電子焊接工藝

1、1電子焊接工藝電子焊接工藝2電子焊接工藝技術 主要內容 焊接基本原理 焊接材料 手工焊 波峰焊 再流焊 電子焊接工藝新進展3一、焊接基本原理 焊接的三個理化過程： 1. 潤濕 2. 擴散 3. 合金化 Cu6Sn5，Cu3Sn4lglsgscosYoung方程：0o90o,意味著液體能夠潤濕固體；90o180o,則液體不能潤濕固體。lglsgs1.1 潤濕角解析5yVStyyyeSVCG 1G 單位面積內母材的溶解量；y液態(tài)釬料的密度；Cy母材在液態(tài)釬料中的極限溶解度；Vy液態(tài)釬料的體積；S液-固相的接觸面積；母材的原子在液態(tài)釬料中的溶解系數(shù)；t接觸時間。1.2 焊接過程擴散溶解母材向液態(tài)釬料

2、的擴散溶解溶解量計算公式：61.3 焊接過程 合金化界面處金屬間化合物的形成)kT/Qexp(Dtdn0d金屬間化合物層厚度;t時間;D0材料常數(shù), = 1.6810-4 m2/s;Q金屬間化合物長大激活能, = 1.09eV;n時間指數(shù), = 0.571.4 不良焊接圖例焊接不良即潤濕角大于90o，和/或鋪展界面存在缺陷。主要原因有兩點：(1) 母材表面的氧化物未被釬劑去除干凈，使得釬料難以在這種表面上鋪展。(2) 焊料本已良好潤濕母材，但由于工藝不當，使得母材表面的金屬鍍層完全溶解到液態(tài)釬料中，或是形成了連續(xù)的化合物相，使已經鋪展開的液態(tài)釬料回縮，接觸角增大。81.5 良好焊接圖例良好焊點

3、的圖示元器件引線焊接良好即意味著釬料在其表面潤濕良好，潤濕角小于90o。92.1 焊接材料鉛錫焊料 鉛錫焊料的特性 1.錫鉛比例錫鉛比例 2.熔點熔點 3.機械性能機械性能（抗拉強度與剪切強度） 4.表面張力與粘度表面張力與粘度（SnBS PbSB）102.2 焊接材料鉛錫焊料 焊料的雜質含量及其影響112-3 焊接材料助焊劑 1. 助焊劑的作用12固體金屬的表面結構2.3.1 助焊劑作用 助焊劑要去除的對象母材金屬表面的氧化膜固體金屬最外層表面是一層0.2 0.3nm的氣體吸附層。接下來是一層34nm厚的氧化膜層。所謂氧化膜層并不是單純的氧化物，而是由氧化物的水合物、氫氧化物、堿式碳酸鹽等組

4、成。在氧化膜層之下是一層110m厚的變形層，這是由于壓力加工所形成的晶粒變形結構，與氧化膜之間還有12m厚 的微晶組織。132-4 焊接材料助焊劑 助焊劑應具備的性能（1）助焊劑要有適當?shù)幕钚詼囟确秶⒅福┲竸┮羞m當?shù)幕钚詼囟确秶?、助焊效果。效果。?）助焊劑要有良好的熱穩(wěn)定性、化學性能）助焊劑要有良好的熱穩(wěn)定性、化學性能穩(wěn)定。穩(wěn)定。（3）助焊劑的殘留物不應有腐蝕性且容易清）助焊劑的殘留物不應有腐蝕性且容易清洗；洗；（4）不應析出有毒、有害氣體，符合環(huán)保的）不應析出有毒、有害氣體，符合環(huán)保的基本要求；基本要求； (5) (5) 要有符合電子工業(yè)規(guī)定的水溶性電阻和要有符合電子工業(yè)規(guī)定的水溶

5、性電阻和絕緣電阻；絕緣電阻；142-5 焊接材料助焊劑 助焊劑的種類153.1 手工烙鐵焊工具163-2 手工烙鐵焊工具選擇173.2 手工烙鐵焊工具特性 烙鐵頭的特性 1.溫度 2.形狀 3.耐腐蝕性183.2 手工烙鐵焊焊錫絲選擇193-2 手工烙鐵焊方法 1.焊前準備 2.焊接步驟 3.焊接要領204.1 波峰焊工藝流程214.1 波峰焊工藝流程比較224.2.1 波峰焊工藝步驟 工藝主要步驟-1 1.涂覆焊劑 溶解焊盤與引線腳表面的氧化膜，并覆蓋在其表面防止其再度氧化； 降低熔融焊料的表面張力，使?jié)櫇裥悦黠@提高。234.2.1 波峰焊工藝步驟 2.預熱預熱90120 3.焊接 2455

6、 35S 揮發(fā)助焊劑中的溶劑 活化助焊劑，增加助焊能力 減少高溫對被焊母材的熱沖擊 減少錫槽的溫度損失244.2.2 波峰焊工藝參數(shù)的設定 1.助焊劑比重（保持恒定） 2.預熱溫度（90110，調溫或調速） 3.焊接溫度（2455） 4.焊接時間（35S） 5.波峰高度（2/3 Board） 6.傳送角度 (57)254.2 波峰焊參數(shù)的影響 高度與角度264.2 波峰焊焊后補焊 補焊內容 1.插件高度與斜度 2.漏焊、假焊、連焊 3.漏插 4.引腳長度274.2.1插件高度與斜度的規(guī)定284.3 波峰焊設備波峰焊機 波峰焊機294.3 波峰焊設備助焊劑涂覆裝置304.3.1 波峰焊設備部件

7、預 熱 器 強迫對流式（熱風） 石英燈加熱（短紅外） 熱棒（板）加熱（長紅外）314.3.1 波峰焊設備部件波峰發(fā)生器324.3.2 波峰的形狀334.3.1 波峰焊設備部件 切引線機 紙基砂輪式 鑲嵌式硬質合金刀 全硬質合金無齒刀344.3.1 波峰焊設備部件 傳輸機構1.夾持印刷電路板的寬度能夠調整,以滿足不同尺寸類型的印刷電路板的需求.2.運行必需平穩(wěn),在運行中能維持一個恒定的速度3.為滿足產量及最佳焊接時間的需要,傳輸速度一般要求在0.253m/min范圍內可無級調速4.印刷電路板通過波峰時有微小的仰角,其角度一般要求在49范圍內可調整354.3.1 波峰焊設備部件 空氣刀365 再流

8、焊 再流焊類型： 1.對流紅外再流焊 2.熱板紅外再流焊 3.氣相再流焊（VPS） 4.激光再流焊375.1 再流焊工藝參數(shù) 1.溫度曲線的確定原則； 2.實際溫度曲線的確定； 3.溫度曲線的測定方法385.1.1 再流過程溫度曲線的確定原則焊錫膏的再流過程(1) 預熱區(qū)(加熱通道的25-33%)。釬料膏中的溶劑開始蒸發(fā)。溫度上升必須慢(2-3oC/秒)，以防止沸騰和飛濺形成小錫珠，同時避免過大熱應力。 (2) 活性區(qū)(33-50%, 120-160oC)。使PCB均溫。同時助焊劑開始活躍，化學清洗行動開始。(3)和(4) 再流區(qū)(205-230oC)。釬料膏中的金屬顆粒熔化，在液態(tài)表面張力作

9、用下形成焊點表面。(5) 冷卻區(qū)。焊點強度會隨冷卻速率增加而稍微增加，但太快將導致過大熱應力(應于515oC/秒)。再流溫度曲線395.1.2再流過程實際溫度曲線的測定 優(yōu)化的再流溫度曲線是SMT組裝中得到優(yōu)質焊點的最重要因素之一。再流溫度曲線的影響參數(shù)中最主要的是傳送帶速度和每個加熱區(qū)的溫度。設定再流溫度曲線的輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、焊錫膏參數(shù)。圖：將熱電偶附著在PCB焊盤及元器件引線/金屬化層之間熱電偶附著方法：(1) 采用Sn-Ag合金的高溫軟釬焊；(2) 用少量熱導膏覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶粘??；(3) 高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑。405.2 焊錫膏的再流過程及工藝參數(shù)的影響

10、5.2.1 再流溫度曲線參數(shù)及其影響圖 預熱不足或過多的再流溫度曲線415.2.2 釬料膏的再流過程及工藝參數(shù)的影響 再流溫度曲線參數(shù)及其影響圖 再流太多或不足425.2.3 焊錫膏的再流過程及工藝參數(shù)的影響 再流溫度曲線參數(shù)及其影響圖 冷卻過快或不足435.3.1 焊錫膏再流焊缺陷分析 釬料球釬料球直徑不能超過焊盤與印制導線之間的距離；600mm2的范圍內不能出現(xiàn)超過5個釬料球。工藝認可標準產生原因(1) 絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使釬料膏弄臟PCB；(2) 釬料膏在氧化環(huán)境中暴露過多，吸入水分過多；(3) 加熱不精確，太慢且不均勻；(4) 加熱速率太快且預熱時間過長；(5) 釬料膏干

11、得太快；(6) 助焊劑活性不足；(7) 太多顆粒很小的釬料合金粉末；(8) 再流過程中助焊劑的揮發(fā)不適當。445.3.2 焊錫膏再流焊缺陷分析橋連產生原因(1) 釬料膏粘度過低；(2) 焊盤上釬料膏過量；(3) 再流峰值溫度過高。開路產生原因(1) 釬料膏量不足；(2) 元件引線的共面性不好；(3) 釬料熔化及潤濕不好；(4) 引線吸錫或附近有連線孔。456 焊接技術新進展 主要內容 1.惰性氣體保護焊接 2.穿孔再流焊 3.焊料無鉛化 4.免清洗焊接工藝46穿孔再流焊工藝步驟473. 焊料無鉛化-1483. 焊料無鉛化-2493. 焊料無鉛化-350再流焊工藝窗口的大幅縮小如采用Sn-Ag-Cu釬料(熔點為217oC)，再加上5oC的控制限制，實