逆变焊接电源的发展及其可靠性研究_吴祥淼

收稿日期:2000-11-20

作者简介:吴祥淼(1975-),男,浙江温州人,博士,主要从事逆变电源、电阻焊设备、焊接过程智能控制的研究工作。逆变焊接电源的发展及其可靠性研究

吴祥淼,黄石生,王志强,方　平,薛家祥

(华南理工大学机电工程系焊接中心,广东广州510640)

摘要:从功率器件、磁性材料、控制方式及智能控制方法等方面的发展介绍了逆变焊接电源的发展,并就逆变焊接

电源设计中存在的问题进行了探讨。

关键词:逆变焊接电源;可靠性

中图分类号:TG434.1 文献标识码:A 文章编号:1001-2303(2001)02-0008-05

The development and reliability research of welding inverter

WU Xiang -miao ,HUANG Shi -sheng ,W ANG Zhi -qiang ,FANG Ping ,XUE Jia -xiang

(Welding Center ,Dept .of Mechatronic Engineering ,South China University of Technology ,Guangzhou 510640,China )

A bstract :In this paper ,the develop ment of welding inverter is introduced in the field of the power s witch device ,magnetic materials ,control means and intelligent control .The reliability of the welding inverter is also covered .Key words :welding inverter ;reliability

前　言

21世纪的人类社会正经历着以计算机技术、网络技术、信息技术、电力电子技术、智能控制技术等为代表的技术新变革。它们带动了各个科学技术领域的高速发展,各学科的研究方向和方法有了质的变化。焊接作为一门交叉性强、应用广的边缘学科,它所受到的影响是巨大的。新技术的发展不仅为焊接学科带来了机遇,还使焊接学科面临着新的挑战。铝合金、钛合金等高强、难焊材料大量应用,焊接结构件朝着质量轻、体积小、强度高的方向发展;微电子技术、航天工业等领域要求焊接飞溅小、焊接过程稳定、质量可靠,对焊接电源及技术提出了新的要求。

1　逆变焊接电源的发展

80年代以来各种自关断器件不断涌现,功率开关器件的性能不断完善、价格不断下降,各种功率器件的驱动、保护模块不断更新。弧焊逆变器从晶体管弧焊逆变器发展到场效应晶体管弧焊逆变器,然后发展到I GBT 弧焊逆变器。国际上著名的焊接设备公司,如瑞典的E SAB 公司,日本的大阪变压器

厂,美国的MILLER 、LINC ON 公司等等,都将逆变焊机作为主流产品。美、日、欧之间对逆变焊机市场的争夺十分激烈[1]

。

我国目前生产的逆变焊机种类繁多,用晶闸管、晶体管、场效应晶体管和I GBT 等功率开关器件制成的弧焊逆变器广泛应用于手弧焊、TIG 焊、MI G 焊、C O 2焊、空气等离子切割等领域。目前,IGB T 弧焊逆变器是发展的主流,其产品的可靠性有了很大的提高,已逐渐推广在生产中应用。我国市场上出售的逆变焊机以中小功率居多,大功率弧焊逆变器的开发仍然是个难题。国内的逆变电源无论是产品还是技术研究与国外相比还有一定的差距。

逆变技术应用于焊接另一领域是电阻焊电源。逆变式点焊机焊接变压器小,控制精度高,可用于要求很高的精密焊接,发展潜力很大。自从80年代中期出现了逆变式点焊机以来,日本、美国等国家先后推出逆变式电阻焊机产品,并应用于汽车、家电、电子行业,建立起以逆变点焊机器人为主的汽车车身焊装线,使逆变式电阻点焊机进入实际应用阶段。目前,逆变电阻焊机主要用于中小功率焊机及点焊钳。小功率的逆变点焊机在电子工业中的应用较

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多。在国内,目前逆变电阻焊电源的发展并不成熟,仍有待于进一步的研究与开发。

逆变式焊接电源体积小、质量轻、节能省材,由于工作频率高,具有很高的响应速度,易于实现复杂的输出特性,改善焊接工艺。所以将来无论自动、半自动焊接设备,还是专用成套焊接设备的配套电源都必将更广泛地采用逆变焊接电源。

2　逆变焊接电源相关技术的发展

焊接是一门涉及面很广的边缘学科。逆变焊接电源技术的发展跟电力电子技术、控制技术、材料学科的发展关系密切。逆变焊接电源的发展及研究主要集中在以下几个方面。

2.1　功率开关器件的更新换代

功率开关器件是弧焊逆变器的核心器件,对逆变电源的电路设计、性能有很大的影响。功率开关器件的不断发展和完善为弧焊逆变器的更新换代提供了保证;功率器件的多样化发展为开发各种容量、特性的逆变焊机提供了丰富的选择。性能好、可靠性高的开关器件将大大地简化逆变电源的电路设计,解决目前大功率逆变焊机的设计难点,提高逆变电源的可靠性。功率器件的发展水平是研究弧焊逆变器的主要考虑因素之一。

从器件的发展趋势来看,晶闸管与晶体管式弧焊逆变器将退出市场,并完全被I GBT式所替代;高频,中、小容量的MOSFE T逆变电源还具有一定的市场;IGBT已成为弧焊逆变器发展的主流器件。当前,功率开关器件正朝着高压大容量化、集成化、全控化、高频化和多功能化的方向发展。

2.2　磁性材料的发展

高频弧焊逆变器中使用的磁性器件有许多新的特点,激磁电流可能是非正弦的,磁化不一定对称。在某些电路中需加去磁措施。在高频下运行的磁性器件材料,结构、模型,设计、工艺,损耗、发热等多方面的问题,尚需探索研究。在弧焊逆变器中,尤其在大功率弧焊逆变器中工作的高频变压器,其漏感、损耗及电路工作时磁化的不对称等,对变压器的要求很高;加上体积小、结构紧凑,变压器的温升将是一个很大的问题。此外,高频变压器还是个很大的干扰源,其工作状态影响到开关管乃至控制电路的工作状况。变压器的设计一直是弧焊逆变器的研究重点之一。

磁性材料的选择要考虑逆变电源的工作频率、结构设计和成本,必须根据具体的情况作出合理选择。铁氧体的价格相对较低,制造工艺也较为成熟,是弧焊逆变器中应用最广泛的一种磁性材料。但其饱和磁通密度低,温度特性不好,居里温度低且易碎,制造大规格的磁心有一定困难,不适于超高频、超大功率的逆变器。非晶和微晶合金的价格较高,而且U型磁心的磁感应强度大大降低,环形磁心绕制线圈比较困难,在国内弧焊逆变器中的应用还较少。在大功率逆变电源的饱和电感、磁缓冲器(也称尖峰抑制器)和电流互感器等体积较小、要求高的场合,从设计和经济的角度考虑,可采用非晶或微晶纳米软磁材料。非晶材料和微晶纳米材料其电阻率高、温度系数小、矫顽力小、损耗小,是高频变压器的理想材料。随着非晶和微晶合金性能的提高、成本的下降,它们将会在弧焊逆变器中得到更加广泛的应用[2]。

2.3　功率器件控制方式的发展

弧焊逆变器的开关器件控制中,主要有以下方式可供选择:

(1)脉宽调制硬开关控制。电路采用固定逆变频率、调节占空比的方式,强迫开关器件在高电压下开通、大电流下关断。PW M(脉宽调制)控制逆变电源控制电路简单可靠,易于设计不同的电源外特性,容易实现电压和电流的大范围无极平滑调节,具有良好的电气性能和动态特性,是目前应用得较为成熟的一种控制方式。缺点是在开关器件开通和关断期间,具有较大的电流冲击和电压应力,开关损耗大。因而硬开关电路的工作频率一般不会很高。另外,过高的电压和电流变化率,使电磁干扰(E MI)和射频干扰(RFI)大大增加,影响电源电路工作的可靠性并对周围设备造成电磁污染。

(2)频率调制谐振电路。最初的频率调制谐振电路是为了解决晶闸管不能自动关断的问题,采用固定脉冲宽度、调节逆变频率的方式,通过谐振换流,控制弧焊逆变器的输出特性。80年代中期,频率调制谐振技术被用来克服脉宽调制硬开关电路的缺点。在采用全控型开关器件的弧焊逆变器中,应用电感电容网络的谐振原理,迫使功率开关器件的电流或电压按正弦规律变化,实现器件的零电压或零电流开关。器件的开关损耗、电流应力和电压应力小。但由于对负载的变化适应性差,开关频率的大范围变化导致滤波器、变压器难以优化,难以获得大功率的输出。频率调制谐振已渐渐被软开关

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PWM控制技术替代。

(3)软开关脉宽调制变换器技术。PW M软开关仅在功率器件的换流期间应用谐振原理,实现功率器件的零电压或零电流开关,其他大部分时间采用恒频脉宽调制方式,完成对电源输出电压或电流的控制。将器件的换流过程和能量转换、控制过程分时加以区别处理。该电路综合了脉宽调制硬开关电路和频率调制谐振电路的优点,同时又克服了两者的缺点,应用前景非常广阔,是目前研究的热点和主流。

2.4　自动化及智能控制技术的应用

计算机技术的成熟和普及使弧焊逆变电源的控制变得容易和灵活,既能对外特性进行控制,还可兼顾动特性。弧焊逆变电源的功能和操作也变得简单、丰富,可以实现人机对话、参数自动优化、存储、故障分析及焊机状态的自动监控,从而实现整个系统的协调运作,最终实现无人监控的自动化运行。智能电源已成为未来电源的发展方向。焊接电源的群控技术也被提上日程,实现多台焊机的集中监控,使焊机能够更有效、安全地运行。

弧焊逆变电源是个多输入、多输出、强耦合、非线性的时变系统,很难建立准确的数学模型或用确定的物理参数来加以描述。经典控制和自适应控制对不确定因素和高度非线性问题的适应能力差,建模时使用很多的假设条件,模型的精度、准确度和适应性较差。智能控制系统主要利用人的经验、知识和推理技术以及控制系统的某些信息和性能得出相应的控制动作,不需要精确的数学模型,因而在不确定性、非线性过程的控制中具有更好的鲁棒性。目前,运用得较成熟的智能控制方法有专家系统控制、模糊控制和神经网络控制等3种。

专家系统是利用控制理论的专业知识和经验,采用人工智能专家系统的知识表示及推理技术得出控制动作的控制系统。但是,专家系统需要有充分的控制知识和被控过程的数据,且学习较慢,难以满足快速时变系统的实时控制要求。目前,它在弧焊逆变器的设计、建模、仿真、波形控制中运用得较多[3]。

模糊控制吸取了人的思维具有模糊性的特点,使用隶属函数、模糊关系、模糊推理和决策等工具得出控制动作。但模糊规则的建立依赖专家知识和经验,在研究不成熟的领域较难应用。其自身的学习能力差,在较复杂的不确定控制中往往精度较低,控制效果不理想。模糊控制是目前应用比较广的一种智能控制方法,在焊接质量控制、焊缝跟踪和外特性控制方面取得了较大成果。运用模糊控制可以获得焊机的恒流输出,这在电阻焊电源的应用中尤其成功。结合单片机控制,可以实现包括补偿电极磨损、焊点分流、网压变动等干扰因素的影响,实现焊点质量稳定控制的效果。

神经网络控制是研究和利用人脑的某些结构和机理以及人的经验和知识对系统的控制。它具有很强的非线性映射功能;容错能力强,而且信息并行处理,控制速度快;有很强的自学习能力,甚至在数据不完备的情况下,仍能学习到模式的变化,这在经验、数据不完备的情况下,尤有意义,可建立控制“黑箱”。神经网络控制较多地用于焊缝质量控制的建模及焊接过程的控制。动态神经网络还用于点焊质量的动态控制,建立电参数与熔核质量间的动态模型[4]。

3　存在问题与设计难点

逆变焊接电源是一种复杂的大功率电力电子装置,目前市场上的逆变式焊接电源弧焊逆变器普遍存在可靠性差、返修率高的问题,经常发生功率电子器件损坏等恶性故障[5]。可靠性问题将阻碍逆变焊机的推广应用。

3.1　开关器件的安全工作

开关器件质量、容量的选择及工作状态将直接影响弧焊逆变器工作的稳定性和可靠性。选择器件时应留有一定的工作余量,在考虑经济效益的条件下,尽量选择容量大、开关时间小的器件。开关器件最好在标定的额定电流值以下运行,否则,任何情况的电路波动引起的电流和电压尖峰将损坏器件。此外,设计电路和选择器件时要注意额定电流的标定温度,随着温度的升高,器件的载流能力将大大下降。

大功率开关器件是比较敏感和脆弱的电子器件,对工作条件的要求比较严格。必须对电路进行优选和精确设计并设计各种保护和辅助电路。逆变焊接电源要求具有快速的过流和过压保护电路,而器件承受过流能力一般较差,I GBT器件过流超过10μs就会损坏;电路中还应有各种吸收电路,保护器件免受电流、电压尖峰的冲击。此外,改善电子器件工作条件的最有效的方法是从电路设计上寻找出路。如采用目前电力电子领域近期兴起的谐振技

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术、软开关技术,降低功率电子元件的开关损耗,减小开关过程中的电流应力和电压应力。通过改变电路的工作方式来改善电力电子器件的工作环境,提高焊接逆变电源的可靠性。

另外,在功率变换电路中,单个功率器件虽然在高电压阻断和大电流导通的双稳态方面是一致的,但在性能及具体的工作参数上还是有差异的。如果仅仅了解它们的“通态电阻近似为零,断态电阻可视为无穷大”,以此来分析电路的基本波形,设计宏观参数是可以的,但对于实际工作情况,尤其分析它们的失效机制或损坏机理,还必须深入了解这些功率器件的不同开关原理和工作特点。在大功率电源并联输出的场合,由于存在开关管的均流问题,尤其要注意开关管性能不一致造成的影响。

3.2　逆变电路的高频效应

可靠性固然与弧焊逆变器工作负载变化大、工作条件恶劣、要求较高的适应性有关。但片面地追求高的开关频率,对高频电路干扰认识不够,控制电路可靠性不足,也是影响可靠性的重要因素。

功率开关器件在开通和关断过程中存在开关损耗,开关损耗随频率提高而线性增加。过高的逆变开关频率使开关损耗增大,开关损耗大导致开关器件的结温升高,使得开关器件不能在额定电流、电压容量条件下运行。同时,在过高的开关频率情况下,电路中的分布电感和分布电容对电路的影响加大,使开关器件的开关过程恶化。在高频状态下,开关器件本身的极间电容成为重要的影响因素,尤其对MOSFE T、IGB T这类采用门极绝缘栅结构的器件来说,其极间电容较大,因此,引起的损耗和密勒效应

较为严重。在高压开通时,1

C U2的电容能量被开

关器件本身吸收和损耗,使开关器件温升增加。当极间电容电压转换时,d v/d t会耦合到驱动信号中,从而产生干扰,在开关器件关断时产生小尖峰,严重时会使开关器件误导通。此外,高的开关频率使变压器、电抗器等磁性元件的铜损和铁损大为增加,如果开关频率接近分布电容和分布电感的谐振频率时,形成振荡会干扰弧焊逆变器的正常工作。而且电路中的电感、电容和电阻随频率的增加,其特性也会变化,导致电路工作状况恶化。

3.3　控制电路的抗干扰措施

弧焊逆变器的控制电路要完成数据采样、程序控制和电源外特性控制等功能。控制电路的稳定与否,是保证逆变器可靠工作的关键因素之一。在控制电路印刷电路板的设计中应合理布线,地线尽量宽,输入和输出信号线应避免交叉,平行导线要保持一定的距离,在各个IC芯片的电源输入端跟地之间接去耦电容,以消除脉冲电流对芯片的干扰。对波形畸变和振荡要采取抑制措施。控制电路的电信号属于弱电,因而要注意跟主电路的隔离,防止主电路中的高频强电信号通过驱动电路耦合串入控制电路。信号传输线尽量短,并远离变压器等大功率器件,尤其是驱动开关器件的信号传输线,应采用双绞线。弧焊逆变器本身对控制电路来说就是一个强大的干扰源,在高频主电路的设计中要采用抗E MI的RFI措施,控制电路最好用封闭的金属盒屏蔽。

3.4　功率变压器及系统散热设计

高频变压器是弧焊逆变器的关键部件,其工作稳定与否直接影响到电源功率的输出及电路的安全工作。变压器设计要考虑温升和漏感的问题,应尽量选择高频损耗低、矫顽力低、磁导率高、工作温度范围宽的磁性材料。此外,要保障变压器的通风通道,提供足够的散热条件,防止变压器磁心发热。最好采用抽风式风扇冷却。

在弧焊逆变器研制中,要有整机全面保护的设计概念。其指导思想是:根据实际环境下逆变焊机可能出现的工作状态,以及一些偶然因素,进行充分考虑并设计完善的保护措施,同时又避免过分复杂和灵敏。主要有输入过欠压保护,器件的过流、过压和过热保护,整机控制逻辑保护等,以提高整机和器件的可靠性[6]。

4　结论

逆变焊接电源已成为焊接电源技术发展的方向。由于焊接技术的广泛应用及工作条件的特殊性,其涉及的学科较多,焊接电源的设计需要相关学科的支持。计算机技术、网络技术、控制技术、电力电子技术及相关学科的发展为逆变焊接电源的技术发展和应用带来了新变革。焊接电源工作条件恶劣,制造技术也较复杂。各种控制技术在逆变焊接电源设计及控制中的应用还处于发展的阶段,其应用的方式也是多种多样的。焊机的稳定性、可靠性及焊接质量将会是检验各种控制应用效果的最终标准。逆变焊接电源跟智能技术相结合的智能型的焊接电源是电焊机的发展趋势。

(下转第19页)

进行了尝试性试验。试验结果和预计的结果相同,

即遗传算法的结果与适应度选择、染色体编码有着直接关系,结果的优良程度也取决于迭代次数。因此,在这些方面需要进一步地改进和喷焊试验工作。

由于我们对适应度与染色体编码带有初试性,故得到的结果并非最优,但大致趋于优化,可见遗传算法对于热喷涂的参数还是可行的。

在遗传算法的参数寻优过程中,每一代参数种群以及它们各自的适应度都可记录在硬盘中,从中得出最好的参数种群,进而实现了电弧喷涂的自适应控制。

5　实验结果

我们对改进的控制系统进行了电弧喷涂对比试验[1]。喷涂试验的焊接电压为20～30V、焊接电流为180～300A、压缩空气为0.58MPa、空载电压为38V,对控制参数电源PID调节的比例放大YK p(数值变化1～10)、积分YK i(数值变化1～10),送丝PID调节的比例放大SK p(数值变化1～10)、积分SK i(数值变化1～10),对喷涂过程的控制工艺参数进行了参数优化选择。喷涂试验结果如图6所示。其中图6a为原控制系统获得的电流、电压采样结果,图中的电流波峰为短路过渡时焊丝爆断产生的电流骤升,出现大颗粒涂层。图6b为自适应控制系统喷涂的采样结果,图中的电流和电压值保持恒定,喷涂过程稳定,喷涂颗粒均匀细小,涂层质量好。

6　结论

(1)通过对原有电弧喷涂单片机PID控制系统增加电流反馈环节和建立PC机同单片机串行通讯环节,达到在线修正控制参数的目的

。

原系统喷涂弧压和电流采样

b　系统优化后弧压和电流采样

图6　原系统及系统优化后的弧压和电流采样

(2)采用遗传算法寻优求电源调节YK p、YK i和送丝调节SK p、SK i最优值,实现了电弧喷涂系统的自适应控制。

(3)试验结果表明,对原有电弧喷涂系统在硬件和软件方面的功能进行了扩充和改进,通过自适应控制,获得了优质喷焊涂层。

参考文献

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法探讨[J].甘肃工业大学学报,1999,25(2):1-4. [2]　李鹤歧,刘　嘉,常　峰.电脑控制电弧喷涂设备研制

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(上接第11页)

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通孔回流工艺

穿孔回流焊是一项国际电子组装应用中新兴的技术。当在PCB的同一面上既有贴装元件，又有少量插座等插装元件时，一般我们会采取先贴片过回流炉，然后再手工插装过波峰焊的方式。但是，如果采取穿孔回流焊技术，则只需在贴片完成后，进回流炉前，将插件元件插装好，一起过回流炉就可以了。通过这项比较，就可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性。首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，在费用上自然可以节省不少。同时也减少了所需工作人员，在效率上也得到了提高。其次是回流焊相对于波峰焊，生产桥接的可能性要小得多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊技术相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，穿孔回流焊技术是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。但如果要应用穿孔回流焊技术，也需要对器件、PCB设计、网板设计等方面提出一些不同于传统工艺的要求。 a)元件：穿孔元件要求能承受回流炉的回流温度的标准，最小为230度,65秒。这一过程包括在孔的上面涂覆焊膏（将在回流焊过程中进入孔中）。为使这一过程可行，元件体应距板面0.5毫米，所选元件的引脚长度应和板厚相当，有一个正方形或U形截面，（较之长方形为好）。 b)计算孔尺寸完成孔的尺寸应在直径上比引脚的最大测量尺寸大0.255毫米（0.010英寸），通常用引脚的截面对角，而不包括保持特征。钻孔的尺寸比之完成孔再大0.15毫米（0.006英寸），这是电镀补偿，这样算得的孔就是可接受的最小尺寸。 c)计算丝网：（焊膏量）第一部分计算是找出焊接所需的焊膏量，孔的体积减去引脚的体积再加上焊角的体积。（需要什么样的焊接圆角）。所需焊接体积乘以2就是所需焊膏量，因为焊膏中金属含量为50%体积（以ALPHA 的UP78焊膏为例）。丝印过程中将焊膏通过网孔印在PCB上，由于压力一般能将焊膏压进孔中0.8毫米（当刮刀与网板成45度角时）。我们计算进入孔中焊膏的体积，从所需焊膏量中减去它就得到在网孔中留下的焊膏的体积。这一体积除以网板的厚度就可以求出网孔所需的面积了。 d)网板设计：网板的位置将取决于以下几个因素： 1、网孔的一边到孔中心的最小距离要求等于钻孔半径。 2、网孔总是比焊盘要大，所以焊膏将涂在阻焊层上，回流焊后确认不会有焊膏残留在阻焊盘上，网孔的边要求笔直，因为当回流焊过程焊膏进入孔中，将不会有焊膏在表面进行回流焊。 3、器件底面的下模形状有设计限制，下底面和丝印的焊膏之间需要有0。2毫米的空间。（在设计中必须包含） 4、在插座上，许多网孔提供笔直和窄的丝印，所以元件定位和在穿孔插座旁的测试点要留下一定的空间给焊膏层。 5、一般元件比如晶振，在元件下有足够的空间满足丝印需要的面积，这意味着将没有必要将焊膏涂覆在元件的外部。 e)元件管脚的准备：管脚有一个正确的长度非常重要，当它们进入这一过程之前它们必须被预先剪切以达到比板厚多1.5毫米的条件。所有的引脚尺寸和网孔尺寸的变动偏差都将会被焊接圆角的量所包含，所以一些变动会体现在焊接圆角的高度变动上。回流炉的温度曲线要求设置成：在4.5分钟内平滑提升到165+20度，从165～220+5度只经过一个温区，在220+5度保持50秒。 f)焊接：由于实际原因，当穿孔回流焊时总是有焊膏的变动，所以设计有一个焊接圆角，可以解决一系列变

波峰焊十大缺陷原因分析及解决方法

波峰焊十大缺陷原因分析及解决方法波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的，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”，其主要材料是焊锡条。下面小编为大家分析下线路板波峰焊接后常见缺陷及解决办法：一、元件脚间焊接点桥接连锡原因：桥接连锡是波峰焊中个比较常见的缺陷，元件引脚间距过近或者波不稳都有可能导致桥接连锡，可能原因如下，焊接温度设置过低，焊接时间过短，焊接完成后下降时间过快，助焊剂喷涂量过少。般这种情况下要检查波和确认焊接坐标是否正确，可以通过提高焊接温度或预热温度，提高焊接时间，增加下降时间，提高助焊剂喷涂量的方法来改善。二、线路板焊锡面的上锡高度达不到原因：对于二以上产品来说这也是个比较常见的缺陷，般来讲些金属材质的大元件如电源模块等，由于他们大多与接地脚相接散热较快上锡困难，当然般上锡高度标准会有相应的放松。除此外焊接温度低，助焊剂喷涂量少，波高度低都会导致上锡高度不够。提高预热和焊接温度，多喷涂些助焊剂等可以解决问题。三、线路板过波峰焊时正面元件浮高原因：元件过轻或波抬高会导致波将元件冲击浮高上去，或者在插装元件的时候元件没有插到位，轨道速度过快或不稳导致元件歪斜抬高。可以制作夹具将原件压住，由于夹具的吸热可能需要提高预热或焊接温度。推荐阅读：再次焊锡产生的不良原因四、波峰焊接后线路板有焊点空洞原因：元件引脚太短尚不能伸出通孔或元件引脚横截面被氧化不上锡，可以加喷助焊剂。五、波峰焊接后焊点拉原因：这是个和桥接样发生频率较高的缺陷种类，预热和焊接温度过低，焊接时间太短会导致拉的发生。六、波峰焊接后线路板上有锡珠原因：有锡珠时要检查助焊剂的质量或者板子表面是否沾上锡膏，助焊剂中含水在焊接时会炸裂导致锡珠。

水下焊接与切割技术应用及发展研究

水下焊接与切割技术应用及发展研究刘海滨1，陈晓强2 1．青岛市锅炉压力容器检验所，山东青岛266071； 2．海军潜艇学院防险救生系，山东青岛266071）摘要：简述了水下焊接与切割的发展及应用情况，以供参考交流。关键词：水下焊接；水下切割；发展；应用水下焊接与切割技术目前已广泛用于海洋工程结构、海底管线、船舶、船坞及港口设施等方面。近年来，随着海洋事业的发展，水下焊割技术在我国沉船打捞、港口码头、江桥和水库建设中发挥着越来越重要的作用。 1水下焊接 1.1水下湿法焊接水下湿法焊接最早出现在1917年，英国海军造船所采用水下手工电弧焊对船舶的铆接接缝及铆钉的漏水部分进行焊接止漏。由于此方法具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应强等优点，逐步在海洋钢结构如海底管道、海洋平台、跨海大桥等工程中得到应用。目前我国使用的水下湿法焊条主要有两类，即钛钙型和铁粉钛型，主要是上海东亚焊条厂生产的Ts202，华南理工大学等单位开发的 TS203和天津焊条厂生产的TsH-1。最近洛阳船舶材料研究所又研制出Ts208水下焊条（针对Q345），实验证明具有良好的力学性能和工艺性能。国外水下焊条主要有英国Hydroweld公司开发的HydrowldFs、

美国专利的水下焊条7018′s、德国Hanover大学开发的双层自保护药芯焊条等。水下湿法焊接中除了使用焊条外，还可以使用药芯焊丝作为连接填充材料，如华南理工大学开发的一种药芯焊丝微型排水罩水下焊接方法。英国TWI与乌克兰巴顿研究所成功开发了一套水下湿法药芯焊丝焊接的送丝机构、控制系统及其焊接工艺。另德国Hanoer大学实验采用双层保护的自保护药芯焊丝进行湿法水下焊接，药芯焊丝的造渣剂处于双层管状结构的内层，焊渣保护熔滴金属顺利过渡，外层形成气保护。尽管水下湿法焊接发展较快，但由于水介质及水深的影响，水下焊接重要结构件时还无法使用；大深度水下焊接的质量也无法保证。 1.2水下局部干法焊接水下局部干法焊接是吸取了湿法和干法焊接的优点而发展起来的水下焊接方法。由于此方法设备相对简单，适应性广，技术较易掌握，焊接接头较湿法焊接好，能够满足水下较重要工程结构的焊接，所以越来越为人们所重视，发展较快。局部干法焊接可分为干箱式焊接、干点式焊接、水帘式干法焊接、钢刷式水下焊接以及局部于法焊接、大型气罩法水下MIG/TIG焊接等。英国曾将此方法用于北海大陆架挪威海域，修复被冬季风暴破坏的Ekofisk钻井平台两根位于水深7m、直径3500mm的管子，焊后经磁粉探伤，没有发现缺陷。美国在水深12m处用此法修复采油平台管径406mm。的立管，焊后经水压试验，符合要求。在我国，水下空

通孔回流工艺解析经典版

通孔回流焊接的作用一.什么叫通孔回流焊接技在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂； PCB板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应高精密度电子组装技术的发展。为了适应这种高精密度表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技(THRThrough-holeReflow)，又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。该技术原理是在PCB板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊钢网模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性：首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，节省了人工费用，在效率上也得到了提高；其次回流焊相对于波峰焊，产生桥接的可能性要小的多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在生产效率、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司，20世纪90年代初已开始应用，但它主要应用于SONY自己的产品上，如电视调谐器及CDWalkman。通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。通孔回流焊最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触，同时，就算引脚和焊盘都能接触上，它所提供的机械强度也往往是不够大的，很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。尽管通孔回流焊可发取得偿还好处，但是在实际应用中通孔回流焊仍有几个缺点，锡膏量大，这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度，需要一个有效的助焊剂残留清除装置。通孔回流焊另外一点是许多连接器并没有设计成可以承受通孔回流焊的温度，早期通孔回流焊基于直接红外加热的回流焊炉子已不能适用，这种回流焊炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流通孔回流焊炉子，才有可能实现通孔回流，并且也得到实践证明，剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进，通孔回流焊也会越来越多被应用。影响回流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，将从多个方面来进行探讨。二．通孔回流焊接工艺的特点 1. 通孔回流焊与波峰焊相比的优点 (1)通孔回流焊焊接质量好，不良比率PPM(百万分率的缺陷率)可低于20。 (2)虚焊、连锡等缺陷少，返修率极低。 (3)PCB布局的设计无须像波峰焊工艺那样特别考虑。 (4)工艺流程简单，设备操作简单。 (5)通孔回流焊设备占地面积少，因其印刷机及回流炉都较小，故只需较小的面积。 (6)无锡渣问题。 (7)机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 (8)通孔回流焊设备管理及保养简单。 (9)印刷工艺中采用了印刷模板，各焊接点及印刷的焊膏量可根据需要调节。

波峰焊焊接桥连现象的分析和解决

波峰焊焊接桥连现象的分析和解决同行经常问我并列举波峰焊接焊接缺陷，是不是波峰焊焊接会存在这些问题呢？回答：波峰焊是器件焊接主要的设备，因为自动化程度高，相应对操作员的操作技术有更高的要求，一台经过调整后的波峰焊，焊接缺陷就很少，但如果PCB设计与助焊剂，锡条材质所影响的问题就要进行分析，所以整理了相关的文章给广大网友作参考。定义：桥连即相邻的两个焊点连接在一起，具体来说就是焊锡在毗邻的不同导线或元件之间形成非正常连接现象，随着元件引脚间距的变小及PCB 线路密度的提高，这种缺陷出现的几率逐渐增加。在波峰焊中，桥连经常产生于SMD 元件朝向不正确的方向、不正确的焊盘设计，元件之间的距离不足够远也会产生桥连。（注：桥接不一定短路，而短路一定桥接）成因：（1） PCB 板焊接面没有考虑钎料流的排放，线路分布太密，引脚太近或不规律；（2） PCB焊盘太大或元件引脚过长（一般为008～3mm），焊接时造成沾锡过多；（3） PCB 板浸入钎料太深，焊接时造成板面沾锡太多；（4） PCB 板面或元件引脚上有残留物；

（5） PCB 板面插装元件引脚不规则或插装歪斜，焊接前引脚之间已经接近或已经接触；（6）焊材可焊性不良或预热温度不够或是助焊剂活性不够；（7）焊接温度过低或传送带速度过快，焊点热量吸收不足。在SnCu 钎料中，由于流动性较差，对温度更为敏感，这种现象非常明显；（8）钎料被污染，比如Fe（铁）污染形成的污染物或钎料的氧化物会造成桥连现象。注：一定搭配的焊盘与引脚焊点在一定条件下能承载的钎料（锡膏）量是一定的，如果处理不当，多余的部分都可能造成桥连现象。防止措施：（1） QFP 和PLCC 与波峰成45°，钎料流排放必须放置特殊设计在引脚角上；（2） SOIC 元件与波峰之间应该成90°，最后离开波峰的两个焊盘应该稍微加宽以承载多余钎料；（3）引脚间距小于008mm 的IC 建议不要采用波峰焊（最小为0065mm）；（4）适当提高预热温度，同时考虑在一定范围内提高焊接温度（250oC→260～270oC）以提高钎料流动性，但注意高温对电路板造成损伤及对焊接设备造成的腐蚀；（5） SnCu 中可以添加微量Ni（镍）以提高钎料流动性；（6）采用活性更高的助焊剂；（7）减短引脚长度（推荐为105mm，并成外分开15°），减小焊盘面积。返修：桥连可用一种特殊的电烙铁来返修处理。先增加一点助焊剂到桥连的地方，加热钎料合金并且沿着引脚移走电烙铁，一直到焊角顶端提起，带走多余的钎料。通过移走焊

水下焊接安全操作规程 - 制度大全

水下焊接安全操作规程-制度大全水下焊接安全操作规程之相关制度和职责，水下的条件特殊,在水下进行电焊和气割的危险性大,必须采取特殊的安全防护措施。发生的工伤事故(1)爆炸。由于被焊割的构件内存在有化学危险品、弹药等,或焊割未经安全处理的燃料容器和管... 水下的条件特殊,在水下进行电焊和气割的危险性大,必须采取特殊的安全防护措施。发生的工伤事故 (1)爆炸。由于被焊割的构件内存在有化学危险品、弹药等,或焊割未经安全处理的燃料容器和管道,或气割过程中形成爆炸性混合气体等原因引起的爆炸事故。 (2)灼烫及窒息。炽热金属熔滴或回火造成的烧伤烫伤,以及由于烧坏供气管、潜水服等潜水装具造成的潜水病或窒息。 (3)电击。由于绝缘损坏漏电或直接触及电极等带电体引起的触电,或因触电痉挛引起的溺水二次事故。 (4)物体打击。水下结构物件的倒塌坠落发生挤伤、压伤、碰伤和砸伤等机械性伤亡事故。 (5)其他。如作业环境的不安全因素(像风浪等)引起的溺水事故。准备工作安全措施 (1)焊割炬在使用前应作绝缘、水密性和工艺性能的检查,需先在水面进行实验。 (2)水下焊割前应查明作业区的周围环境,调查了解作业区域的水深、水文、气象和被焊割物体的结构等情况。 (3)应当让潜水焊割工有一个合适的工作位置,禁止在悬浮状态下进行操作。 (4)潜水焊割工应备有话筒,以便随时和水面上的支持人员取得联系。不允许在没有任何通讯联络的情况下进行水下焊割作业。 (5)在水下焊割开始操作前应仔细检查整理供气胶管、电缆、设备、工具和信号绳。在任何情况下,都不得使这些装具和焊割工本身处于熔渣溅落和流动的路线上。 (6)水下焊割作业点所处的水流速度超过0.1~0.3m/s,水面风力超过6级时,禁止水下焊割作业。预防爆炸安全措施 (1)水下焊割工作前,必须清除被焊割结构内部的可燃易爆物质。 (2)凡是在水下进行立割时,即无论气体的上升是否有阻碍物,都应从上向下进行切割。 (3)进行密闭容器、储油罐、油管和储气罐等水下焊割工程时,必须先按照燃料容器焊补的安全要求采取技术措施(包括置换、取样分析化验等),然后方可焊割。 (4)为了防止回火可能造成的危害,除了在供气总管处安装回火防止器外,还应在割炬柄与供气管之间安装防爆阀。防爆阀由逆止阀和火焰消除器组成。预防触电安全措施 (1)潜水焊割工在水下接触的焊接设备和工具,都必须包敷可靠的绝缘护套,并应水密。 (2)电焊机必须接地,接地导线头要磨光,所有触点及接头都应进行抗腐蚀处理,以防受腐蚀。 (3)电极应彻底绝缘和防水,以保证电接触仅仅在形成电弧的地方出现。潜水焊割工进行水下焊割作业时必须戴干燥的绝缘手套或穿戴干式潜水服。 (4)在焊割作业时,电流一旦接通,切勿背向工件的接地点,把自身置于工作点与接地点之间,而应面向接地点,把工作点置于自身与接地点之间。

Pb-Free焊接技术革新----回流焊及通孔回流技术

Pb-Free焊接技术革新----回流焊及通孔回流技术招生对象－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－电子制造企业：生产工程师、制程工程师、工艺工程师、产品工程师、设备工程师、品质工程师、NPI工程师【主办单位】中国电子标准协会【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生【报名邮箱】martin#https://www.360docs.net/doc/734648388.html, （请将#换成@）课程内容－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－前言： " 无铅回流焊技术历经多年发展及工艺革新，宽泛成熟工艺窗口（PWI），针对于普通电子产品的成功焊接，大家一般能驾轻就熟。不过，对于QFN、CPS、POP、PiH、01005等特殊元器件焊接后的机械性能、电气性能；仍有许多技术难点、焊接工艺仍需再度优化工艺窗口及制程改善。通孔回流焊接THR（Through-hole Reflow）目前大多数PCBA通孔元件占比较少约5%~10%，通常采用波峰焊接、选择性波峰焊接、自动焊接机器人、手工焊以及压接等方法，

组装费用远远高于该比例，而且组装质量也不如回流焊接，因此通孔元件回流焊接日渐流行，不仅有利于提高生产效率及产品质量，同时带来工艺技术水平的提高和进步。不过有关通孔回流焊接PCB的DFM、网版开孔设计、载具工装、回流检测等技术，较多的实践层面问题，仍需多做工艺技术的交流与探讨、学习。 " 参加对象： " 电子制造企业：生产工程师、制程工程师、工艺工程师、产品工程师、设备工程师、品质工程师、NPI工程师军工单位、研究院所：工艺研究员、品质工程师、设计工程师、设备工程师、品质工程师；" 【温馨提示】：本公司竭诚为企业提供灵活定制化的内部培训和顾问服务，培训内容可根据您的需要灵活设计，企业内部培训人数不受限制，培训时间由企业灵活制定。顾问服务由业界顶尖顾问服务团队组成，由专人全程跟进，签约型绩效考核顾问服务效果，迅速全面提升企业工艺技术水平、产品质量及可靠性、成本节约！热诚欢迎您的垂询！课程大纲：第一讲： 1、焊锡原理基本概念理解 2、Reflow设备工作原理 3、Reflow的性能评估解析 4、Reflow温度曲线设定依据 5、Reflow Profile详解 6、焊锡熔化原理详解 7、焊锡不良之短路解析 8、焊锡不良之空焊解析第二讲：

水下焊接原理-水下焊接工作原理【详解】

水下焊接原理内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 水下焊接水下焊接由于水的存在，使焊接过程变得更加复杂，并且会出现各种各样陆地焊接所未遇到的问题，目前，世界各国正在应用和研究的水下焊接方法种类繁多，应用较成熟的是电弧焊。随着水下焊接技术的发展，除了常用的湿法水下焊接、局部干法水下焊接和干法水下焊接以外，又出现了一些新的水下焊接方法。但是，从各国海洋开发的前景来看，水下焊接的研究远远不能适应形势发展的需要。因此，加强这方面的研究，无论是对现在或将来，都将是一项非常有意义的工作。作用水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。干法焊接这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。局部干法焊接局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，其安全措施与湿法相似。

由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。湿法焊接湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在气泡中燃烧的。焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定，如图所示。要使焊条在水下稳定燃烧，必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药，并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡;浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难，其引弧电压要高于大气中的引弧电压，其电流较大气中焊接电流大15%~20%。水下湿法焊接与干法和局部干法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。运用 1、建议50平方以上专用焊线所有水线以下的和水下的电缆部件必须完全绝缘。 2、开始操作之前，检查所有电缆和连机器有无损坏了的绝缘。损坏的必须更换，有缺陷的要修理。 3、电缆的能力必须能满足工件的最大电流的要求。连机器的能力至少应该等于电缆的能力。 4、所有连机器必须紧固和彻底绝缘。所以水下连机器最后应该用橡胶袋紧紧藵住，以防电流损失。 5、要确定距离电焊钳十英尺以内的电缆是没有接头的。 6、这样布置接地电缆到工件，使潜水员的身体绝不会处于电焊条与焊接电路接地侧之间。 7、要保持电源电缆与焊接电缆分开。内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.

波峰焊工艺管控要点

1.目的保持工艺过程的稳定，实行对缺陷的预防。检验波峰焊制程是否符合产品的焊接质量要求，工艺制程管控按照此制程为依据。 2.范围本公司波峰焊所有生产的产品。 3.权责生产部：波峰焊操作人员负责执行监控; 工程部：工程师负责工艺制程编制，处理和调整生产过程中波峰焊不能满足控制要求等异常状况；监控锡料槽杂志的含量、送样检测成分、检测报告分析及异常处置。4.内容 4.1影响波峰焊接效果的主要因素（鱼刺图）元器件引线PCB

图形大小浸入状态湿度人际关系图形间隔退出状态振动社会状态图形密度喷流波形照明包装状态工作态度图形形状夹送倾角噪音搬运状态家庭状态图形大小浸入状态湿度人际关系图形间隔退出状态振动社会状态图形方向浸入时间存放技术水平安装方式压波深度心情波峰平稳度设计波峰焊接环璋储存和搬运操作者4．2波峰焊相关工作参数设置和控制要求 4．2．1波峰焊设备设置 1）定义：焊点预热温度均指产品上的实际温度，波峰焊预热温度设定值以获得合格波峰曲线时设定温度为准。 2）有铅波峰焊锡炉温度控制在235-245℃，测温曲线PCB板上焊点温度的最低值为215℃；无铅锡炉温度控制在255-265℃，PCB板上焊点温度的最低值为235℃。 3）如客户或产品对温度曲线参数有单独规定和要求，应根据公司波峰焊机的实际性能与客户协商确定的标准，以满足客户和产品的要求。 4）波峰焊基本设置要求： a.浸锡时间为：波峰1控制在0.3~1秒，波峰2控制在2~3秒; b.传送速度为:0.8~1.7米/分钟; c:导轨倾斜角度4-6度; d:助焊剂喷雾压力为0.3-0.6MPa，助焊剂容量在4.5L; e.针阀压力为2-4Psi; f:除以上参数设置标准范围外,如客户对其产品有特殊指定要求则由工艺工程师在产

通孔回流焊钢网开孔设计

通孔回流焊钢网开孔设计 .1 一般原则 .1 钢网锡膏量计算（1）焊点锡量体积上图为一个润湿良好的饱满焊点的典型形态，其体积计算如下： ?V焊点是元件焊点的体积，对于润湿良好的饱满焊点的体积计算如下： V焊点＝Vhole－Vlead＋2 ×Vfillet； ?Vhole是通孔（不包括元件管脚）的体积 Vhole＝×D/2×D/2×T； — D是通孔插装器件的插装通孔直径 — T为PCB的板厚 ?Vlead 是器件引脚所占通孔的体积对圆形引脚元器件：Vlead＝×d/2×d/2×T； — d是截面形状为圆形的通孔插装器件引脚直径 — T为PCB的板厚对方形或矩形引脚元器件：Vlead＝L×W×T； — L是截面为方形或矩形的通孔插装器件引脚长边尺寸 — W是截面为方形或矩形的通孔插装器件引脚短边尺寸 — T为PCB的板厚 ?Vfillet为上或下焊料焊接后脚焊缝的体积 Vfillet＝0.215×（R1×R1）×2 ×（0.2234×R1＋d/2）； — R1为脚焊缝的半径 — d是截面形状为圆形的通孔插装器件引脚直径，当截面为其他形状时，须将其换算为等效圆形面积的直径值。（2）锡膏量体积根据我司应用的锡膏的金属含量90％及助焊剂密度计算，形成最终焊点的总锡膏量的体积必须为焊点体积的2倍。焈形成焊点所需的总锡膏量V锡膏计算如下： V锡膏＝V焊点×2； — ×2是因为焊接后锡膏的体积收缩比近似为50％锡膏印刷之后的锡膏涂覆形态如下图所示：

由上图可知：焈V锡膏由钢网的开口体积V钢网和过孔内的填孔量V填孔量两部分组成，即： V锡膏＝V钢网＋V填孔量焈V填孔量是与PCB厚度，通孔的尺寸，刮刀的角度，类型，速度，压力有关的函数在我司印刷方向为0度，锡膏中金属含量为90%时，锡膏填孔比率R填孔比的方程为：R填孔比=72.45+11.86（刮刀类型系数）-12.44（刮刀角度系数）+1.89（印刷速度系数）+8.76（填孔尺寸系数）； V填孔量＝R填孔比××D/2×D/2×62mil。 — D是通孔插装器件的插装通孔直径 ?钢网锡膏量体积V钢网计算如下： V钢网＝V锡膏—V填孔量。注：所有的上述过程都已经由美国环球公司整合进其AART锡膏量预估和钢网设计评估软件中，在使用的过程中必须提供PCB，焊盘过孔尺寸，锡膏，刮刀，钢网厚度等基本信息。 .1 钢网开口面积对于各类截面形状和尺寸的管脚，特制定了在1.6mm，2.0mm，2.35mm三种PCB厚度下钢网设计时所需要的钢网体积表，请参见附录中的《穿孔回流管脚尺寸与钢网体积对照表》，可以依照按表所得的钢网体积和已定的钢网厚度，按下列公式确定钢网的开口面积。钢网开口面积＝钢网的体积V钢网╱钢网厚度。《穿孔回流管脚尺寸与钢网体积对照表》分别按照插装器件封装库设计规范与连接器器件封装库设计规范两种不同的焊盘设计方式分类，对于方形管脚和圆形管脚进行了钢网体积的计算。对于不按照两类封装库设计规范进行设计的焊盘类型，本对照表未一一包括在内。.2 钢网间隙和尺寸限制钢网开口之间的间隙及其开口尺寸限制如下图所示：钢网开口尺寸方面限制：为以通孔中心为分界点向各方向延伸的开口长度，如图所示c。钢网开口间隙：钢网开口与开口之间隙，如图所示a，b。具体要求如下：钢网厚度钢网开口间距a，b 开口尺寸限制c 7或8mils ≥15mils≤400mil 5或6mils ≥12mils≤400mil .1 钢网开口的几何形状

波峰焊常见焊接缺陷原因分析及预防对策

波峰焊常见焊接缺陷原因分析及预防对策 A、焊料不足：焊点干瘪/不完整/有空洞，插装孔及导通孔焊料不饱满，焊料未爬到元件面的焊盘上原因：a) P CB 预热和焊接温度过高，使焊料的黏度过低； b) 插装孔的孔径过大，焊料从孔中流岀； c) 插装元件细引线大焊盘，焊料被拉到焊盘上，使焊点干瘪； d) 金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中； e) PCB 爬坡角度偏小，不利于焊剂排气。对策：a) 预热温度90-130 C,元件较多时取上限，锡波温度250+/-5 C,焊接时间3?5S。 b) 插装孔的孔径比引脚直径大0.15?0.4mm，细引线取下限，粗引线取上线。 c) 焊盘尺寸与引脚直径应匹配，要有利于形成弯月面； d) 反映给PCB加工厂，提高加工质量； e) PCB的爬坡角度为3?7 Co B、焊料过多：元件焊端和引脚有过多的焊料包围，润湿角大于90 原因：a) 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度过大； b) PCB 预热温度过低，焊接时元件与PCB 吸热，使实际焊接温度降低； c) 助焊剂的活性差或比重过小； d) 焊盘、插装孔或引脚可焊性差，不能充分浸润，产生的气泡裹在焊点中； e) 焊料中锡的比例减少，或焊料中杂质CU的成份高，使焊料黏度增加、流动性变差。 f) 焊料残渣太多。对策：a) 锡波温度250+/-5 C,焊接时间3?5S。 b) 根据PCB 尺寸、板层、元件多少、有无贴装元件等设置预热温度，PCB 底面温度在90-130。 c) 更换焊剂或调整适当的比例； d) 提高PCB 板的加工质量，元器件先到先用，不要存放在潮湿的环境中； e) 锡的比例<61.4%时，可适量添加一些纯锡，杂质过高时应更换焊料； f) 每天结束工作时应清理残渣。 C焊点桥接或短路原因：a) PCB设计不合理，焊盘间距过窄； b) 插装元件引脚不规则或插装歪斜，焊接前引脚之间已经接近或已经碰上； c) PCB 预热温度过低，焊接时元件与PCB 吸热，使实际焊接温度降低； d) 焊接温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度降低； e) 阻焊剂活性差。对策：a) 按照PCB设计规范进行设计。两个端头ChiP元件的长轴应尽量与焊接时PCB运行方向垂直，SOT、SOP的长轴应与PCB运行方向平行。将SOP最后一个引脚的焊盘加宽(设计一个窃锡焊盘)。 b) 插装元件引脚应根据PCB 的孔距及装配要求成型，如采用短插一次焊工艺，焊接面元件引脚露岀PCB表面0.8?3mm ,插装时要求元件体端正。 C)根据PCB尺寸、板层、元件多少、有无贴装元件等设置预热温度，PCB底面温度在90-130。 d)锡波温度250+/-5 C,焊接时间3?5S。温度略低时，传送带速度应调慢些。 D、润湿不良、漏焊、虚焊原因：a) 元件焊端、引脚、印制板基板的焊盘氧化或污染，或PCB 受潮。 b) Chip 元件端头金属电极附着力差或采用单层电极，在焊接温度下产生脱帽现象。 C) PCB 设计不合理，波峰焊时阴影效应造成漏焊。

通孔回流焊接的工艺技术

通孔回流焊接的工艺技术如图2，可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件（SMC/SMD）进行回流焊。相对传统工艺，在经济性、先进性上都有很大的优势。所以，通孔回流工艺是电子组装中的一项革新，必然会得到广泛的应用。二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势： 1、首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，多种操作被简化成一种综合的工艺过程； 2、需要的设备、材料和人员较少； 3、可降低生产成本和缩短生产周期； 4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率，达到回流焊的高直通率。； 5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤，从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性，等等。尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果，但还是存在一些工艺问题。 1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大，由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染，因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的； 2、对THT元件质量要求高，要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温235℃，无铅要求260℃以上。许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度；电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。 3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件，使工艺难度增加。本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素，然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素，揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。 1. 通孔回流焊焊点形态要求 2. 获得理想焊点的锡膏体积计算 3. 锡膏沉积方法 4. 设计和材料问题 5. 贴装问题 6. 回流温度曲线的设定下面将逐项予以详细描述。

水下焊接

科技名词定义中文名称：水下焊接英文名称：underwater welding 定义：在水下焊接金属的工艺。应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋工程（三级学科。）水下焊接水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。 1．1湿法水下焊接湿法水下焊接具有设备简单、成本低廉、操作灵活、适应性强等优点，最常用的是焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊。目前，国内外都有采用水下湿法焊条电弧焊技术进行水下焊接施工的范例。例如，英国T．ⅣI与乌克兰巴顿研究所成功开发 r 7套水下湿法药芯焊丝焊接的送丝机构、控制系统及其焊囱Water Power V01．35．No．3 接工艺：我国刘桑、钟继光等人开发了一种药芯焊丝微型排水罩水下焊接方法。使电弧能稳定地燃烧：梁明等采用Bub． bIe函数过零点检测来提取焊缝图像边缘的小波多尺度方法．较好地保持r焊缝边缘细节．并在焊缝检测中获得较好的效果。在焊条方面。比较先进的有英国的Hydro weld FS水下焊条．德国Hanover大学所开发的双层自保护药芯焊条。另外，Stephen“u等人在焊条药皮中加入Mn，Ti，B和稀土元素，改善了焊接过程中的焊接性能，细化r焊缝微观组织。 1．2局部干法水下焊接干法水下焊接自20世纪60年代发展以来．其种类包括局部排水熔化极惰性气体保护焊的MIG焊接、钢刷式水下焊接、十点式焊接等等。20世纪70年代哈尔滨焊接研究所．通过对C0：气体排水的研究，成功研制了LD—CO，焊接方法．在国内进行了多次成功施焊：张旭东等人采用填丝热导焊的方法证明了在良好保护条件下的水下焊缝的力学性能收稿日期：2008一11一06

常见波峰焊不良

波峰焊-波峰焊过程中,十五种常见不良分析概要一、焊后PCB板面残留多板子脏: 1.FLUX固含量高,不挥发物太多。 2.焊接前未预热或预热温度过低(浸焊时，时间太短)。 3.走板速度太快(FLUX未能充分挥发)。 4.锡炉温度不够。 5.锡炉中杂质太多或锡的度数低。 6.加了防氧化剂或防氧化油造成的。 7.助焊剂涂布太多。 8.PCB上扦座或开放性元件太多，没有上预热。 9.元件脚和板孔不成比例（孔太大）使助焊剂上升。 10.PCB本身有预涂松香。 11.在搪锡工艺中，FLUX润湿性过强。 12.PCB工艺问题，过孔太少，造成FLUX挥发不畅。 13.手浸时PCB入锡液角度不对。 14．FLUX使用过程中，较长时间未添加稀释剂。二、着火： 1.助焊剂闪点太低未加阻燃剂。 2.没有风刀,造成助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。 3.风刀的角度不对(使助焊剂在PCB上涂布不均匀)。 4.PCB上胶条太多,把胶条引燃了。 5.PCB上助焊剂太多,往下滴到加热管上。 6.走板速度太快(FLUX未完全挥发,FLUX滴下)或太慢(造成板面热温度 7.预热温度太高。 8.工艺问题(PCB板材不好,发热管与PCB距离太近)。三、腐蚀（元器件发绿，焊点发黑） 1. 铜与FLUX起化学反应，形成绿色的铜的化合物。 2. 铅锡与FLUX起化学反应，形成黑色的铅锡的化合物。 3. 预热不充分（预热温度低，走板速度快）造成FLUX残留多，4．残留物发生吸水现象，（水溶物电导率未达标） 5．用了需要清洗的FLUX，焊完后未清洗或未及时清洗。 6．FLUX活性太强。 7．电子元器件与FLUX中活性物质反应。四、连电，漏电（绝缘性不好） 1. FLUX在板上成离子残留；或FLUX残留吸水，吸水导电。

thr通孔回流焊技术要求(1)

通孔回流焊技术要求近年来,表面贴装技术（SMT）迅速发展起来,在电子行业具有举足轻重的位置。除了全自动化生产规模效应外,SMT还有以下的技术优势：元件可在PCB的两面进行贴装,以实现高密度组装;即使是最小尺寸的元件也能实现精密贴装,因此可以生产出高质量的PCB组件。然而,在一些情况下,这些优势随着在PCB上元件贴着力的减少而削弱。让我们观察图1的例子。SMT元件的特点是设计紧凑,并易于贴装,与通孔的连接器在尺寸和组装形式上有明显的区别。图1 PCB上组装有SMT元件（左）和一个大理通孔安装的连接器（右）用于工业领域现场接线的连接器通常是大功率元件。可满足传输高电压、大电流的需要。因此设计时必须考虑到足够的电气间隙与爬电距离,这些因素最终影响到元件的尺寸。此外,操作便利性、连接器的机械强度也是很重要的因素。连接器通常是PCB主板与“外界部件”通信的“接口”,故有时可能会遇到相当大的外力。通孔技术组装的元件在可靠性方面要比相应的SMT元件高很多。无论是强烈的拉拽、挤压或热冲击,它都能承受,而不易脱离PCB。从成本考虑,大部分PCB上SMT元件约占80%,生产成本仅占60%;通孔元件约占20%,生产成本却占40%,如图2所示。可见,通孔元件生产成本相对较高。而对许多制造公司来说,今后面临的挑战之一便是开发采用纯SMT工艺的印刷线路板。

图2 带有通孔无件和SMT元件的PCB 根据生产成本以及对PCB的影响,SMT+波峰焊和SMT+压接技术（press in）等现有的工艺还不完全令人满意,因为在现有的SMT工序需要进行二次加工,不能一次性完成组装。这就对采用通孔技术的元件提出了下列要求：通孔元件与贴片元件应该使用同样的时间、设备和方法来完成组装。 THR如何与SMT进行整合根据上述要求发展起来的技术,称之为通孔回流焊技术（Through-hole Reflow,THR）,又叫“引脚浸锡膏（pin in paste,PIP）”工序,如图3所示。图3 通孔回流焊技术的工序

水下焊接基本描述

《水下焊接基本描述》（摘自百度）水下焊接概述水下焊接水下焊接与切割是水下工程结构的安装、维修施工中不可缺少的重要工艺手段。它们常被用于海上救捞、海洋能源、海洋采矿等海洋工程和大型水下设施的施工过程中。水下焊接方法水下焊接有干法、湿法和局部干法三种。（一）干法焊接这是采用大型气室罩住焊件、焊工在气室内施焊的方法，由于是在干燥气相中焊接，其安全性较好。在深度超过空气的潜入范围时，由于增加了空气环境中局部氧气的压力，容易产生火星。因此应在气室内使用惰性或半惰性气体。干法焊接时，焊工应穿戴特制防火、耐高温的防护服。与湿法和局部干法焊接相比，干法焊接安全性最好，但使用局限性很大，应用不普遍。（二）局部干法焊接局部干法是焊工在水中施焊，人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法，其安全措施与湿法相似。由于局部干法还处于研究之中，因此使用尚不普遍。（三）湿法焊接湿法焊接是焊工在水下直接施焊，而不是人为地将焊接区周围的水排开的水下焊接方法。电弧在水下燃烧与埋弧焊相似，是在气泡中燃烧的。焊条燃烧时焊条上的涂料形成套筒使气泡稳定存在，因而使电弧稳定，如图8-1所示。要使焊条在水下稳定燃烧，必须在焊条芯上涂一层一定厚度的涂药，并用石蜡或其他防水物质浸渍的方法，使焊条具有防水性。气泡由氢、氧、水蒸气和由焊条药皮燃烧产生的气泡；浑浊的烟雾生的其他氧化物。为克服水的

冷却和压力作用造成的引弧及稳弧困难，其引弧电压要高于大气中的引弧电压，其电流较大气中焊接电流大15%～20%。水下湿法焊接与干法和局部干法焊接相比，应用最多，但安全性最差。由于水具有导电性，因此防触电成为湿法焊接的主要安全问题之一。水下焊接的特点水下环境使得水下焊接过程比陆上焊接过程复杂得多，除焊接技术外，还涉及到潜水作业技术等诸多因素，水下焊接的特点是： 1、可见度差，水对光的吸收、反射和折射等作用比空气强得多，因此，光在水中传播时减弱得很快。另外焊接时电弧周围产生大量气泡和烟雾，使水下电弧的可见度非常低。在淤泥的海底和夹带沙泥的海域中进行水下焊接，水中可见度就更差了。 2、焊缝含氢量高，氢是焊接的大敌，如果焊接中含氢量超过允许值，很容易引起裂纹，甚至导致结构的破坏。水下电弧会使其周围水产生热分解，导致溶解到焊缝中的氢增加，水下焊条电弧焊的焊接接头质量差与氢含量高是分不开的。 3、冷却速度快，水下焊接时，海水的热传导系数高，是空气的20倍左右。若采用湿法或局部法水下焊接时，被焊工件直接处于水中，水对焊缝的急冷效果明显，容易产生高硬度淬硬组织。因此，只有采用干法焊接时，才能避免冷效应。 4、压力的影响，随着压力增加，电弧弧柱变细，焊道宽度变窄，焊缝高度增加，同时导电介质密度增加，从而增加了电离难度，电弧电压随之升高，电弧稳定性降低，飞溅和烟尘增多。 5、连续作业难以实现，由于受水下环境的影响和限制，许多情况下不得不采用焊一段，停一段的方法进行，因而产生焊缝不连续的现象。水下焊接与切割的事故原因水下焊接与切割的致险因素的特点是：电弧或气体火焰在水下使用，它与在大气中焊接或一般的潜水作业相比，具有更大的危险性。水下焊接与切割作业常见事故有：触电、爆炸、烧伤、烫伤、溺水、砸伤、潜水病或窒息伤亡。事故原因大致有以下几点：（1>沉到水下的船或其他物件中常有弹药、燃料容器和化学危险品，焊割前未查明情况贸然作业，在焊割过程中就会发生爆炸。 (2)由于回火和炽热金属熔滴烧伤、烫伤操作者，或烧坏供气管、潜水服等潜水装具而造成事故。 (3)由于绝缘损坏或操作不当引起触电。 (4)水下构件倒塌发生砸伤、压伤、挤伤甚至死亡事故。

波峰焊一般常见的小问题及解决对策

一. 常用焊锡的成份识别与熔点温度 1．锡银铜（Sn/Ag/Cu）96.5%锡3%银0.5%铜;熔点是218 ℃;一般设定温度255℃±5℃. 2．锡铜(Sn /Cu)99.3%锡0.7%铜;熔点是227℃; 一般设定温度265℃±5℃ 3．锡铅(Sn/Pb)63%锡37%铅;60%锡40%铅;熔点是183℃一般设定温度240℃±5℃ 二．波峰焊之结构 1．运输系统。一般的链速为1.2m-2.0m/min。链速过快容易出现预热不足，PCB吃锡不够，炉后PCB空焊和连锡较多。链速的快慢是取决于PCB板的质量和设计来决定。运输轨道的角度一般在50-70度之间。 2．喷雾系统。喷雾系统是保证焊接质量的第一个环节，其主要作用是均匀地涂覆助焊剂，1.除去PCB和元件焊接表面的氧化物;2.防止焊接过程中再氧化;3.降低焊锡表面张力，增加扩散力。助焊剂的涂覆一定要均匀，尽量不产生堆积，否则将导致焊接短路或锡珠。 3．预热系统。一般预热温度为PCB板底的实际温度80℃-130℃；预热时间为1-3min。预热的作用是使PCB快速加热使助焊剂活化去除被焊金属的氧化物，预热温度控制得好，可防止虚焊、锡珠、拉尖和桥接，减小焊料波峰对PCB的热冲击，有效地解决焊接过程中PCB板翘曲、分层、变形问题。 4．锡炉系统。锡炉系统一般采用双波峰，第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰，流速快，对焊料有较高的垂直压力，使焊料对尺寸小，对密度高的SMT红胶板贴片元器件的焊端有较好的渗透性，同时也克服了DIP因过炉夹具遮蔽焊料不上锡的问题，大大减少了空焊这一问题。第二个波峰较稳定，是一个“平滑”的波峰，流动速度慢，有利于形成充实的焊点，同时也可有效地修正因第一波峰浸锡不良的短路、锡多和焊点不光亮等问题。PCB板一般吃锡时间是3-6秒、吃锡高度为PCB 板的1/2——2/3 5．冷却系统。浸锡后适当的冷却有助于焊点的形成和增强焊点接合强度的功能，同时，冷却的产品有助于作业人员的操作。三．异常问题及处理方法。 1．喷雾主要有以下几个问题。 1．1不喷雾？解决：检查是否有助焊剂、喷嘴是否被堵塞、喷雾气管和针阀气管是否有漏气、检查进板感应光眼是否有灰尘感应不到板、检查针阀电磁阀和喷雾电磁阀是否好坏。 1．2不移动？解决：检查移动电磁阀是否好坏、检查移动气管和气缸是否有漏气、检查移动感应光眼是否有感应。《电磁阀和气缸坏？电磁阀里面有密封圈，拆开换新的密封