Reflow錫膏工藝

1、Reflow錫膏工藝錫膏的粘度太低時不但所印膏體定位困難（至少保持23小時不變形 ）且很容易造成坍塌及熔焊后的搭橋短路由于其粘度又與環(huán)境溫度有直接的關(guān)系故未操作使用時應儲存 在冰箱中（還可以吸濕）從實驗結(jié)果得知每上升4時其粘度值即下降10因而錫膏的印刷及零件的放置區(qū)其室溫的降低及穩(wěn)定是何等重要了且零件放置前及引腳粘妥后的預熱溫度與時間均不宜過關(guān)以減少短路與錫球的發(fā)生再者溶劑含量也是造成不良錫球原因之一溶劑太多自然容易出現(xiàn)焊后搭橋而當助焊劑之軟化點（Softening Point）太低時搭橋比例也會增大但若其軟化點太高時則分子量必大在內(nèi)聚力加強之下將使之不易分散及清洗早先仍流行清洗的年代錫膏熔焊

2、后發(fā)生錫球的煩惱尚不很嚴重只要體積不是太?。?MIL以上）引腳密度不是太密者都可以被沖洗干凈然而自從服從環(huán)保的要求推動“免洗“制程之下熔焊后所出現(xiàn)的大小錫球的附著都成了痛苦的夢魘追究其原因而著手解決數(shù)種辦法不少現(xiàn)介紹一些實用者如下1. 錫膏印著量太多或印著位置偏移以致造成濺出者可從減小開口面積減薄鋼板的厚度以改善對準度方面減少所帶來的錫球2. 錫膏中溶劑太多或吸水后粘度降低（應降低印刷現(xiàn)場的濕度與錫膏在鋼板上停留的時間）造成熔合時的濺出者減少其溶劑與吸水即可3. 配方中較小粒徑的錫粉太多一旦未能熔合成為主體者即可能被排除在外而成錫球4. 氧化物太多或灰塵之吸附造成焊錫性不良在不易熔合成主體下即

3、有部分焊料會飛散出去5. 預熱過度常造成氧化增加粘度降低須認真作實驗選出最好的升溫曲線或因事先放置零件時踩腳力量過大也會造成錫球6. 板面綠漆本身硬化不足造成錫濺粒子容易附著可采棉花沾二氧甲烷CH2CL2去擦拭綠漆表面觀察是否掉色即大概知曉綠漆的硬化情形7. 電路板SMT焊墊之表面處理層（如噴漆OSP護銅劑化鎳與浸銀或浸錫等）其等不同狀況也會影響到錫球的多其中以噴錫板的錫球較多4熱量分布不均勻一塊PCB板上有許多大的吸熱組件熱量分布十分不均勻這樣曲線需要被長另外在熔點以上溫度利用增大底部加熱建立溫度平衡為了減少金屬化合物的形成和碳化反應峰值溫度可考慮降低一些參照圖5氮氣回流在浸潤區(qū)時間內(nèi)因為空

4、氣中的氧氣導致氧化現(xiàn)象如果在N2氣下回流時氧化因素就減少我們就可以忽略優(yōu)化曲線時氧化因素6氣流率一些壓迫空氣對流爐的設計利用了十分高的空氣氣流率來傳遞效率這經(jīng)常導致冷焊和少錫現(xiàn)象如果不減少氣流率通過曲線縮短加熱時間來幫助減少不良7曲線的調(diào)節(jié)最佳的爐溫曲線的特點就是回流焊技術(shù)的功能當熱效率或熱控率與壓迫式對流回流焊系統(tǒng)的效率不同時那么所要求的升溫速率的時間浸潤區(qū)操作時間和所有的加熱時間都要被調(diào)節(jié)我們在文章中描述的最佳曲線都將被建議作為一個起點來使用我們在監(jiān)控溫度滑坡和焊接不良改善的過程中檢驗它的適用性例如一個非常大的溫度滑坡被改善了然而這個回流焊爐可利用的熱效率又不足夠時我們需要長浸潤區(qū)的時間結(jié)

5、論根據(jù)對不良品缺陷的機械分析爐溫曲線的設計是為了促進焊接效果通常升溫速率低的曲線可以減少熱塌陷短路立碑偏移包焊開路錫以及元器件的破裂等不良縮減吸熱區(qū)（浸潤區(qū)）可減少空焊冷焊錫開路等不良使用低峰值的曲線可減少碳化分層金屬化合L假焊和空焊等不良降溫區(qū)使用快速冷卻的曲線可以幫助減少金屬化合碳人L53頁通過缺陷分析獲得優(yōu)化回流曲線概述根據(jù)對不良品缺陷的機械分析爐溫曲線的設計優(yōu)化是可獲得良好的焊接效果通常1. 升溫速率低的曲線可以減少熱塌陷短路立碑偏位包焊開路錫沫錫以及元器件的破裂等不良2. 縮減吸熱區(qū)（浸潤區(qū)）可減少空焊冷焊錫開路等不良3. 使用低峰值的曲線可減少碳化分層金屬化合萃化假焊和空焊等不良4

6、. 降溫區(qū)使用快速冷卻的曲線可以幫助減少金屬化合碳化萃化假焊焊接顆粒尺寸等5. 降溫區(qū)采用緩慢冷卻的曲線可以促進焊錫或焊盤的連接由此得出的最佳曲線應該是i 在175前緩慢上升i 溫度在2030秒逐步上升并超過180i 迅速上升并達到220i 溫度迅速下降i 傳統(tǒng)的爐溫曲線受到過去回流焊技術(shù)的限制因此要執(zhí)行一個完美的曲線需要可控制且有高效的熱率的回流焊技術(shù)的支持氣相回流焊可以提供快速加熱但熱效率卻難以控制而紅外線回流焊可以控制熱率但它受到組件特征的局限但是壓迫式空氣對流回流焊技術(shù)的出現(xiàn)可以實現(xiàn)高效可控的熱率同時又可以滿足不同特征的元器件因此我們可以實現(xiàn)最佳的回流焊曲線i 關(guān)鍵詞回流曲線缺陷松香錫

7、漿焊接對流紅外線氣相SMT介紹1. 在SMT的PCBA過程中將焊膏進行回流焊是形成焊點的主要方法通常條件適合回流焊工藝便可做到高產(chǎn)出高性能低損耗在所有工藝因素中回流焊曲線是最重要的一個環(huán)節(jié)之一它直接決定著焊接的不良率通常受到回流曲線影響的不良現(xiàn)象有組件斷裂立碑移位錫錫沫冷焊短路假焊空焊包焊碳化分層L浸潤不良等等因此為了實現(xiàn)高產(chǎn)出高可靠性設計合適的曲線是非常重要的2. 通?；亓骱盖€大體分為3個重要部分A峰值溫度B加熱階C冷卻階段每一部分都影響著焊接的效果依據(jù)缺陷的機械分析我們將集中討論如何設計曲線的每一個部分盡量減少不良增大產(chǎn)品的可靠性每一部分松香作用在SMT工業(yè)中焊接通常是伴隨著松香清潔金屬

8、氧化物開始的然后隨著焊錫的浸潤形成焊點因此在討論曲線的認定前我們非常有必要了解一下松香作用的時間和溫度要求1. 松香作用的時間溫度要求i 依據(jù)圖1所示松香作用通常被浸潤的時“S“決定短時間的浸潤體現(xiàn)了松香快速作用同樣我們可以通過考查焊膏的接合回流等行為來研究松香作用另外焊膏快速的接合工藝需要快速的松香反應配合i 焊膏的回流可以在很短的時間內(nèi)完成這種現(xiàn)象很容易驗證我們將一點6337的焊膏絲印在一個銅箔上接著將試樣放到一個有適合溫度的熱盤上焊膏的回流展僅僅在幾秒內(nèi)就會完成i 焊膏快速的回流和松香作用可以通過考查松香的浸潤時間來驗證列表1顯示了來自四個公司6337焊膏的四種不同松香ABCD在200和

9、240的浸潤時間銅箔試樣被放在100的空氣對流爐中3個小時用來模擬焊接的惡劣環(huán)境在這次研究中使用的焊錫為6337和6236AG2結(jié)果顯示在設計的溫度下浸潤大約為幾秒鐘因此可以推定松香反應不需要很多秒鐘當溫度上升到200或更高時簡單地說快速加速曲線足以完成松香作用并產(chǎn)生滿意的回流和浸潤2溫度低于熔點溫度時松香的作用為了了解在低于熔點溫度時松香反應作用我們測量了四種低熔點RMA焊膏中的松香F1F2F3F4的浸潤時間顯然這種低熔點焊錫浸潤時間比6337共晶焊錫長但是不同的溫度下測試出的浸潤時間反映出合適溫度促進松香的作用率結(jié)果參照圖2浸潤時間和溫度成反比例至少在150240范圍之間滿足這個規(guī)律在15

10、0時浸潤時間為12秒在210240時的時間要長因此我們可作出如下推斷（1）溫度是影響松香6作用的一個重要因素（2）相同的浸潤時間溫度高低對松香作用的效果影響微乎其微第二部分峰值溫度1冷焊及較差浸潤回流焊的峰值溫度的偏差受到所裝配的PCB和元器件的影響因為自然界不同物質(zhì)的影響焊膏連接的時間比我們作浸潤的測試的時間要長因此最低的峰值溫度應比焊錫的熔點溫度高出30如果峰值溫度過低有機會造成冷焊或潤濕不良如果使用的是6337共晶焊錫其最低的峰值溫度大約是2102碳化分層金屬合金最高的峰值溫度大約是235如若不然膠紙板的碳化和分層還有塑料元器件將被擔憂而且大量的金屬化合物的形成將會導致焊點脆弱3萃化萃化

11、涉及到混合物的應用當過量的金屬被析取到焊錫中萃化的程度將由峰值溫度確定我們可以使用較低的峰值溫度減少萃化如果縮短超過液相溫度的時間也可以幫助減少萃化第三部分冷卻階段1金屬化合物最佳的冷卻階段很容易被確定在熔點溫度以上時緩慢的降溫將會導致過量的金屬化合物產(chǎn)生想降低金屬化合物的產(chǎn)生必須選用快速降溫2焊接顆粒大小緩慢的降溫經(jīng)常受到退火的影響而導致焊點有較大的顆粒結(jié)構(gòu)這主要涉及溫度的范圍在熔點溫度和稍低一點之間較大的顆粒結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了較差的阻抗是我們所有期望的如果使用較快的降溫我們就可以獲得好的顆粒結(jié)構(gòu)然而減少快速降溫的影響必須增大溫度問題間隙50的溫度間隙足以使退火的影響顯得微不足道3內(nèi)部壓力導致組件破

12、裂最大的降溫速率取決于元器件承受熱沖擊的能力如電容之類的元器件降溫速率大約是4SEC4焊點變形回流焊爐降溫部分的機械結(jié)構(gòu)是典型的壓迫冷氣操作一個快速的冷卻需要使用非常快速的冷氣吹風到熔化的焊點上通常會導致焊點變形一般來講如果降溫速率不超過4SEC焊點變形就會微不足道5內(nèi)部壓力焊錫和焊盤分離降溫速率同樣影響焊盤和PCB之間分離或者焊點與焊盤分離一個快速的降溫將導致在元器件和PCB板之間產(chǎn)生一個很大的溫度坡從而導致熱張力不平衡這將在焊點上產(chǎn)生一個很大的內(nèi)部壓力從而導致焊點從PCB的焊盤上脫落例如在有些情況下BGA焊點的一角從PCB焊盤脫離第四部分加熱階段也許加熱階段是回流焊曲線中最復雜的一部分和冷

13、卻階段一樣相關(guān)因素包括時間和溫度1塌陷和短路短路是塌陷的直接結(jié)果因此我們將集中討論焊膏的塌陷因為塌陷僅僅發(fā)生在焊膏狀態(tài)因此在溫度的討論上將在焊錫熔點溫度以下通常我們用增加溫度加強分子的熱力運動來降低化合材料的粘度在高溫下降低粘度自然會產(chǎn)生塌陷另一方面增加溫度將會蒸發(fā)松香中的熔劑導致固體成發(fā)增多粘度增加這兩個相對的作用熱力作用和熔劑揮發(fā)作用的范例參照圖3另外熱力作用是物質(zhì)固有的特性它只受溫度而不受時間的影響因此升溫速率對它沒有影響而熔劑揮發(fā)是一個運動學現(xiàn)象它將受升溫速率的影響溶劑的汽化率和熱量和溶劑的溫度成正比溶劑揮發(fā)的數(shù)量和產(chǎn)品的汽相特性和汽相的時間成正比換句話說溶劑的總揮發(fā)量取決于溫度和時間

14、因此可以調(diào)?；亓骱傅纳郎厮俾试诼纳郎厮俾蕰r焊膏的粘度高于快升溫速率時的粘度因為任何溫度的提升都導致大量熔劑揮發(fā)所以應用一個合適的慢升溫率的曲線溶劑揮發(fā)的作用會掩蓋熱力的作用這將導致粘度降低的很少甚至有溫度增加粘度增大的結(jié)果參照圖4因此塌陷隨著降低升溫速率而減少參照圖5通常建議由室溫到熔點溫度之間升溫速率為051SEC2. 錫沫錫沫的產(chǎn)生是在預熱階段由于松香的除氣作用（內(nèi)部散發(fā)出氣體物質(zhì)）超過了焊膏本身的粘著力而除氣作用促使了焊膏在低空間元器件下面形成了隔離帶回流時隔離的焊膏被融化并從組件底部浮現(xiàn)出來進而形成錫沫除氣作用可以控制焊錫軟融前的加熱階段來改善在較慢的升溫率曲線中松香的除氣作用由擴散形式代替了嚴格蒸餾形式因此可以防止由除氣作用形成的焊膏隔離帶避免錫沫的形成3包焊包焊現(xiàn)象是指焊錫在浸潤元器件腳時底部從焊點位置位置移開在這個范圍內(nèi)形成開路或缺口主要原因為在焊錫軟融階段組件腳的溫度高于焊盤溫度防止此類現(xiàn)象的方法是使用更多的底部加熱或在熔融階段使用較慢的升溫率如果這樣零件腳和焊盤在焊錫浸潤前就可以達到溫度平衡一旦焊錫浸潤到焊盤上通過焊錫切片分析焊接將非常穩(wěn)定并且不再受到升溫速度的局限4立碑和偏位立碑和偏位由于元器件兩端未充分浸潤而引起的類似于包焊我們可以使用較慢的升溫速率