒng)的機(jī)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(fèi)大等諸多缺點(diǎn)。因此，20世紀(jì)70年代中期國(guó)外有人開(kāi)始尋求解決機(jī)械泵釬料波峰發(fā)生器問(wèn)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(jì)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(jī)系列產(chǎn)品。我國(guó)從20世紀(jì)60年代中期開(kāi)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(jī)載雷達(dá)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(jī)技術(shù)，并被推廣到國(guó)內(nèi)相關(guān)軍工廠、所中應(yīng)用。　　目前全國(guó)有十萬(wàn)余臺(tái)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(yùn)行?？墒?，波峰焊接工藝過(guò)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(duì)它不斷完善和改進(jìn)，力求在第一時(shí)間就生產(chǎn)出完美的波峰焊接焊點(diǎn)。因?yàn)樾扪a(bǔ)并不會(huì)改進(jìn)原來(lái)的焊點(diǎn)質(zhì)量，反而會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量的降級(jí)，因?yàn)樗鼘⒁俳?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(lái)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(gè)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(jìn)，才能同步地推進(jìn)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(lái)看，目前國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的現(xiàn)狀是：前者核心技術(shù)水平低，長(zhǎng)期運(yùn)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。　　本書(shū)在深入分析驅(qū)動(dòng)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(diǎn)、設(shè)計(jì)原理及未來(lái)的發(fā)展走向；同時(shí)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(duì)應(yīng)用中可能岀現(xiàn)的各種缺陷的形成原理和抑制對(duì)策也進(jìn)行了全面的介紹?！　∽珜懕緯?shū)的目的，就是為從事波峰焊接設(shè)備設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工程師們提供一本技術(shù)參考手冊(cè)；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實(shí)踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向?！　”緯?shū)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(shū)作序，實(shí)令筆者感到無(wú)比榮幸?！　”緯?shū)在編著過(guò)程中得到了中興通訊物流體系高級(jí)顧問(wèn)馬慶魁先生、工藝技術(shù)部部長(zhǎng)馮力博士、部件生產(chǎn)部部長(zhǎng)錢國(guó)民先生的關(guān)心和支持?；A(chǔ)工藝科劉哲、賈忠中兩位高級(jí)工程師校閱了書(shū)稿，在此特向他們表示衷心的感謝。　　由于時(shí)間倉(cāng)促，作者水平有限，書(shū)中錯(cuò)誤難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)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(jì)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(guò)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(chǎng)合不需要SMT技術(shù)那樣高的性能，而過(guò)孔組裝無(wú)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(shū)在深入分析驅(qū)動(dòng)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(diǎn)、設(shè)計(jì)原理及未來(lái)的發(fā)展走向；同時(shí)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(duì)應(yīng)用中可能岀現(xiàn)的各種缺陷的形成原理和抑制對(duì)策也進(jìn)行了全面的介紹。    撰寫本書(shū)的目的，就是為從事波峰焊接設(shè)備設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工程師們提供一本技術(shù)參考手冊(cè)；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實(shí)踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向。

書(shū)籍目錄

第1章  波峰焊接技術(shù)概論1.1  定義和優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(píng)價(jià)和選購(gòu)設(shè)備第2章  釬料波峰動(dòng)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(dòng)力現(xiàn)象2.3  波峰釬料波速對(duì)波峰焊接效果的影響2.4  釬料波峰的類型及其特點(diǎn)2.5  雙向波峰過(guò)后熔融釬料的表面張力2.6  波峰焊接中的物理、化學(xué)過(guò)程2.7  保護(hù)油在波峰焊接中所起作用的物理本質(zhì)2.8  獲得無(wú)拉尖焊點(diǎn)的充分和必要條件2.9  最佳進(jìn)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(duì)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(jì)及其對(duì)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(dòng)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(jìn)化和無(wú)鉛應(yīng)用3.2  適合無(wú)鉛波峰焊接工藝的設(shè)備技術(shù)3.3  典型的無(wú)鉛波峰焊接設(shè)備介紹3.4  后波峰焊接時(shí)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(dòng)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(wú)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(guò)程中的熱、力學(xué)現(xiàn)象6.1  冶金連接及潤(rùn)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(rùn)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(guò)程6.6  波峰焊接過(guò)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(jì)的波峰焊接DFM要求第8章  波峰焊接工藝窗口設(shè)計(jì)及其工藝過(guò)程控制第9章  波峰焊接常見(jiàn)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(wú)鉛波峰焊接中的特有缺陷現(xiàn)象第12章  波峰焊接焊點(diǎn)的接頭設(shè)計(jì)及可靠性問(wèn)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(xiàn)

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(shí)，如果表面無(wú)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(huì)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(hào)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(guò)程的某些溫度特性，但施用不當(dāng)可能造成助焊劑的浪費(fèi)，還會(huì)為焊后的凈化工作帶來(lái)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(shí)現(xiàn)將助焊劑自動(dòng)而高效地涂覆到PCB的被焊面上去?！　?.4.2 對(duì)助焊劑涂覆系統(tǒng)的技術(shù)要求　　評(píng)價(jià)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(shí)厚度和均勻性的角度來(lái)考慮，即　　·涂覆層應(yīng)均勻一致，對(duì)被焊接面覆蓋性好；　　·涂覆的厚度適宜，無(wú)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(jì)的設(shè)計(jì)工程師們提供一本技術(shù)參考手冊(cè)；為從事波峰焊接工藝應(yīng)用的工藝工程師們提供一本實(shí)踐指南；為培養(yǎng)熟練操作者提供技術(shù)導(dǎo)向。

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