SMT高級工程師教案SMT回焊與錫爐相關參數(shù)設定

1、smt回焊與錫爐相關參數(shù)設定smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式及特性差異焊接加熱基本因素l 加熱溫度l 升溫速度l 均溫溫度及時間l 焊接溫度及時間l 加熱(熱傳導)量smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式及特性差異l 回焊焊接(bga)靜態(tài)焊接：焊接時焊點本身已具備焊錫(錫膏，錫球)，加熱后形成焊接l 波焊焊接(手插件)動態(tài)焊接：焊接時焊點靠截取錫槽內(nèi)流動之焊錫形成焊接l 烙鐵焊接動/靜態(tài)焊接：焊接時靠吸取外加之焊錫(錫絲)，但缺乏動態(tài)焊接之優(yōu)點(流動性不足)，焊點殘留氧化物及助焊劑smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊過程及溫度效應回焊過程： 過焊加熱方式通常在零件及pcb由外部(

2、表面)加 熱后再傳導至內(nèi)部，使內(nèi)部升溫至與焊點表面溫度接近，且溫度足以將錫膏熔化(183度c以上)后透過錫膏內(nèi)含之助焊劑清除焊接表面后形成接合溫差效應： 不同尺寸，體積，數(shù)量，封裝方式及材質(zhì)之零件與不同面積，層數(shù)及厚度等之pcb，其加熱(吸熱)量及加熱時間皆有不同之需求因此產(chǎn)生溫差，為取得溫差平衡并配合錫膏熔解形成焊接時對溫度及時間之需求，因此必須設定”回焊加溫曲線”(reflow profile)smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式及特性差異l 靜態(tài)焊接(回焊)之特性：n 焊接時熔錫缺乏流動性，不易突破液體表面張力n 焊點表面氧化物清除后及助焊劑殘留物殘留于焊點表面，阻礙焊點之結(jié)合并增

3、加表面張力n 焊點間必須”接觸”(透過錫膏或其它介質(zhì)如助焊劑類)n 受加熱環(huán)境，需求，模式及工具等，變因之影響，參數(shù)設定較為復雜(如加熱溫度，加溫速度，加熱量及焊接時間等)n 被動焊接僅提供加熱環(huán)境，焊接質(zhì)量完全受外在因素影響，如錫膏印刷量印刷質(zhì)量，吃錫性(氧化等)smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊加熱之特性熱集膚效應及其對回焊所產(chǎn)生之影響l 高溫集中于表面(零件，pcb及錫膏)n 零件破裂(大型零件)n 錫膏未完全溶解l 小型零件提早達到焊接溫度n 墓碑效應n 錫球產(chǎn)生l pcb加溫速度落后于零件加溫速度n pcb焊墊與熔錫(錫膏)接面冷焊n pcb焊墊與錫球(bga)接面冷焊smt 回焊與

4、錫爐相關參數(shù)設定基本回焊模式及差異l 氣相法(vapor phase)n 以高溫氣體對零件及pcb加溫n 加熱環(huán)境熱分布良好n 零件及pcb/表面與內(nèi)部間易產(chǎn)生較大溫差n 熱集膚效應較明顯l ir回焊n 以ir照射方式對零件及pcb加熱n 加熱環(huán)境熱分布較差n 加溫速度較慢l 熱風回焊n 將ir/加熱管產(chǎn)生之高溫透過風扇產(chǎn)生流動n 加熱環(huán)境熱分布平均，但熱風流動易產(chǎn)生類似氣相法回焊之加溫環(huán)境，熱集膚效應更明顯smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本回焊模式及差異l 回焊加入氮氣零件表面，pcb焊墊表面及錫膏，在焊接過程中因空氣中之”氧”而造成氧化并產(chǎn)生氧化物氧化物之存在對于回焊制程(靜態(tài)焊接)之影響

5、更為明顯，氧化物殘留于焊點及熔錫(錫膏)表面將阻隔熔錫與焊接面之結(jié)合，并增加熔錫之表面張力為減少回焊”氧化”之產(chǎn)生，因此將氮氣灌入回焊爐內(nèi)將爐內(nèi)之空氣(氧)排出l 回焊爐加氮氣方式n 全密閉式n 半循環(huán)式n 全循環(huán)式smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本回焊模式及差異l 回焊加入氮氣之優(yōu)點及注意事項優(yōu)點：n 焊接性改善(空/冷焊減少)n 焊接殘留物減少(助焊劑，氧化物殘留)n 焊接面平整，光亮須注意事項：n 短路機率增加n 焊接強度不足機率增加(錫膏量不足時)n 墓碑效應機率增加n 錫球產(chǎn)生機率增高n 使用成本偏高n 回焊速度不可因使用氮氣而過度提升n 氮氣濃度應穩(wěn)定控制n 使用半循環(huán)方式之設備應

6、加強保養(yǎng)smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊曲線設定基本考慮因素：l 零件：溫度設定優(yōu)先考慮之零件或制程n 最大尺寸及熱需求量最高之零件(如qfp，plcc，bga，零件附散熱片金屬蓋，等)n 密度較高之區(qū)域(大型零件，高需熱類)n pth零件reflow制程n 對高溫敏感(易損壞)之零件l 回焊爐加熱區(qū)數(shù)量：n 加熱區(qū)數(shù)量較多之設備，可選擇以較高之回焊速度，配以較多之加熱區(qū)逐步加溫n 加熱區(qū)數(shù)量較少之設備，應優(yōu)先選擇降低回焊速度，再搭配溫度之設定(配備氮氣亦相同)smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊曲線設定基本考慮因素：l 錫膏熔點：183度c(63/37 錫鉛比)l 電路板：尺寸/層數(shù)/厚度n

7、 大尺寸，多層數(shù)及較厚之pcb，需熱量較高，pcb溫度擴散較慢(均溫時間較長)，加溫模式應優(yōu)先考慮降低回焊速度，再輔以提高設定溫度n 小尺寸，少層數(shù)及較薄之pcb，則可選擇較快之回焊速度，及較高之設定溫度，以減少pcb之彎曲，但仍須焊墊設計上之配合，以減少墓碑效應之發(fā)生smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊曲線設定基本考慮因素：l 加熱模式n ir加熱純ir加熱方式因溫度擴散性較差，而需要較長之加熱時間，也因此使加熱速度受到限制，但回焊熔錫區(qū)時間過長將影響焊接性，因此可考慮將熔錫區(qū)溫度提高n 熱風加熱熱風加熱方式溫度擴散速度快，熱氣流之快速流動，加上過快之回焊速度及較高之設定溫度，易加速小型零件之

8、溫度集膚效應之產(chǎn)生，而拉大零件與pcb間溫差而形成墓碑效應，因此使用熱風加熱，應降低回焊速度及溫度(配備氮氣亦相同)smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定回焊曲線設定基本考慮因素：l 預熱加熱溫度及時間n 溫度 110-130度cn 時間 1-2分鐘l 均溫溫度及時間n 溫度 120-160度cn 時間 2-3分鐘l 焊接區(qū)加溫時間n 40-90秒 (180度c)l 最高溫及時間n 溫度 210-240度cn 時間 5-15秒file=smole 70 235cmaximastatus-3temp=49batt=4.877pts=400act=5432100:00:01.043=1=2=4=5=xde

9、g3161c2max slopes x deg/point3=1=2=4=5=187c13c+x->time=above each reference line (hh：mm：ss).ther mocouple locationmin(1)=98.9 mid(2)=150.0 hi(3)=182.8 max(4)=233.9 eco cure：00：04：43 00：02：49 00：01：09 00：00：00 999%00：04：47 00：02：35 00：01：03 00：00：00 999%2=r5001=u50 ppac00：04：45 00：02：28 00：01：01 0

10、0：00：00 999%00：04：44 00：02：38 00：01：10 00：00：00 999%4=u33=u1200：04：45 00：02：44 00：01：09 00：00：00 999%5=0510f1-f4=sample 1-4 f5=rescalex：f6=rescaey：f7=print：f8=help：fsc=menu020406080100120140160180200500800750700650600550850450400350300250200150100500t(s)1 st record：t peak delta(蚓) 5.8transport(cm/mi

11、n)-m.o.l.dfile=mole66300cstatusmaxima(c)electronic controls designx200ctemp=56max slopes100c4.769batt=okx deg/sec3=1=2=4=5=3=1=2=4=5=slope 1>20c1.28+x->4321sample1 x=41 sample2 x=106 sample3 x=258 sample4 x=328thermocouple location temp slope temp slope temp slope temp slope*=c531 70 sec 31.7

12、0.4 115.0 0.7 183.9 1.1 183.9 -1.51=u21 64 sec 33.9 0.6 115.6 0.4 183.9 1.1 177.2 -1.34=u4 57 sec 33.9 0.7 108.9 0.4 180.6 0.9 177.8 -0.43=u11 61 sec 32.8 0.6 108.9 0.2 180.0 1.1 176.1 -1.9f1=sample 1;f2=sample;f3=sample 3; f4=sample 4 f5=print; f6=help; esc=menu1=55=u500 68 sec(bot) 31.1 0.2 121.7

13、0.6 185.0 1.1 176.1 -3.0smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式及特性差異l 動態(tài)焊接(波焊)之過程n 助焊劑供應錫爐焊接pcb底部首先經(jīng)助焊劑供應(發(fā)泡/噴霧)，以改善焊接效果n pcb預熱pcb經(jīng)助焊劑供應后，進行預熱烘烤，主要目的在提升pcb溫度減少pcb溫度(底部)，在焊接時與錫波之溫差及熱沖擊，同時將助焊劑烘干，以減少焊接時錫球之產(chǎn)生n 焊接焊接時錫波接觸經(jīng)助焊劑清洗之焊點(零件及焊墊)表面，焊點吃錫同時錫流將作用后之助焊劑帶離完成焊接smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式及特性差異l 動態(tài)焊接(波焊)之特性n 錫槽提供足量之焊錫來源，焊接時焊點浸泡于錫

14、波中，增加吃錫機率n 流動之錫波有助于將焊點之氧化物帶離，改善焊錫性n 主動焊接(吃錫)，吃錫量穩(wěn)定，錫波溫度固定且穩(wěn)定n 焊接熱量/度，主要由錫波堤供，焊錫對焊點直接加熱，加熱速度快但熱沖擊較大n 焊接時液面表面張力小(被零件腳刺破)有助吃錫溫度250100時間0錫爐加熱profilesmt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定l 動態(tài)焊接(波焊)n 助焊劑供應系統(tǒng)發(fā)泡式：-較小發(fā)泡尺寸(發(fā)泡石)-較低發(fā)泡壓力-較小之pcb與發(fā)泡間隙-較高之助焊劑存量(助焊劑槽)-較小之發(fā)泡嘴內(nèi)部空間噴霧式：-較小之網(wǎng)目尺寸(網(wǎng)目式)-較快之滾統(tǒng)轉(zhuǎn)速-較慢之噴霧(噴嘴)速度(噴頭式)-準確之噴霧時間-較小之噴霧壓力-較小之pcb與噴霧間隙smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定l 動態(tài)焊接(波焊)n pcb預熱-較大/長之加熱面積-較高之加熱溫度-逐步升溫-較慢之加熱速度-上下層同時加溫(在可能之條件下)n 錫爐-較慢之錫波流速-較慢之回流流速-較小之pcb與錫波間隙n pcb承載-較小之pcb 2側(cè)內(nèi)壓力-平穩(wěn)之pcb 承載smt 回焊與錫爐相關參數(shù)設定基本焊接模式特性差異烙鐵焊接l 動/靜態(tài)焊接模式之特性n 烙鐵頭高溫但熱傳導量不足n 高溫集中對較小焊點(墊)易造成傷害