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助焊剂在过波峰焊时着火的原因及对策分析

  在助焊剂过波峰焊时,有客人发现助焊剂会着火,特别是在夏季气温较高、风干物燥时,这种情况发生率相对较高。助焊剂着火不仅带来了一定的经济损失,同时也易导致火灾引起对工作设备或人身的伤害。通过对多年助焊剂研发技术及焊接工艺的经验总结,我们对助焊剂着火的原因进行了以下几点分析,并提出相应对策。
  总体来讲,这种情况发生的原因,可以从三个方面来进行大致概括,一方面是助焊剂本身的问题,还有一方面是工艺问题,最后一个是设备工作状况的原因。
  除水基助焊剂或某些特属助焊剂外,常用助焊剂的溶剂部份多是以醇类物质为主体,主要有甲醇、乙醇及异丙醇三种,因为甲醇的毒害性,及其在助焊剂中的相对不稳定性,单独使用甲醇作为单一溶剂的较少,因此使用乙醇、异丙醇或异丙醇与甲醇混合溶剂的厂家较多。醇类物质本身具有易燃易爆的特性,参照下面三种醇类物质的性能参数对照表(表一),三种醇的闪点都相差不多,都在11-12℃,而其蒸汽压分别是:甲醇为13.33kPa/21.2℃,乙醇为5.33kPa/19℃,异丙醇为4.40kPa/20℃,由此可见,在相同的操作环境下,甲醇的可燃(或可爆)性能最强,其次是乙醇,最弱是异丙醇。在助焊剂的配比中,通过不同物质(特别是阻燃剂)的添加,可将助焊剂本身的闪点进行提升,一般助焊剂闪点可升至20.8℃左右,这也是为什么助焊剂的闪点并不等同于溶剂闪点的原因所在。因此可以理解,在助焊剂中添加了阻燃剂,比没有添加阻燃剂的产品,其易燃(或易爆)的可能性要低一些。
  虽然,上面所讲的通过添加阻燃剂等物质,可以降低助焊剂的易燃(或易爆)性能,但是,并不是添加了阻燃剂助焊剂就不易燃(或不易爆)了,只是相对于未添加阻燃剂的助焊剂来讲可燃(或可爆)的程度要低一些而已。所以,助焊剂本身还是属于易燃(易爆)品。这样,就要求我们的使用者在使用助焊剂时,应特别注意远离明火,并消除各种可能引起助焊剂燃(爆)的隐患。
  通过上述对助焊剂本身易燃(易爆)性能的分析,我们可以认识到,常用助焊剂本身是易燃的(除水基助焊剂或特种助焊剂外),其实,在实际的生产操作中,助焊剂着火燃烧的原因,更多来自于操作工艺及机器设备的工作状况方面,下面重点探讨这两个方面引起“助焊剂在过波峰焊时着火”的原因。
  就“助焊剂过波峰焊炉的”焊接工艺方面来讲,可能引起助焊剂过波峰焊时着火的原因有以下几个方面:
  1.助焊剂涂布量过多,预热时滴到加热管上。
  2.PCB上胶条太多,或者胶条脱落到发热管或发热板上,把胶条引燃了。
  3.走板速度太快,同时助焊剂涂布量较多时,助焊剂在完全挥发前,不断滴到发热管或发热板上。
  4.走板速度太慢,造成板面温度太高。
  5.预热温度太高。
  6. PCB本身的阻燃性能较差,发热管与PCB距离太近。
  上述几点是工艺方面可能引起助焊剂着火的原因,除第六个原因可能是板材本身的质量问题外,其他几个方面均可以通过工艺调整进行改善。第二个原因是PCB上胶条太多胶条脱落引起的着火,减少胶条的使用或者使用更有粘性、更耐高温的胶条,此状况也许能得以改善。第四及第五个原因均表明预热温度过高,将预热温度调低,可能会有效降低着火隐患。第一及第三个原因主要讲助焊涂布量太多,而引起涂布量太多的原因除喷雾或发泡量较大的原因外,不得不考虑的就是波峰焊中风刀的作用,这也是下面要探讨的关于机器设备使用方面的原因之一。
  一、从机器设备的使用方面来讲,可能引起助焊剂着火的原因,可能有以下几个方面:
  波峰焊机未装风刀,或者风刀角度不对以及风刀孔堵塞、气压不够风力太弱不能正常工作等,因此造成助焊剂涂布量太大。在波峰焊机中,无论是喷雾式还是发泡式波峰焊机,在助焊剂涂布完后,都要经过风刀吹风。参考下图一、图二,分别是喷雾式波峰焊机及发泡式波峰焊机的风刀效果图。
  通过上图可以看到,正常工作的风刀以40度左右的角度对着涂布过助焊剂的PCB进行吹风,良好的吹风效果,一方面可以使板面的助焊剂涂布更加均匀,另一方面可将多余的助焊剂吹落,从而确保在过预热区时,基本不会有多余的助焊剂在预热区滴落下来;既降低了助焊剂着火的风险,同时也能保护发热管不受侵蚀延长使用寿命。
  如果没有风刀或风刀不能正常工作,应及时安装或调整、修复风刀。风刀的制作并不复杂,可用长约50cm,内口径为1-1.5cm的不锈钢管,将其一端封堵,另一端接气泵管,在不锈钢管中部用细钻头均匀打出0.3mm左右的小孔,然后用夹卡将其固定在喷嘴或助焊槽后;按上述示意图所讲的方法调整好吹风角度即可。
  二、在过预热区时,助焊剂在炉内的蒸汽浓度过大,从而引起爆燃。助焊剂蒸汽浓度过大的原因,主要有三个方面:
  1、助焊剂涂布的过多,或没有风刀的作用,在预热段挥发上来的蒸汽太多。如果是这种状况引起的,按照上面讲过的方法,将风刀装上或调整到正常工作状态就可以降低炉内助时剂蒸汽浓度;
  2、波峰焊机的抽(排)风装置不能正常工作,或者排风效果较差造成炉内助焊剂浓度过高。可加强波峰焊机上的抽(排)风装置,建议使用有动力、强效抽排风装置,以确保炉内(特别是预热段)的助焊剂浓度不会太高;
  3、如果波峰焊机本身的抽(排)风装置本身效果较差,同时在波峰焊的预热段上面有一个保护盖(参照图三),这种情况下,很有可能引起助焊剂的浓度过高。如果通过各种改善均未见效时,建议将保护盖取下,这样可以使炉内助时剂蒸汽浓度降低,减少助焊剂爆燃的可能性。
  综上所述,助焊剂在过波峰焊时着火的原因主要有以下几个方面:
  1、助焊剂本身未添加阻燃剂或阻燃剂添加量过小或添加种类不正确等;(这是一个比较复杂且难以判断的问题,因为我们在上面有讲到,既使添加了阻燃剂,助焊剂本身仍是易燃易爆品,只不过相对未添加阻燃剂的助焊剂其爆燃程度可能相对较低一些而已。在本文的结尾时,本人由衷地说一句,其实这种行为的作用并不明显,并不能因此就改变助焊剂本身易燃易爆的特性。)
  2、助焊剂过波峰焊时的工艺问题。除PCB本身的阻燃性较差这种状况外,其余几个方面,如走板速度过快或过慢、预热温度过高等不良状况,基本上都可以通过对工艺参数而得到有效改善。
  3、机器设备本身的工作状况问题。其实,工艺问题和机器设备工作状况是密切相关且不可分割的两个相互影响的因素。因为我们上面分析过了,常用助焊剂本身是易燃易爆的(除水基助焊剂或特种助焊剂),所以更多的时候,我们希望使用厂商能够通过对工艺方面及设备状况的调整,来改善助焊剂易着火的问题。
  本文写作的最终目的,是希望所有的助焊剂使用厂商能够彻底解决或避免“助焊剂在过波峰焊时着火”的状况发生;也期望着所有的助焊剂生产厂商,能够将助焊剂使用过程中的安全性更加全面地加以考虑,尽可能地将助焊剂的爆燃程度降低。针对助焊剂着火的状况,焊剂生产厂家也不能完全将责任推卸给使用厂商,助焊剂使用厂家,也不可以完全将责任归咎于助焊剂生产厂家,出现这样的状况,还是希望生产及使用双方,能够心平气和地、更加客观地从多方面寻找出现问题的原因,并最终找出对策,使问题得以彻底解决。

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