自动焊锡机案例

自动焊锡机
自动焊锡机由助焊剂涂布器、预热器、焊锡炉、输送机构、通风系统五部分构成。

1、助焊剂涂布器(Flux Deposition)
将助焊剂涂在焊件上最简单的方法是用刷的方式，但只适用于少最的焊锡工作，或进行不
同助焊剂的试验，或在制作样品，大批量生产时不适合。

1.1泡沫式助焊剂涂布器
在电子工厂中，90%以上的自动焊锡机都采用泡沫式助焊剂槽，此助焊剂槽必须使用含有发泡剂的助焊剂。

当压缩空气被压入满是细孔的发泡管时，助焊剂产生稳定的泡沫，自发泡管上方的通道中上升至顶部，缓慢地自顶部的开口溢流回槽中，同时在开口处形成6至12mm落差的泡沫高度，基板经过且焊剂槽，下方沾到泡沫，造成一层薄而均匀的助焊剂分布于底部。

如果基板与泡沫的相对高度调整正确，则不致泡沫自基板前缘冲到其上方。

为了避免过多的助焊剂留在基板的底部，可用空气刀或手刷置于泡沫通道的后方，刮除多余的助焊剂，空气刀比毛刷好用。

附加刮除装置主要是为了减少助焊剂的使用量；其次，保持机器清洁，防止燃的助焊剂，滴落在预热器上。

由于大部分助焊剂都具腐蚀，助焊剂槽的材料一般采用不锈钢，或PE、或PVC等塑胶。

泡沫式助焊剂涂布器是较为简单的一项设备，为求得可靠及一致工作效果，在操作及维护上应注意以下几点：
1)进入发泡管中的压缩空气宜缓慢调整，以产生细小的泡沫为原则，控制
泡沫达到需要的高度。

2)非常细小的发泡管孔锡被干固的助焊剂堵塞，因此发泡管应经常保持在
润湿的状态，使用时，助焊剂的液面须高于发泡管。

3)助焊剂多是粘性较高的材料，干固后不易清除，不用时，尽量将助焊剂
再倒回储存桶
中，且清洗槽体。

4)夹具必须在已冷却的状况下轮流使用，避免破坏泡沫的结构。

5)压缩空气必须够清洁，以免油或水污染助焊剂。

1.2波式助焊剂槽
主要部分包含泵及助焊剂流动的通道。

泵将助焊剂加压后，流径通道，在通道的顶部形成一波石，然后流回槽中，基板经过波式助焊剂槽，底部的焊锡完全浸入助焊剂中，上部零件面则不与助焊剂直接接触，但底部的助焊剂会穿过零件孔渗入基板上方，焊锡面形成薄且均匀的一层助焊剂。

波式助焊剂槽常以高波面使用，在波面涌出的开口部分装一网状的隔板，可以稳定波流成一平坦的波面，最适用于两次焊锡作业。

1.3喷雾式助焊剂槽
喷雾式助焊剂槽适用基板底部的零件脚很长，制程要求零件脚不被外物触动基板底部助焊剂少，免洗，缺点是不锡维持周围工作环境清洁，我们公司使用的都是喷雾式助焊剂槽。

喷雾式助焊剂槽分四类：
1)压缩空气喷雾式
2)无气喷雾式
3)网筒空气刀式
4)高压抽吸喷雾式
最常用的为压缩空气喷雾式，在使用时，一般都有附加装置，控制其在基板正好达到助焊剂槽上方时才喷雾，基板离开其喷雾范围时即停止，以减少污染机器，同时须注意通风，以避免火灾及爆炸的可能。

1.4助焊剂比重控制器
生产线在大量制造时，焊锡机中的助焊剂测量比重及稀释剂添加非常重要。

最简单的方法，就时定时使用比重计测定，但如何添加正确数量的助焊剂或稀释
剂，使比重维持在原来的值，则不容易。

比重控制器是利用置于机器上方的助焊剂及稀释剂容器接至助焊剂槽的管路上，装有电磁阀，电磁阀的开放及关闭受比重及液面感应器控制，助焊剂及稀释剂藉重力流入助焊剂槽中，而完成比重控制的工作。

目前使用较为普遍的为数字式自动比重控制方式。

为了达到焊锡作业的零缺点，助焊剂的比重正确与否很重要的。

自动控制比以作业员用传统比重计测定要可靠，其测定误差在0.003到0.005之间，且可以结合传统的标准的比重计及试管互相比较。

2、预热器(Preheater)
2.1预热的主要目的
减少基板在与高温锡波接触时的热冲击，活化助焊剂及烘干助焊剂中的熔剂成分，因为未经适当烘干的基板在与熔锡接触时，熔剂气体扩张会造成焊点的气孔。

2.2预热器的种类
(一) 最理想的预热器须能同时具备以下条件：
1)它能够快速加热及冷却；
2)能够有效率地使用能源；
3)清洁容易，至少助焊剂及其他的污染不影响热的传递；
4)将焊点的金属部分加热而不升高基材的温度；
5)传送于整片基板上欲形成焊点部分的热量保护均匀；
6)加热范围的宽度可调，以适合各种不同宽度的基板组件，同时不浪费多
余的热能。

7)所发生的热量不因使用时间长短而变化。

(二) 常用的预热器种类如下：
1)热板式：结构简单、成本低，平时不需清洁，定期维护时，用刮刀刮除
残渣。

2)盘管式：加热较快，需配合反射板才能充分发挥效果，本身不需要清洁。

3)热空气式：热空气中的热能传至基板上的效率很低，能加强助焊剂的气
化及避免可燃性气体积聚而造成危险，一般配合其他方式预热器使用。

4)石英板式：加热率及冷却率高，不需特别的清理，加热面均匀。

5)石英管式：加热及冷却速度更快、易碎，成本较高。

6)红外线灯管式：加热反应是所有预热器中最快的一种，预热温度范围
大，一般要配镀金的反射板，我们公司使用的预热器就是这一种。

2.3焊锡炉
焊锡炉是整部焊锡机的心脏，包含了锡槽、锡泵及形成锡波的喷锡口，我们公司使用双波峰焊锡炉，采用浸锡方式，锡炉炉体由不锈钢板烧焊而成，U型发热丝装于锡炉中的底部及两侧用以熔锡及保持锡的温度，上层发热丝用以熔锡而下部发热丝用于恒温控制。

焊锡槽是一个容器，必须能够承受焊锡的温度，典型的电子业使用的焊锡全金；其操作温度在260度内，其结构必须足够承受重量而不致变形，材料耐腐蚀，一般选用铸铁或不锈钢。

2.3.1焊锡炉的加热分为三类：
1)外部的加热方式；
2)内部的加热方式(称卡式加热器) ；
3)沈浸式加热器，是直接浸入锡槽中接触焊锡。

锡槽的容量应考虑到焊锡的被污染，热的稳定度，锡波面的稳定度。

焊锡的污染程度的高低比率，一定和其数量成反比，锡波的热稳定度受锡槽大小的影响。

2.3.2焊锡自动补充装置
高有监视系统，在焊锡机加装可目视的锡面指示器，或当熔锡面到达上下限时，经信号显示。

普通的测定熔锡面方法是使用以不锈钢材料制成的浮子，随熔
锡面的高低而动作开关及警告灯，或是启动自动加锡的机构。

2.3.3焊锡泵
用马达驱动一简单的离尽式泵可以产生锡波，溶融的焊锡被加压并流过喷口。

锡波的高度通常以三种方式控制：一是变化锡泵的速度；一是锡泵的高低位置；或是两种方法合并使用.
2.3.4焊锡波
锡波造成两个主要问题就是焊点的焊锡量过多及造成短路、锡尖等情形，这是因为多余的焊锡未能滴回锡波；另外就是焊锡效果不理想，如贯穿孔在基板顶面未被焊锡被满及焊点不洁锡的现象，是因为锡波未能传足够的热到焊点，这点可以放慢焊锡速度来解决，改善以上的问题有：
1)在锡波中使用油，降低表面张力，允许基板上多余的焊锡较易流回到锡
波中。

2)增加锡波与基板的接触面，使焊点有较多的受热时间。

3)利用自然的重力及表面张力的作用使多余的焊锡易于回流至锡波中，亦
即使基板以5︒ ~ 8︒的倾斜角度接触及脱离锡波。

根据喷锡口的种类将锡波分为：
1)对称式锡波；是最早的一种锡波，配合水平式输送机构易产生短路、
锡尖。

2)宽型对称式锡波：增大了锡波平面，可提高焊锡速度。

3)可调对称式锡波：适合任何特殊用途，可焊接较大散热面积的基板，对
简单的基板，还可快速地进行焊接.
4)非对称式锡波：在喷锡口的一边加延伸板而形成，其出口端与基板接
触面有了很大的改善。

5)可调非对称式锡波：
通常与5︒ ~ 8︒倾斜式的输送机构配合，自喷锡口中流出的溶锡大部分流向与基板行走相反的方向，小量的溶锡则朝向与基板行走相同的方向流
动，在锡波的中间及后半部形成一几乎静止的波面，在线路超密集的基板的焊锡作业中有非常显著的效果，妥当配合正确的制程变数设定，能够到达最高品质及接近零缺点的焊点要求。

6)双锡波：我们公司使用的锡炉为双锡波，他包括两个部分，首先是一道
细窄而有扰流效果的锡波，易于渗透并涵盖到基板焊锡面的各个角落，第二部分是一个标准的可调对称式锡波，用以将已沾到焊锡的焊点部分
另一种针对晶片零件焊锡问题而发展出的锡波，其优点为不需使用双锡波，无扰流波，减少溶锡翻溢至基板零件面的机会。

如何选择正确合适的锡波：最可靠的方法就是取基板至焊锡机中作实际的试焊。

4、输送机构
目前的焊锡机有两种主要的输送机构，一为治具固定基板，一为钩爪式夹住基板的两边。

1）治具式：
可防止基板在遇溶锡的高温时变形，适合各种形状特殊的基板，缺点为治具外表极易受助焊刘及焊锡污染。

2）钩爪式：
形状有“V”形、适合夹基板，有“L”形的适合夹治具连同基板，材料有不锈钢，不锈钢镀TEFLON或钛金属。

主要优点有：(1) 较锡与自动化生产线连线；
(2) 钩爪本身在固定基板时，所占基板周围的面积有限，适合边缘有线路的基板的作业；
(3) 使用较具弹性，例如更换产品机种，只需用手轮调整轨道宽度即可。

5、通风系统
焊锡机的抽风管尺寸及抽风机的能量应按照说明书所定规格配置，抽风量过小，则机器的热烟及助焊机气体将充塞工作环境；过大则影响预热器及焊锡温度。

焊锡机顶罩至抽风总管之间的支管设计为拆卸式，便于清洁杂质，使抽风顺畅。

自动焊锡机由助焊剂涂布器、预热器、焊锡炉、输送机构、通风系统五部分构成。