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研发类企业产业化 PCBA 组装工艺探索(三)
  2022-07-19      355

波峰焊

波峰焊是将熔融的液态焊料,借助泵的作用,在焊料槽液面形成特定形状的焊料波,插装了元器件的PCB通过专用载具置于传送链上,经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。其高温液态锡保持一个斜面,并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象,所以叫“波峰焊”。

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波峰焊的焊接系统由一个双波峰锡炉、波峰马达组成的,双波峰由扰流波和平波组成。

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焊点形成这个过程也可以称之为灯芯效应或虹吸效应。

手工焊是传统的焊接工艺,虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接,但手工焊接有较好的灵活性,既能焊贴片物料又能焊插件物料也能弥补波峰无法焊接的情况,适合小排量产品。由于为人工操作,焊接效率和焊接质量无法与设备相提并论。

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选择性波峰焊也称选择焊,应用PCB插件通孔焊接领域的设备,因不同的焊接优势,在近年的PCB通孔焊接领域,有逐步成为通孔焊接的流行趋势,主要应用于军工电子、航天轮船电子、汽车电子等高焊接要求且工艺复杂的多层PCB通孔焊接,主要优点为减少引脚区域连锡的产生。设备焊接精度高,焊接区实时图像监控,保障焊接效果,全程使用氮气焊接,助焊剂使用高精度喷雾阀选择性喷涂,锡炉采用电磁泵驱动,线体配置:单喷涂区+双预热+双模四缸,配备自动加锡功能,吸嘴具有定时自动清洁功能。

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波峰焊炉后AOI+光标引导补焊台,AOI:主要用于板底(焊接面)检验,代替目检工位,节省人员;更高效检出撞件和焊点等细小不良;可保留对应单板照片,可追溯生产情况;有效提升品质,拦截不良,减少客诉问题;设备原理:通过高精度相机,对同一块单板移动拍照,采取卷积神经网络算法处理图像,智能判定元器件不良和焊锡不良,再将信号传递给光标引导补焊台。光标引导补焊台:接收到AOI检出的不良信息,光标引导人员修补动作,不良位置无需人员寻找。单点/多点光标指引自由切换,对位精度高,整板投影引导人员快速维修,支持多工位作业,提高维修效率,多种指引颜色选择,避免板面颜色干扰,分区域指引,效率更高。

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四、测试工序:

单板测试是对单板制程问题的一个拦截措施,但由于测试功能项目未全部覆盖,所以仍存在故障漏失的情况;目前行业内通常采用ICT(自动在线测试仪)和FCT(功能测试)相结合的手段提升测试可靠性。

以下为半自动化测试工装

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以下为自动化测试机柜配合自动化测试软件,自动化测试机柜采用PLC控制针床压合,产品通过测试针点信号通信配合上位机软件实现自动测试,采用模块化设计实现换线快,兼容性好,成本低,易维护。

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自动化测试线体汇集驱动技术,传感技术,控制技术,人机接口技术,网络技术,是当今行业发展趋势,采用自动化机械手臂搭配机器视觉系统实现产品取放以及简单装配等动作,整条线体实现组装,测试,包装无人化操作,线体自动化程度高,对减人增效提高企业形象有着积极意义,但线体成本高同时对维护人员技能要求高。

以下为自动化测试线体,具备自动点胶、自动贴散热片,机械手进行取放板操作,并配合自动化测试机柜完成整个测试动作,测试完成后机械手取板放入包装箱内。

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自动化化测试线体,机械手进行取放板操作,并配合自动化测试机柜完成整个测试动作。

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模块化测试针床,配合测试机柜使用,根据不同产品定制,换模简单方便。

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ICT自动在线测试仪

现代电子企业必备的PCBA生产的测试设备。是标准的单板测试手段,通过对单板上电子元器件及电路进行测试,可以发现PCBA上的明显不良和潜在的电子性能不良,使用ICT能够极大地提高生产效率,降低生产成本。ICT测试还能发现PCBA设计上的缺陷并把结果反馈给研发部门分析改进单板设计,能够提高产品可靠性,使品质更完善,推动整个公司产品设计更加合理规范,提高企业形象。

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FCT:

功能测试通过自动化测试平台自动判定测试结果并生成EXCEL表,测试结果上传系统。

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五、三防漆

三防漆是一种特殊配方的涂料,用于保护线路板及其相关设备免受环境的侵蚀。三防漆具有良好的耐高低温性能;其固化后成一层透明保护膜,具有优越的绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕等性能。

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在现实条件下,如化学、震动、高尘、盐雾、潮湿与高温等环境,线路板可能产生腐蚀、软化、变形、霉变等问题,导致线路板电路出现故障。

三防漆涂覆于线路板的表面,形成一层三防的保护膜(三防指的是防潮、防盐雾、防霉)。

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在诸如含化学物质(例如:燃料、冷却剂等)、震动、湿气、盐喷、潮湿与高温的情况下未使用三防漆的线路板可能被腐蚀、霉菌生长和产生短路等,导致电路出现故障,使用三防漆可保护电路免受损害,从而提高线路板的可靠性,增加其安全系数,并保证其使用寿命。

另外,由于三防漆可防止漏电,因此允许更高的功率和更近的印制板间距。从而可满足元件小型化的目的。

三防漆工艺的规范和要求

喷涂要求:

1、喷漆厚度:漆膜厚度控制在0.05mm-0.15mm。干膜厚度25um-40um。

2、二次涂覆:为确保高防护要求产品的厚度,可等漆膜固化后进行二次涂覆(根据需求确定是否进行二次涂覆)。

3、检查修复:目测检查涂覆后的电路板是否达到质量要求,并针对问题进行修复。如:插针及其它保护区沾三防漆,可用镊子夹脱脂棉球或干净棉球蘸洗板水将其擦洗干净,擦洗时注意不可将正常漆膜洗掉。

4、元器件更换:漆膜固化后,如要更换元件器,可按如下操作:

(1)用电铬铁直接焊下元件,然后用棉布蘸洗板水清洁焊盘周围物质。

(2)焊接替代元器件。

(3)固用刷子蘸三防漆刷涂焊接部位,并使漆膜表干固化。

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操作要求:

1、三防漆工作场所要求无尘清洁,无灰尘飞扬,一定要有良好的通风措施,并禁止无关人员进入。

2、操作时要佩戴好口罩或防毒面具、橡胶手套、化学防护眼镜等防护器具,以免伤害身体。

3、工作完毕后,要及时清洗使用过的工具,并将装有三防漆的容器封闭、盖严。

4、对电路板应做好防静电措施,不可将电路板重叠放置,涂覆过程,电路板要水平放置。

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质量要求:

1、电路板表面不能有流漆,滴漏现象,毛刷涂漆时注意不可滴漏到局部隔离的部分。

2、三防漆层应平整、光亮、薄厚均匀,将焊盘、贴片元件或导体表面保护好。

3、漆层表面和元件不能有气泡、针孔、波纹现象、缩孔、灰尘等缺陷和外来物,无粉化、无起皮现象,注意:漆膜未表干前,不可随意碰触漆膜。

4、局部隔离的元件或区域不可涂覆三防漆。

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不可涂覆三防漆的部分和器件

1、常规不可涂覆器件:漆大功率散热器,散热片,功率电阻,大功率二极管,水泥电阻,拔码开关、电位器(可调电阻),蜂鸣器,电池座,保险丝座,IC座,轻触开关,继电器等类型的插座、排针、接线端子及DB9、插式或贴片式发光二极管(非指示作用)、数码管,接地螺丝孔。

2、由图纸规定的不可使用三防漆的部分和器件。

3、由《不可三防元件(区域)目录》明细中的规定不可使用三防漆的器件。

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规定中的常规不可涂覆器件需进行涂覆作业的,可由研发部门指定要求或图纸标注进行三防涂覆即可涂覆。

三防漆喷涂工艺的注意事项

1、PCBA必须做有工艺边且宽度不能小于5mm,方便上机走轨道。

2、PCBA板长宽最大限度为410*410mm,最小限度为10*10mm。

3、PCBA贴装的元器件高度最高限度为80mm。

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4、PCBA上元器件喷涂区域与非喷涂区域最小距离为3mm。

5、彻底的清洗可确保腐蚀性的残余物被完全清除,并使三防漆很好地粘着在线路板表面。漆厚度0.1-0.3mm之间为宜。烘板条件:60°C,10-20分钟。

6、在喷涂的过程中,有些元器件是不可以喷涂的,比如:大功率带散热面或散热器元件、功率电阻、功率二极管、水泥电阻、拨码开关、可调电阻、蜂鸣器、电池座、保险座(管)、IC座、轻触开关等。

电路板三防漆返修介绍

电路板需要返修时,可以将电路板上的昂贵元件单独取出来,丢弃其余部分。但更常用的方法是——去除电路板上全部或局部位置的保护膜,逐一更换损坏的元器件。

去除三防漆保护膜时,要确保不会损害元件下面的基板、其他电子元器件、返修位置附近的结构等。而保护膜的去除方法,主要包括:使用化学溶剂、微研磨、机械方法和透过保护膜拆焊。

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使用化学溶剂是最常用的去除三防漆保护膜的方法,它的关键在于要去除的保护膜的化学性质和具体溶剂的化学性质。

微研磨是利用喷嘴喷出的高速粒子,“研磨”掉电路板上的三防漆保护膜。

涂覆AVI:

自动AV光学检测:自动UV光学检测设备,主要应用于三防漆涂覆后的缺陷检测。PCB经过三防漆涂覆后并从固化炉中传送至自动AVI中,通过上下两个高精度相机,对同一块PCB板步进拍照,利用UV光源和编程参数判定涂覆效果,可检测多涂、少涂、异物、气泡等缺陷。设备的使用,可有效降低作业人员的视觉疲劳,提升产品质量。

   

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目前电子产品越来越小型化,系统类单板0201已开始大量应用,此时会有大量的产业化信息需要规避,譬如产品焊接时如果布局时接插件较多,尽可能多的布局在一面过波峰,因为波峰只能过一面,另一面的只能手焊;贴片电池附近尽可能不布局小器件,一旦需要维修烙铁头下去就有放电风险;小器件离板边距离BOT保持在5mmTOP面保持在3mm以上,因为单板需要过炉和割板;插件器件选型尤其重要,目前小批量生产均需要手工成型,对器件的加工要求尽可能降低,选用标准器件为佳。

综上所述,希望能给研发人员一个面上的大致理解,目前研发人员实际生产过程了解不足,尤其电子产品生产均只能采用一线的劳务或临时用工性质,流动性大技能不足,需要有感性的认识还需要生产现场实践。以上仅供研发和计划部门人员参考。(全文完)

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