焊接技術是 SMT 工藝中的核心環節,直接決定著表面貼裝產品的最終質量,目前在電子制造領域中,被廣泛采用且持續完善的焊接技術主要有兩種,分別是波峰焊和再流焊,其中雙波峰焊系統是早期市場上就出現的、能夠實現表面貼裝元件密集間隙焊接的設備之一,這類系統可通過特殊結構產生湍流波和平滑波兩種不同的波峰,滿足精密焊接的基本需求,寧波中電集創在電子制造焊接工藝的實操與研究中,對波峰焊的原理和結構應用有著深入的了解。波峰焊的核心工作原理和設備結構有著明確的設計邏輯,波峰焊錫機的主要組成部分為運輸帶、助焊劑添加區、預熱區和錫爐,各個部件各司其職、協同配合,共同完成整個波峰焊接的流程,是保障焊接工作有序開展的基礎。其中運輸帶的主要用途是將待焊接的電路底板平穩、勻速地送入波峰焊錫機內部,讓電路底板能夠按照預設的流程,沿途依次經過助焊劑添加區、預熱區、錫爐等關鍵加工區域,確保每一個焊接前的準備環節和核心焊接環節都能順利進行。
助焊劑添加區主要由紅外感應器及噴嘴兩部分組成,紅外感應器具備精準的感應和測量功能,首要作用是實時感應是否有電路板進入該區域,一旦檢測到電路板進入,感應器會自動測量出電路板的實際寬度,以此為依據讓噴嘴實現精準的助焊劑涂覆,而助焊劑的核心作用,是在電路底板的焊接面上形成一層均勻的保護膜,這層保護膜能有效去除焊接面的氧化層,提升后續焊錫與焊接面的潤濕性,為形成良好的焊點做好前期準備。預熱區的設計目的是為焊接過程提供足夠的預熱溫度,保障后續錫爐焊接時能形成合格、良好的焊點,該區域采用紅外線發熱的方式進行加熱,能讓電路底板的受熱更均勻,避免因局部溫差過大導致焊接后出現焊點虛焊、假焊等問題,錫爐作為波峰焊的核心焊接區域,內部配置了發熱線、錫泵、Main Wave 以及 Jet Wave 等關鍵部件,發熱線負責將錫爐內的焊錫條加熱至熔融狀態,錫泵則為焊錫形成波峰提供動力,各類波峰結構則直接決定了焊錫的噴射形態和焊接效果。在雙波峰系統的焊接過程中,湍流波有著不可替代的作用,波的湍流部分能夠有效防止漏焊問題的發生,通過特定的結構設計,保證熔融的焊料能均勻分布并順利穿過電路板,焊料會以較快的速度通過狹縫滲入電路板內部,從而精準透入板上的窄小間隙,且焊料的噴射方向與電路板的行進方向保持一致,讓焊料能充分浸潤焊接位置。
但單就湍流波本身而言,并不能實現元件的良好焊接,因為湍流波的噴射特性,會在焊點上留下不平整的痕跡和過剩的焊料,不僅影響焊點的外觀,還可能引發后續的電路問題,因此雙波峰系統中必須搭配第二個波峰進行二次處理。第二個波峰為層流波也叫平滑波,其核心作用就是消除由第一個湍流波產生的毛刺和焊橋,讓經過初次焊接的焊點變得平整、規范,層流波的焊接形態和效果,實際上與傳統的通孔插裝組件焊接時所使用的波峰一致,因此在焊接傳統的通孔插裝組件時,就可以將湍流波關閉,單獨使用層流波對傳統組件進行焊接,這樣的設計讓雙波峰焊系統具備了更強的適配性,能滿足不同類型電子元件的焊接需求。現在市面上應用最普遍的就是雙峰波峰焊系統,這類系統在傳統雙波峰的基礎上做了結構優化,其湍流波可實現往復運動,焊料從專用噴嘴中噴射而出,而非從傳統的一個狹長的縫中噴出,這種可運動的噴嘴在防止漏焊方面比傳統的狹縫式出錫更有效,因為它在產生湍流讓焊料充分浸潤焊接面的同時,還能對電路板的焊接面起到一定的清洗作用,進一步提升焊接的整體效果。
波峰焊的工藝實施與波形設計密切相關,熔化的焊料在焊料池中通過錫泵的作用向上噴射,形成一個凸出的、連續的波形,這是波峰焊實現焊接的基礎,在實際的焊接工藝實施過程中,會嚴格遵循既定的操作流程,先在插裝有電子元件的 PCB(PCBA)板的焊接面上均勻涂敷焊劑,待焊劑涂覆完成后,將 PCB 板送入預熱區進行充分預熱,預熱完成后再將 PCB 板勻速通過由熔化焊料形成的波峰,讓 PCB 板的焊接面充分接觸波峰頂部,利用熔融焊料的流動性和潤濕性,將元件引腳和 PCB 焊盤的連接處牢固焊接在一起。根據波峰焊錫機所使用的波峰幾何形狀的不同,波峰焊系統也被劃分成了多種不同的類型,不同類型的波峰焊系統適配不同的焊接場景和元件類型,雙波峰焊接系統則是其中應用范圍較廣、適配性較強的一種。雙波峰焊接系統中,第一個波峰為湍流波,核心作用是防止焊接過程中出現虛焊、漏焊等問題,第二個波峰為平滑波,主要作用是幫助消除焊點上的毛刺及焊橋,讓焊點更規整,而湍流波的形成方式也并非單一,既可以通過讓熔化的焊料經過一個振蕩器的方式來形成,也可以通過向焊料池中注入氮氣的方式來形成,不同的形成方式可根據實際的生產需求和焊接要求進行選擇,保障湍流波的焊接效果。
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