印刷與回流焊接工藝培訓(xùn)課件

1、深圳三和盛科技電子SMT-印刷與回流焊接工藝SMT工程 2010-10錫膏印刷工藝摘 要：錫膏印刷是SMT生產(chǎn)過程中最關(guān)鍵的工序之一，印刷質(zhì)量好壞直接影響SMD組裝質(zhì)量及效率；60%70%焊接缺陷來源于印刷。一、錫膏的成分及選擇二、錫膏使用注意事項(xiàng)三、錫膏印刷過程工藝控制良好的印刷性能錫膏的成分及選擇錫膏的成分：主要由鉛/錫/合金粉末/助焊劑組成。良好的粘合度錫膏的選擇：錫膏的熔點(diǎn)助焊劑種類工作壽命與儲(chǔ)存期限良好的印刷性能錫膏粘度（5001200KPA/S）最佳狀態(tài)800KPA/S，可用精確粘度儀測(cè)量，工作中采用以下方法：攪拌30MIN左右，挑起少許錫膏，讓其自然落下，若慢慢逐段落下，粘度適中

2、；錫膏不落，說明粘度太大；錫膏快速落下，說明錫膏太稀，粘度太小。顆粒直徑：一般為鋼網(wǎng)開口尺寸1/5，間距0.5MM開口為0.25MM，其顆粒直徑最大直徑不超過0.05MM。良好的粘合度良好的粘合度：是指錫膏粘在一起的能力，主要取決于助焊系統(tǒng)的成分以及其它添加劑（如膠粘劑/溶劑/觸變劑等）的配比量，粘合能力強(qiáng)，利于脫膜。錫膏的熔點(diǎn)錫膏的熔點(diǎn)：是由合金成分所決定，根據(jù)工藝要求和元器件能承受溫度來選擇不同熔點(diǎn)的錫膏，SMT一般選擇Sn63/Sn62/Sn60，熔點(diǎn)在177183；特性：較低熔點(diǎn)，焊點(diǎn)強(qiáng)度比較高，較好滿足焊接要求。助焊劑種類RSA（強(qiáng)活化劑）RA（活化型）助焊劑種類RMA（弱活化型）R

3、C（非活化型）作用：一般選用RMA型比較合適清除焊盤的氧化層。保護(hù)焊盤表面不再氧化。減少焊接中焊料的表面張力，促進(jìn)焊料流動(dòng)和分散。工作壽命與儲(chǔ)存期限工作壽命：是指印刷后到貼裝元件之間允許經(jīng)歷的時(shí)間，一般選擇至少4H有效工作時(shí)間的錫膏。儲(chǔ)存期限：是指在規(guī)定的保存條件下，錫膏從出廠到性能不致嚴(yán)重降低的保存期限，一般36個(gè)月，也有一年的。錫膏使用注意事項(xiàng)密封存放，恒溫恒濕冰箱內(nèi)，保存溫度3 10。溫度過高：合金粉末和焊劑化學(xué)反應(yīng)，粘度上升不利于印刷。溫度過低：松香成分會(huì)發(fā)生結(jié)晶，使錫膏形狀惡化。錫膏從冰箱取出后，不能直接使用，須在室溫下回溫，以免空氣中水氣凝結(jié)而混入其中，導(dǎo)致錫膏惡化。使用前要對(duì)錫膏

4、進(jìn)行攪拌30MIN，使錫膏內(nèi)部顆粒均勻一致，并保持良好粘度。印刷后PCB，放于室溫過久會(huì)由溶劑揮發(fā)，吸叫水氣等造成錫膏惡化，應(yīng)盡量縮短進(jìn)入回流焊的等待時(shí)間。印刷環(huán)境最好在溫度（233），濕度RH4565%進(jìn)行。錫膏印刷過程工藝控制印刷參數(shù)設(shè)定調(diào)整太?。河″a量不足；太大：印錫過??；理想：刮刀速度及壓力下剛好把錫膏從鋼網(wǎng)表面刮干凈。刮刀壓力印刷厚度印刷速度脫膜速度清洗次數(shù)由鋼網(wǎng)厚度所決定，可以通過調(diào)整印刷速度及壓力來改變其印刷厚度（只是微量調(diào)整）。最大印刷速度決定于PCB上最小引腳間距（引腳間距0.5MM速度一般為2030MM/S，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置）。最大脫膜速度決定于PCB上最小引腳間距（引腳間

5、距0.5MM速度一般為15MM/S，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置）。干濕并用，采用無水酒精清洗（結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置）。印刷條件基準(zhǔn)與條件調(diào)整流程印刷條件調(diào)整流程圖錫膏印刷過程工藝控制角度越小，向下的壓力越大，容易將錫膏注入漏孔中，但也容易使錫膏污染鋼網(wǎng)底面，造成錫膏印刷連錫；一般為4560；目前自動(dòng)和半自動(dòng)印刷機(jī)大多采用60。刮刀與鋼網(wǎng)角度錫膏投入量（滾動(dòng)直徑）鋼刮刀與膠刮刀鋼刮刀的壓力應(yīng)比膠刮刀的壓力大一些，一般大1.21.5倍。膠刮刀的壓力過大，印刷時(shí)刮刀會(huì)壓入開口中，造成印刷量減少，特別是大尺寸的開口。鋼刮刀膠刮刀錫膏的滾動(dòng)直徑h 915mm較合適。h 過小不利于錫膏漏?。ㄓ∷⒌奶畛湫裕﹉ 過大，過多

6、的錫膏長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中不斷滾動(dòng)，對(duì)錫膏質(zhì)量不利。h 錫膏高度（滾動(dòng)直徑）滾動(dòng)方向印刷不良原因與調(diào)整方法偏位錫塌連錫少錫/拉尖印刷不良事例回流焊接工藝RSS曲線一、了解錫膏的回流過程二、舊式與新式回流爐的不同三、RSS/RTS曲線的簡(jiǎn)義與區(qū)別四、RSS/RTS溫度曲線設(shè)定五、RSS/RTS曲線不合理的焊接缺陷了解錫膏的回流過程用于達(dá)到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需慢(大約每秒3 C)，以限制沸騰和飛濺，防止形成小錫珠，還有一些元件對(duì)內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果元件外部溫度上升太快，會(huì)造成斷裂。助焊劑活躍，化學(xué)清洗行動(dòng)開始，水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會(huì)發(fā)生同樣的清洗行動(dòng)，只不過溫度稍

7、微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的錫焊點(diǎn)要求“清潔”的表面。這個(gè)階段最為重要，當(dāng)單個(gè)的焊錫顆粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫，這時(shí)表面張力作用開始形成焊腳表面，如果元件引腳與PCB焊盤的間隙，則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開，即造成錫點(diǎn)開路。冷卻階段，如果冷卻快，錫點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)稍微大一點(diǎn)，但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。錫膏回流分為五個(gè)階段當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫顆粒首先單獨(dú)熔化，并開始液化和表面吸錫的過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋，并開始形成錫焊點(diǎn)。舊式與新式回流爐的不同舊式新式舊式的爐傾向于以不同速率來加熱一個(gè)裝配上的不同零件，取決于回流焊接的零件和線

8、路板層的顏色和質(zhì)地。一個(gè)裝配上的某些區(qū)域可以達(dá)到比其它區(qū)域高得多的溫度，這個(gè)溫度變化叫做裝配的D T。如果D T大，裝配的有些區(qū)域可能吸收過多熱量，而另一些區(qū)域則熱量不夠。這可能引起許多焊接缺陷，包括焊錫球、不熔濕、損壞元件、空洞和燒焦的殘留物。 新式的回流焊接爐，叫做強(qiáng)制對(duì)流式，將熱空氣吹到裝配板上或周圍。這種爐的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)裝配板逐漸地和一致地提供熱量，不管零件的顏色和質(zhì)地。雖然，由于不同的厚度和元件密度，熱量的吸收可能不同，但強(qiáng)制對(duì)流式爐逐漸地供熱，其D T沒有太大的差別。另外，這種爐可以嚴(yán)格地控制給定溫度曲線的最高溫度和溫度速率，其提供了更好的區(qū)到區(qū)的穩(wěn)定性，和一個(gè)更受控的回流過程

9、。RSS/RTS曲線的簡(jiǎn)義與區(qū)別RSS曲線RTS曲線爐溫曲線分為：RSS曲線和RTS曲線兩種RSS溫度曲線簡(jiǎn)單的說就是一條從室溫到恒溫到回流的爐溫曲線。RTS溫度曲線簡(jiǎn)單的說就是一條從室溫到回流的爐溫曲線。升溫回流升溫回流恒溫RSS/RTS曲線的簡(jiǎn)義與區(qū)別RSS曲線（升溫恒溫回流）預(yù)熱區(qū)活性區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)RTS曲線（升溫回流）升溫區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)域組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成功回流。RSS與RTS曲線最大的區(qū)別是RTS能有效減少能源成本、增加效率、減少焊接缺陷、改善熔濕性能和簡(jiǎn)

10、化回流工序，RSS卻相反。RSS/RTS曲線區(qū)別與各溫區(qū)的認(rèn)識(shí)RSS/RTS曲線的簡(jiǎn)義與區(qū)別RSS曲線（升溫恒溫回流）預(yù)熱區(qū)活性區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過每秒25C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會(huì)引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過度，沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長(zhǎng)度的2533%。 活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的3350%，有兩個(gè)w作用，第一是，將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，減少它們的相當(dāng)溫

11、差。第二個(gè)功能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120150C。冷卻區(qū)，理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系，焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好?；亓鲄^(qū)，有時(shí)叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個(gè)區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度范圍是205230C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會(huì)使其溫升斜率超過每秒25C，或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損，并損害元件的完整性。RSS/RTS

12、曲線各溫區(qū)的簡(jiǎn)義RSS/RTS曲線簡(jiǎn)議與區(qū)別為什么和什么時(shí)候保溫？保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的D T。保溫應(yīng)該在裝配達(dá)到焊錫回流溫度之前，把裝配上所有零件的溫度達(dá)到均衡，使得所有的零件同時(shí)回流。由于保溫區(qū)是沒有必要的，因此溫度曲線可以改成線性的升溫-到-回流(RTS)的回流溫度曲線。應(yīng)該注意到，保溫區(qū)一般是不需要用來激化錫膏中的助焊劑化學(xué)成分。這是工業(yè)中的一個(gè)普遍的錯(cuò)誤概念，應(yīng)予糾正。當(dāng)使用線性的RTS溫度曲線時(shí)，大多數(shù)錫膏的化學(xué)成分都顯示充分的濕潤(rùn)活性。事實(shí)上，使用 RTS溫度曲線一般都會(huì)改善濕潤(rùn)。RSS/RTS爐溫曲線設(shè)定RSS曲線（升溫恒溫回流）預(yù)熱區(qū)活性區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)RTS曲線（升

13、溫回流）升溫區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是鏈速設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時(shí)間。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求34分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長(zhǎng)度除以總的加熱感溫時(shí)間，即為準(zhǔn)確的鏈速，調(diào)整范圍在準(zhǔn)確鏈速15CM/MIN之間，例如，當(dāng)錫膏要求3.5分鐘的加熱時(shí)間，使用和西回流爐292CM加熱通道長(zhǎng)度，準(zhǔn)確鏈速為：292CM 3.5分鐘 =83CM/MIN。 回 流 爐 傳 輸 速 度 設(shè) 定RSS/RTS爐溫曲線設(shè)定RSS曲線（升溫恒溫回流）預(yù)熱區(qū)活性區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū)RSS溫度曲線可用于RMA或免洗化學(xué)成分，但一般不推薦用于水溶化學(xué)成分，因?yàn)镽SS保溫區(qū)可能過早地破壞錫膏活性劑

14、，造成不充分的濕潤(rùn)。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或減少D T。RSS溫度曲線開始以一個(gè)陡坡溫升，在90秒的目標(biāo)時(shí)間內(nèi)大約150 C，最大速率可達(dá)23 C。隨后，在150170 C之間，將裝配板保溫90秒鐘；裝配板在保溫區(qū)結(jié)束時(shí)應(yīng)該達(dá)到溫度均衡。保溫區(qū)之后，裝配板進(jìn)入回流區(qū)，在183 C以上回流時(shí)間為60( 15)秒鐘。整個(gè)溫度曲線應(yīng)該從45 C到峰值溫度215( 5) C持續(xù)3.54分鐘。冷卻速率應(yīng)控制在每秒4 C。一般，較快的冷卻速率可得到較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)和較高強(qiáng)度與較亮的焊接點(diǎn)?？墒?，超過每秒4 C會(huì)造成溫度沖擊。RSS 爐 溫 曲 線 設(shè) 定RSS/RTS爐溫曲線設(shè)定RTS曲線（升溫

15、回流）升溫區(qū)回流區(qū)冷卻區(qū) RTS溫度曲線可用于任何化學(xué)成分或合金，為水溶錫膏和難于焊接的合金與零件所首選。如果裝配上存在較大的D T，例如工序中使用了夾具或效率低的回流焊接爐，那么RTS可能不為適當(dāng)?shù)臏囟惹€選擇。RTS曲線簡(jiǎn)單地說就是一條從室溫到回流峰值溫度的溫度漸升曲線，RTS曲線溫升區(qū)其作用是裝配的預(yù)熱區(qū)，這里助焊劑被激化，揮發(fā)物被揮發(fā)，裝配準(zhǔn)備回流，并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫速率為每秒0.61.8 C。升溫的最初90秒鐘應(yīng)該盡可能保持線性。RTS曲線的升溫基本原則是，曲線的三分之二在150 C以下。在這個(gè)溫度后，大多數(shù)錫膏內(nèi)的活性系統(tǒng)開始很快失效。因此，保持曲線的前段冷一些將

16、活性劑保持時(shí)間長(zhǎng)一些，其結(jié)果是良好的濕潤(rùn)和光亮的焊接點(diǎn)。RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度的階段。在達(dá)到150 C之后，峰值溫度應(yīng)盡快地達(dá)到，峰值溫度應(yīng)控制在215( 5) C，液化居留時(shí)間為60( 15)秒鐘。液化之上的這個(gè)時(shí)間將減少助焊劑受夾和空洞，增加拉伸強(qiáng)度。和RSS一樣，RTS曲線長(zhǎng)RTS 爐 溫 曲 線 設(shè) 定RSS/RTS曲線不合理的焊接缺陷許多細(xì)小的焊錫球在回流后助焊劑殘留的周邊上。在RTS曲線上，這個(gè)通常是升溫速率太慢的結(jié)果，由于助焊劑載體在回流之前燒完，發(fā)生金屬氧化。這個(gè)問題一般可通過曲線溫升速率略微提高達(dá)到解決。焊錫球也可能是溫升速率太快的結(jié)果，但是，這對(duì)RTS曲線不

17、大可能，因?yàn)槠湎鄬?duì)較慢、較平穩(wěn)的溫升。錫 球錫 珠熔濕性差錫量不足經(jīng)常與焊錫球混淆，焊錫珠是一顆或一些大的焊錫球，通常落在片狀電容和電阻周圍。雖然這常常是絲印時(shí)錫膏過量堆積的結(jié)果，但有時(shí)可以調(diào)節(jié)溫度曲線解決。和焊錫球一樣，在RTS曲線上產(chǎn)生的焊錫珠通常是升溫速率太慢的結(jié)果。這種情況下，慢的升溫速率引起毛細(xì)管作用，將未回流的錫膏從焊錫堆積處吸到元件下面?；亓髌陂g，這些錫膏形成錫珠，由于焊錫表面張力將元件拉向機(jī)板，而被擠出到元件邊。和焊錫球一樣，焊錫珠的解決辦法也是提高升溫速率，直到問題解決。熔濕性差經(jīng)常是時(shí)間與溫度比率的結(jié)果。錫膏內(nèi)的活性劑由有機(jī)酸組成，隨時(shí)間和溫度而退化。如果曲線太長(zhǎng)，焊接點(diǎn)的

18、熔濕可能受損害。因?yàn)槭褂肦TS曲線，錫膏活性劑通常維持時(shí)間較長(zhǎng)，因此熔濕性差比RSS較不易發(fā)生。如果RTS還出現(xiàn)熔濕性差，應(yīng)采取步驟以保證曲線的前面三分之二發(fā)生在150 C之下。這將延長(zhǎng)錫膏活性劑的壽命，結(jié)果改善熔濕性。焊錫不足通常是不均勻加熱或過快加熱的結(jié)果，使得元件引腳太熱，焊錫吸上引腳。回流后引腳看到去錫變厚，焊盤上將出現(xiàn)少錫。減低加熱速率或保證裝配的均勻受熱將有助于防止該缺陷。RSS/RTS曲線不合理的焊接缺陷立件通常是不相等的熔濕力的結(jié)果，使得回流后元件在一端上站起來。一般，加熱越慢，板越平穩(wěn)，越少發(fā)生。降低裝配通過183 C的溫升速率將有助于校正這個(gè)缺陷。立 件空 洞無光澤/顆粒狀

19、焊點(diǎn)燒焦殘留物 空洞是錫點(diǎn)的X光或截面檢查通常所發(fā)現(xiàn)的缺陷?？斩词清a點(diǎn)內(nèi)的微小“氣泡” ，可能是被夾住的空氣或助焊劑?？斩匆话阌扇齻€(gè)曲線錯(cuò)誤所引起：不夠峰值溫度；回流時(shí)間不夠；升溫階段溫度過高。由于RTS曲線升溫速率是嚴(yán)密控制的，空洞通常是第一或第二個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果，造成沒揮發(fā)的助焊劑被夾住在錫點(diǎn)內(nèi)。這種情況下，為了避免空洞的產(chǎn)生，應(yīng)在空洞發(fā)生的點(diǎn)測(cè)量溫度曲線，適當(dāng)調(diào)整直到問題解決。一個(gè)相對(duì)普遍的回流焊缺陷是無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)。這個(gè)缺陷可能只是美觀上的，但也可能是不牢固焊點(diǎn)的征兆。在RTS曲線內(nèi)改正這個(gè)缺陷，應(yīng)該將回流前兩個(gè)區(qū)的溫度減少5 C；峰值溫度提高5 C。如果這樣還不行，那么，應(yīng)繼續(xù)這樣調(diào)