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1、細(xì)說無鉛回焊 一一、前言所謂的Reflow,在表面貼裝工業(yè)(SMT)中,是指錠形或棒形的焊錫合金,經(jīng)過熔融并再制造成形為錫粉(即圓球形的微小錫球),然后搭配有機(jī)輔料(助焊劑)調(diào)配成為錫膏;又經(jīng)印刷、踩腳、貼片、與再次回熔并固化成為金屬焊點(diǎn)之過程,謂之Reflow Soldering(回流焊接)。此詞之中文譯名頗多,如再流焊、回流焊、回焊(日文譯名)熔焊、回焊等;筆者感覺這只是將松散的錫膏再次回熔,并凝聚愈合而成為焊點(diǎn),故早先筆者曾意譯而稱之為“熔焊”。但為了與已流行的術(shù)語不至相差太遠(yuǎn),及考慮字面并無迂回或巡回之含意,但卻有再次回到熔融狀態(tài)而完成焊接的內(nèi)涵,故應(yīng)稱之為回流焊或回焊。圖1 左圖為位
2、于觀音工業(yè)區(qū)的協(xié)益電子公司,其SMT現(xiàn)場(chǎng)安裝之錫膏印刷機(jī),為了避免鋼板表面之錫膏吸水與風(fēng)干的煩惱起見,全機(jī)臺(tái)均保持蓋牢密封的狀態(tài)。右為開蓋后所見鋼板、刮刀及無鉛錫膏刮印等外貌。SMT無鉛回焊的整體工程與有鉛回焊差異不大,仍然是:鋼板印刷錫膏、器件安置(含片狀被動(dòng)組件之高速貼片,與異形零件大形組件之自動(dòng)安放)、熱風(fēng)回焊、清潔與品檢測(cè)試等。不同者是無鉛錫膏熔點(diǎn)上升、焊性變差、空洞立碑增多、容易爆板、濕敏封件更易受害等煩惱,必須改變觀念重新面對(duì)。事實(shí)上根據(jù)多年量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知,影響回焊質(zhì)量最大的原因只有:錫膏本身、印刷參數(shù)以及回焊爐質(zhì)量與回焊曲線選定等四大關(guān)鍵。掌握良好者八成問題應(yīng)可消弭之于無形。二、錫
3、膏的制造與質(zhì)量2.1錫膏組成與空洞錫膏是由重量比88-90的焊料合金所做成的微小圓球(稱為錫粉Powder),與10-12有機(jī)輔料圖2 錫稿回焊影響其錫性與焊點(diǎn)強(qiáng)度方面的因素很多,此處歸納為五大方向,根據(jù)多年現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可知,以錫膏與印刷及回焊曲線(Profile)等三項(xiàng)占焊接品質(zhì)之比重高達(dá)七八成以上,以下本文將專注于此三大內(nèi)容之介紹,至于機(jī)器操作部分將不再著墨。 (即通稱之Flux助焊劑)所組成;由于前者比重很大(7.4-8.4)而后者的比重很輕(約在1-1.5),故其體積比約為1:1。SAC無鉛焊料之比重較低(約7.4),且因沾錫 較差而需較多的助焊劑,因而體積比更接近1:1。故知錫粉完成愈合
4、形成焊點(diǎn)之回焊后,其濃縮后的體積將不足印膏的一半。一旦外表先行冷卻固化,深藏在內(nèi)的有機(jī)物勢(shì)必?zé)o法逃出,只好被裂解吹脹成為氣體。此即錫膏回焊之各種焊點(diǎn)中,氣洞或空洞(Voiding)無所不在的主要成因,其數(shù)量與大小均遠(yuǎn)超過波焊。圖3 無鉛錫膏中之錫粉(Powder指微小球體)約占重量比88-90%,必須正圓正球形才能方便印刷中的滑動(dòng)。由于硬度較軟容易被壓傷,故攪拌時(shí)要小心。左二圖即為無鉛錫粉之放大圖。右圖為錫膏中大小錫粉搭配成型的印著畫面?,F(xiàn)行無鉛錫膏以日系SAC305為主(歐系SAC3807,或美系SAC405等次之),日系尚另有SZB83,及SCN等。至于AIM公司的著名錫膏CASTIN(Sn2.5Ag0.8Cu0.5Sb)之四元合金在亞太地區(qū)則很少見到。2.2錫粉制造與質(zhì)量將原始焊錫合金在氮
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