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文檔簡介
再流焊通用工藝reflowsoldering
再流焊通用工藝reflowsoldering1再流焊技術(shù)概述焊接是SMT中最主要的工藝技術(shù),焊接質(zhì)量是SMA可靠性的關(guān)鍵,它直接影響電子裝備的性能可靠性和經(jīng)濟(jì)利益,而焊接質(zhì)量取決于所用的的焊接方法、焊接材料、焊接工藝技術(shù)和焊接設(shè)備。SMT中采用的焊接技術(shù)主要有波峰焊和再流焊。一般情況下,波峰焊用于混合組裝方式,再流焊用于全變面組裝方式。波峰焊與再流焊之間的基本區(qū)別在于熱源與焊料供給方式不同。再流焊技術(shù)概述焊接是SMT中最主要的工藝技術(shù),焊接質(zhì)量是SM2再流焊技術(shù)的特點(diǎn)元器件受到的熱沖擊小,但有時(shí)會(huì)給器件較大的熱應(yīng)力。僅在需要部位施放焊膏,能控制焊膏施放量,能避免橋接等缺陷的產(chǎn)生。熔融焊料的表面張力能夠校正元器件的貼放位置的微小偏差。可以采用局部加熱熱源,從而在同一基板上,采用不同焊接工藝進(jìn)行焊接。焊料中一般不會(huì)混入不純物。使用焊膏時(shí),能正確的保持焊料的組成。再流焊技術(shù)的特點(diǎn)元器件受到的熱沖擊小,但有時(shí)會(huì)給器件較大的熱3再流焊加熱方法熱量傳遞方式:熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流再流焊加熱方法熱量傳遞方式:熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流4再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐 它是利用熱板的傳導(dǎo)熱來加熱的再流焊,是最早應(yīng)用的再流焊方法。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐5再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐優(yōu)點(diǎn):
設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,初始投資和操作費(fèi)用低;可以采用惰性氣體保護(hù);能迅速改變溫度和溫度曲線;傳到元器件上的熱量相當(dāng)小;焊接過程中易于目測檢查;產(chǎn)量適中。缺點(diǎn):
熱板表面溫度限制在<300℃;只適用于單面組裝,不能用于雙面組裝,也不能用于底面不平的PCB或由易翹曲材料制成的PCB組裝;溫度分布不均勻。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐6再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐一般采用隧道加熱爐,熱源以紅外線輻射為主,適用于流水線大批量生產(chǎn)。紅外線有遠(yuǎn)紅外線和近紅外線兩種,前者多用于預(yù)熱,后者多用于再流加熱。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐7再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐優(yōu)點(diǎn):
能使焊膏中的助焊劑以及有機(jī)酸、鹵化物迅速活化,焊劑的性能和作用得到充分的發(fā)揮,從而使得焊膏潤濕能力提高;紅外加熱的輻射波長與PCB和元器件的吸收波長相近,因此基板升溫快,溫差?。粶囟惹€控制方便,彈性好;加熱效率高,成本低。缺點(diǎn):
元器件的形狀和表面顏色的不同,對紅外線的吸收系數(shù)也不同,會(huì)產(chǎn)生“陰影效應(yīng)”,使得被焊件受熱不均勻。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐8再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐對流傳熱的原理:是熱能依靠媒介的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生傳遞,在紅外熱風(fēng)再流焊爐中,媒介是空氣或氮?dú)猓瑢α鱾鳠岬目炻Q于熱風(fēng)的的速度。通常風(fēng)速控制在1.0~1.8m/s的范圍之內(nèi)。熱風(fēng)傳熱能起到熱的均衡作用。在紅外熱風(fēng)再流焊爐中,熱量的傳遞是以輻射導(dǎo)熱為主。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐9再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐優(yōu)點(diǎn):焊接溫度曲線的可調(diào)性大大增強(qiáng),縮小了設(shè)定的溫度曲線與實(shí)際控制溫度之間的差異,使再流焊能有效地按設(shè)定的溫度曲線進(jìn)行;溫度均勻穩(wěn)定,克服吸熱差異及“陰影效應(yīng)”等不良影響。是SMT大批量生產(chǎn)中的主要焊接方式。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐10熱風(fēng)的產(chǎn)生形式1——由軸向風(fēng)扇產(chǎn)生早期出現(xiàn)的產(chǎn)生熱風(fēng)的一種方式。它的結(jié)構(gòu)特征是:各個(gè)溫區(qū)的加熱板開有一定數(shù)量的孔,風(fēng)扇裝在加熱板的上方,由風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)形成的風(fēng)通過加熱板上的孔吹到爐膛內(nèi)。熱風(fēng)的產(chǎn)生形式1——由軸向風(fēng)扇產(chǎn)生早期出現(xiàn)的產(chǎn)生熱風(fēng)的一種方11在傳送方向上,各溫區(qū)溫度分界不清不同的加熱區(qū)中壓力不同,整個(gè)生產(chǎn)區(qū)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)薄的流層熱風(fēng)的流層會(huì)造成元件移位在傳送方向上,各溫區(qū)溫度分界不清不同的加熱區(qū)中壓力不同,整個(gè)12熱風(fēng)的產(chǎn)生形式2——由切向風(fēng)扇產(chǎn)生切向風(fēng)扇安裝在加熱器的外側(cè),工作時(shí)由切向風(fēng)扇產(chǎn)生板面渦流。熱風(fēng)的吹入和返回在同一個(gè)溫區(qū),因此前后溫區(qū)不會(huì)出現(xiàn)混合情況。在傳送方向上沒有層流,而僅在加熱板上產(chǎn)生渦流,每個(gè)溫區(qū)的溫度可以精確控制。熱風(fēng)的產(chǎn)生形式2——由切向風(fēng)扇產(chǎn)生切向風(fēng)扇安裝在加熱器的外側(cè)13理想的再流焊溫度曲線焊接時(shí)PCB板面溫度要高于焊料熔化溫度約30~40℃。溫度不正確會(huì)導(dǎo)致元件焊接質(zhì)量差,甚至?xí)p毀元件。在新產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,應(yīng)反復(fù)調(diào)整爐溫,最終得到一條滿意的焊接溫度曲線。理想的再流焊溫度曲線焊接時(shí)PCB板面溫度要高于焊料熔化溫度約14升溫區(qū)通常指由室溫升到150℃左右的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域里,SMA平穩(wěn)升溫,焊膏中的部分溶劑開始揮發(fā),元器件特別是IC器件緩緩升溫,以適應(yīng)以后的高溫。升溫過快,會(huì)導(dǎo)致元器件開裂、PCB變形、IC芯片損壞,同時(shí)焊膏中溶劑揮發(fā)太快,導(dǎo)致錫珠產(chǎn)生。通常升溫速率控制在2℃/s以下為最佳。升溫區(qū)通常指由室溫升到150℃左右的區(qū)域。15保溫區(qū)在保溫區(qū),溫度通常維持在150℃±10℃的區(qū)域。此時(shí)焊膏處于熔化前夕,焊膏中的揮發(fā)物進(jìn)一步被除去,活化劑開始激活,并有效地去除焊接表面的氧化物。SMA表面溫度受熱風(fēng)影響,不同大小、不同質(zhì)地的元器件溫度能保持均勻,板面溫差達(dá)到最小值。保溫區(qū)曲線形態(tài)是評(píng)估再流焊爐工藝性的一個(gè)窗口。保溫時(shí)間一般為60~90s。保溫區(qū)在保溫區(qū),溫度通常維持在150℃±10℃的區(qū)域。16焊接區(qū)SMA進(jìn)入焊接區(qū)后迅速升溫,并超出焊膏熔點(diǎn)約30~40℃,即板面溫度瞬時(shí)達(dá)到215~225℃(峰值溫度),處在峰值溫度的時(shí)間為5~10s。在焊接區(qū),焊膏很快融化,并迅速潤濕焊盤。隨著溫度進(jìn)一步升高,焊料表面張力降低,會(huì)爬至元器件引腳的一定高度,并形成一個(gè)“彎月面”。在焊接區(qū),焊膏溶化后產(chǎn)生的表面張力能適度的校準(zhǔn)由貼片過程中產(chǎn)生的元器件引腳偏移;同時(shí)也會(huì)由于焊盤設(shè)計(jì)不正確引起多種焊接缺陷,如立碑、橋連等。焊接區(qū)SMA進(jìn)入焊接區(qū)后迅速升溫,并超出焊膏熔點(diǎn)約30~417冷卻區(qū)SMA運(yùn)行到冷卻區(qū)后,焊點(diǎn)迅速降溫,焊料凝固。焊點(diǎn)迅速冷卻可使焊料晶格細(xì)化,提高結(jié)合強(qiáng)度,使焊點(diǎn)光亮,表面連續(xù),呈“彎月面”。風(fēng)冷和水冷。理想的冷卻曲線與焊接區(qū)升溫曲線呈鏡面對稱分布。冷卻區(qū)SMA運(yùn)行到冷卻區(qū)后,焊點(diǎn)迅速降溫,焊料凝固。18溫度曲線的設(shè)定測試工具 在開始測定溫度曲線之前,需要有專用溫度測試儀、相配合的熱電偶、高溫焊錫絲、高溫膠帶以及待測的SMA。熱電偶的位置與固定
原則:在熱容量大的元件焊盤處一定要放置熱電偶,此外對熱敏感元件的外殼和PCB上的空檔處也應(yīng)放置熱電偶,以觀察板面溫度分布狀況。 通常根據(jù)SMA大小和復(fù)雜程度設(shè)3個(gè)或者更多的電偶,電偶數(shù)越多,對板面溫度分布的了解越全面。溫度曲線的設(shè)定測試工具19溫度曲線的設(shè)定爐子的結(jié)構(gòu) 有幾個(gè)溫區(qū),有幾塊發(fā)熱體,是否獨(dú)立控溫,熱電偶放置在何處,熱風(fēng)的形成與特點(diǎn),風(fēng)速是否可以調(diào)節(jié),每個(gè)加熱區(qū)的長度以及加熱溫區(qū)的總長度。爐子的帶速 設(shè)定溫度曲線第一個(gè)考慮的參數(shù)就是傳送帶的速度設(shè)定。應(yīng)首先測量爐子的加熱區(qū)總長度,再根據(jù)所加工的SMA尺寸大小、元器件數(shù)量以及元器件大小或熱容量的大小,來決定SMA在各溫區(qū)的運(yùn)行時(shí)間。各溫區(qū)溫度的設(shè)定溫度曲線的設(shè)定爐子的結(jié)構(gòu)20再流焊工藝要求
①要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲線的實(shí)時(shí)測試。②要按照PCB設(shè)計(jì)時(shí)的焊接方向進(jìn)行焊接。③焊接過程中嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)。④必須對首塊印制板的焊接效果進(jìn)行檢查。檢查焊接是否充分、焊點(diǎn)表面是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況,還要檢查PCB表面顏色變化等情況。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。再流焊工藝要求①要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲21汽相再流焊VPS(VaporPhaseSoidering)汽相再流焊技術(shù)又稱為凝聚焊接技術(shù),是1973年Western電氣公司開發(fā)的,起初主要用于厚膜集成電路的焊接,之后由于VPS具有升溫速度快、溫度均勻恒定的優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于一些高難度電子產(chǎn)品的焊接中。由于在焊接過程中需要大量使用FC-70和FC-113,故未能在SMT大生產(chǎn)中全面推廣應(yīng)用。汽相再流焊VPS(VaporPhaseSoidering22汽相再流焊原理汽相再流焊技使用氟惰性液體作為熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),加熱這種介質(zhì),利用它沸騰后產(chǎn)生的飽和蒸汽的汽化潛熱進(jìn)行加熱。汽相再流焊原理汽相再流焊技使用氟惰性液體作為熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),加熱23汽相再流焊特點(diǎn)汽化潛熱的轉(zhuǎn)移對SMA的物理結(jié)構(gòu)和幾何形狀不敏感,可使組件均勻的加熱到焊接溫度。但是加熱過程與SMA上的元器件總數(shù)、總表面積和元器件數(shù)量之比以及表面材料的熱傳導(dǎo)率有關(guān)。由于VPS加熱均勻、熱沖擊小,因而能防止元器件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。加熱不受SMA結(jié)構(gòu)影響,復(fù)雜和微小部分也能焊接,焊料的橋接被控制到最小程度。焊接溫度保持一定,不會(huì)發(fā)生過熱。在無氧的環(huán)境中進(jìn)行焊接。熱轉(zhuǎn)換效率高。汽相再流焊特點(diǎn)汽化潛熱的轉(zhuǎn)移對SMA的物理結(jié)構(gòu)和幾何形狀不敏24熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)
汽相再流焊的關(guān)鍵是選擇合適的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),所選用的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)必須滿足汽相焊接的工藝條件。必須是具有一定沸點(diǎn)的液體,并且沸點(diǎn)應(yīng)高于焊料的熔化溫度,但又不能過高。必須具有熱和化學(xué)上的穩(wěn)定性,可以和SMA上所有材料相容,不發(fā)生化學(xué)作用。不會(huì)在SMA上留下導(dǎo)電和腐蝕性的殘留物。密度比空氣大,以便很容易的將它限制在該系統(tǒng)內(nèi)。不易燃,低毒性,制備成本低。熱轉(zhuǎn)換介質(zhì) 汽相再流焊的關(guān)鍵是選擇合適的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),所選用25熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)能滿足上述特征的合適液體是全氟化液體,又叫氟惰性液體。全氟化液體屬于完全氟化的有機(jī)化合物族??梢詮钠胀ㄓ袡C(jī)化合物中,用氟原子置換全部碳所結(jié)合的氫原子而生成穩(wěn)定的全氟化液體。分子結(jié)構(gòu)無極性,并具有低的溶解能力。種類繁多,沸點(diǎn)范圍從-47℃~320℃。熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)能滿足上述特征的合適液體是全氟化液體,又叫氟惰性液26汽相焊設(shè)備立式VPS爐汽相焊設(shè)備立式VPS爐27汽相焊設(shè)備立式VPS爐
液體處理系統(tǒng):用來中和VPS運(yùn)行時(shí)形成的酸。汽相焊設(shè)備立式VPS爐28汽相焊設(shè)備立式VPS爐
焊接工藝汽相焊設(shè)備立式VPS爐29汽相焊設(shè)備傳送帶式VPS設(shè)備
汽相焊設(shè)備傳送帶式VPS設(shè)備30汽相再流焊中需注意的問題預(yù)熱的作用(1)防止焊料球形成。(2)減少焊接高溫對器件的熱沖擊,防止塑封器件受熱沖擊的損壞。(3)防止“曼哈頓”現(xiàn)象。汽相再流焊中需注意的問題預(yù)熱的作用31汽相再流焊中需注意的問題影響液體消耗的因素: 控制氟惰性液體的消耗是一個(gè)非常重要的問題,這不但能降低運(yùn)行成本,還有利于安全操作。(1)開口部的處理(2)通道是否傾斜(3)液體種類不同,穩(wěn)定性不同,損耗量也就不同(4)傳送機(jī)構(gòu)不同,液體損耗量也不同汽相再流焊中需注意的問題影響液體消耗的因素:32汽相再流焊中需注意的問題工藝參數(shù)的控制
嚴(yán)格控制工藝參數(shù)是確保SMA焊接可靠性的關(guān)鍵,控制VPS工藝參數(shù)時(shí)需要考慮:(1)加熱槽內(nèi)液體面必須高于浸沒式加熱器(2)嚴(yán)格控制冷卻蛇形管的溫度(3)應(yīng)連續(xù)監(jiān)控蒸汽溫度和液體沸點(diǎn)(4)SMA在主蒸汽區(qū)的停留時(shí)間取決于SMA的質(zhì)量。汽相再流焊中需注意的問題工藝參數(shù)的控制33汽相再流焊中需注意的問題液體的處理 不論采用哪種VPS設(shè)備,必須對液體進(jìn)行定期或連續(xù)處理,以確保去掉液體的分解物。設(shè)備的維修(1)取出電浸沒式加熱器,擦去上面沉積的焊劑沉積物。(2)根據(jù)使用頻率定期或連續(xù)過濾液體。(3)擦凈冷凝蛇形管,使蒸汽凝聚均勻和安全,減少蒸汽損失。 汽相再流焊中需注意的問題液體的處理34汽相再流焊缺陷汽相再流焊缺陷35激光再流焊激光再流焊原理
激光再流焊是利用激光束直接照射焊接部位,焊點(diǎn)吸收光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽购附硬课患訜?,?dǎo)致焊料融化。光照停止后,焊接部位迅速冷卻,焊料凝固。激光再流焊激光再流焊原理36立碑現(xiàn)象再流焊中,片式元器件經(jīng)常出現(xiàn)立起的現(xiàn)象,成為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法立碑現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡,因而元件兩端的力矩也不平衡,從而導(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生。立碑現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法立碑現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是元件兩371.焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理元件兩邊焊盤之一與地相連接,或有一側(cè)焊盤面積過大,則會(huì)因熱容量不均勻而引起潤濕力的不平衡。PCB表面各處的溫度差過大以致元件焊盤吸熱不均勻。大型器件(QFP、BGA、散熱器)周圍的小型片式元件也同樣出現(xiàn)溫度不均勻。解決辦法:改善焊盤的設(shè)計(jì)與布局。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:1.焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:382.焊膏與焊膏印刷焊膏的活性低,或元件引腳的可焊性差,則焊膏溶化后,表面張力不一樣。兩焊盤的焊膏印刷量不均勻,多的一邊會(huì)因焊膏吸熱量增多,熔化時(shí)間滯后。解決辦法:選用活性較高的焊膏,改善焊膏印刷參數(shù),特別是模板的窗口尺寸。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:2.焊膏與焊膏印刷導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:393.貼片Z軸方向受力不均勻,會(huì)導(dǎo)致元件浸入到焊膏中的深度不均勻,熔化時(shí)會(huì)因時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的潤濕力不均勻。元件貼片移位會(huì)直接導(dǎo)致立碑。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:調(diào)節(jié)貼片機(jī)參數(shù)。3.貼片導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:調(diào)節(jié)貼片404.爐溫曲線PCB工作曲線不正確,原因是板面上溫差過大,通常爐體過短或溫區(qū)太少就會(huì)出現(xiàn)這些缺陷。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:根據(jù)每種產(chǎn)品調(diào)整溫度曲線。4.爐溫曲線導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:根據(jù)415.N2再流焊中的氧濃度采用N2保護(hù)再流焊會(huì)增加焊料的潤濕力,但卻來越多的報(bào)道表明,在氧含量過低的情況下,發(fā)生立碑的現(xiàn)象反而增多。通常認(rèn)為氧含量控制在(100~500)×10-6左右最為適宜。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:5.N2再流焊中的氧濃度導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:42錫珠錫珠是再流焊常見缺陷之一,錫珠的產(chǎn)生不僅影響到外觀,而且會(huì)引起橋連。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法錫珠焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法431.溫度曲線不正確再流焊曲線分4個(gè)區(qū)段,分別是預(yù)熱、保溫、焊接和冷卻。預(yù)熱和保溫的目的是為了使PCB表面在60~90s內(nèi)升到150℃,并保溫90s,這不僅可以降低PCB及元件受到的的熱沖擊,更主要是確保焊膏的溶劑能部分揮發(fā),不至于在再流焊時(shí),由于溫度迅速升高出現(xiàn)溶劑太多而引起飛濺,以致焊膏沖出焊盤而形成錫珠。通常應(yīng)注意升溫速率,并采取適中的預(yù)熱,并有一個(gè)很好的平臺(tái)使溶劑大部分揮發(fā),從而抑制錫珠的產(chǎn)生。錫珠產(chǎn)生的原因1.溫度曲線不正確錫珠產(chǎn)生的原因442.焊膏的質(zhì)量焊膏中金屬含量過低會(huì)導(dǎo)致焊劑成分過多,因此焊劑會(huì)因預(yù)熱階段不易揮發(fā)而引起飛濺,形成錫珠。焊膏中水蒸氣/氧含量增加,由于焊膏通常冷藏,當(dāng)從冰箱中取出時(shí),沒有確?;謴?fù)時(shí)間,因此會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入,另外焊膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒有及時(shí)蓋嚴(yán),也會(huì)導(dǎo)致水蒸氣的進(jìn)入。放在模板上印制的焊膏在完工后,剩余的部分應(yīng)另行處理,若再放回原來瓶中,會(huì)引起瓶中焊膏變質(zhì),也會(huì)產(chǎn)生錫珠。錫珠產(chǎn)生的原因2.焊膏的質(zhì)量錫珠產(chǎn)生的原因453.印刷與貼片焊膏在印刷工藝中,由于模板與焊盤對中偏移,若偏移過大則會(huì)導(dǎo)致焊膏浸流到焊盤外,加熱后容易出現(xiàn)錫珠。措施:應(yīng)仔細(xì)調(diào)整模板的裝夾,不應(yīng)有松動(dòng)的現(xiàn)象,此外印刷工作環(huán)境不好也會(huì)導(dǎo)致錫珠的生成,理想環(huán)境溫度為25±3℃,相對濕度為50%~65%。貼片過程Z軸的壓力是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因,往往不引起人們的注意。錫珠產(chǎn)生的原因3.印刷與貼片錫珠產(chǎn)生的原因46再流焊工藝課件474.模板的厚度與開口尺寸模板厚度與開口尺寸過大,會(huì)導(dǎo)致焊膏用量增大,也會(huì)引起焊膏漫流到焊盤外,特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。解決辦法:選用適當(dāng)厚度的模板和開口尺寸的設(shè)計(jì),一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%。錫珠產(chǎn)生的原因4.模板的厚度與開口尺寸錫珠產(chǎn)生的原因48焊接后PCB阻焊膜起泡印制板組件在焊接后,會(huì)在個(gè)別焊點(diǎn)周圍出現(xiàn)淺綠色的小泡,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響性能。阻焊膜起泡的根本原因是阻焊膜與PCB基材之間存在氣體/水蒸氣,這里微量的氣體/水蒸氣是在不同工藝過程中夾帶到其中的,當(dāng)遇到焊接高溫時(shí),氣體膨脹而導(dǎo)致阻焊膜與PCB基材的分層,焊接時(shí),焊盤溫度相對較高,故氣泡首先出現(xiàn)在焊盤周圍。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊接后PCB阻焊膜起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法49焊接后PCB阻焊膜起泡解決辦法:應(yīng)嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié),購進(jìn)的PCB應(yīng)檢驗(yàn)后入庫,通常PCB經(jīng)260℃/10s不應(yīng)出現(xiàn)起泡現(xiàn)象;PCB應(yīng)存放在通風(fēng)干燥環(huán)境中,存放期不超過6個(gè)月;PCB在焊接前應(yīng)放在烘箱中預(yù)烘120℃±5℃/4h;焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊接后PCB阻焊膜起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法50SMA焊接后PCB基板上起泡SMA焊接后出現(xiàn)指甲大小的泡狀物。主要原因也是PCB基材內(nèi)部夾帶了水汽,特別是多層板的加工,它是由多層環(huán)氧樹脂半固化片預(yù)成型再熱壓后而成,更容易夾帶水汽。此外,PCB存放時(shí)間過長,存放環(huán)境潮濕,貼片生產(chǎn)前沒有及時(shí)預(yù)烘干,容易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。解決辦法:PCB購進(jìn)后應(yīng)檢驗(yàn)后方能入庫;PCB貼片前應(yīng)預(yù)烘120℃±5℃/4h。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法SMA焊接后PCB基板上起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法51芯吸現(xiàn)象芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象,是常見的焊接缺陷之一,多發(fā)生于汽相再流焊中。芯吸現(xiàn)象是焊料脫離焊盤,沿引腳上升到引腳與芯片體之間,通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法芯吸現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法52芯吸現(xiàn)象產(chǎn)生原因:由于元器件引腳的導(dǎo)熱率大,升溫速度快,導(dǎo)致焊料優(yōu)先潤濕引腳,焊料與引腳之間的潤濕力遠(yuǎn)大與焊料與焊盤之間的潤濕力,此外引腳的上翹更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。解決辦法:對于汽相再流焊應(yīng)將SMA充分預(yù)熱后再放入汽相爐中;PCB焊盤的可焊性應(yīng)認(rèn)真檢查和保證,可焊性不好的PCB不應(yīng)用于生產(chǎn);元件的共面性不可忽視,對共面性不良的器件不應(yīng)用于生產(chǎn)。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法芯吸現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法53焊點(diǎn)不光亮/殘留物多對焊點(diǎn)的光亮度有不同的理解,多數(shù)人歡迎焊點(diǎn)光亮,但目前有些人認(rèn)為光亮反而不利于目測檢查。通常焊膏中含氧量過多時(shí)會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)不光亮現(xiàn)象,有時(shí)焊接溫度不到位也會(huì)出現(xiàn)不光亮現(xiàn)象。SMA出爐后,未能強(qiáng)制冷風(fēng)也會(huì)出現(xiàn)不光亮和殘留物多的現(xiàn)象。焊膏中金屬含量低,介質(zhì)不易揮發(fā),顏色深,也會(huì)突出殘留物過多的現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊點(diǎn)不光亮/殘留物多焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法54PCB扭曲PCB扭曲是SMT大生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,它會(huì)對裝配以及測試帶來相當(dāng)大的影響。產(chǎn)生原因:(1)PCB本身原材料選用不當(dāng),比如Tg低。(2)PCB設(shè)計(jì)不合理,元件分布不均勻造成PCB熱應(yīng)力過大。(3)PCB設(shè)計(jì)問題,如雙面PCB銅箔相差大。(4)夾具使用不當(dāng)或夾具距離太小。(5)再流焊中溫度過高。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法PCB扭曲焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法55PCB扭曲解決辦法:選用Tg高的PCB或增加PCB厚度,以取得最佳長寬比;合理設(shè)計(jì)PCB,雙面銅箔面積應(yīng)均衡,在沒有電路的地方布滿銅層,并以網(wǎng)格形式出現(xiàn),以增加PCB剛度;在貼片前對PCB預(yù)烘;調(diào)整夾具或夾具距離,以保證PCB受熱膨脹的空間;焊接工藝溫度盡可能調(diào)低。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法PCB扭曲焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法56橋連SMT生產(chǎn)中常見缺陷之一,會(huì)引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法橋連焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法57焊膏質(zhì)量問題
焊膏中金屬含量偏高,導(dǎo)致IC引腳橋連;焊膏粘度低或塌落度差,預(yù)熱后漫流到焊盤外。印刷系統(tǒng)
印刷機(jī)重復(fù)精度差,對位不齊,焊膏印刷錯(cuò)位;模板對位不好;PCB對位不好;模板窗口尺寸/厚度設(shè)計(jì)不好,導(dǎo)致焊膏量偏多。貼放
貼放壓力過大;貼片精度不夠,元件出現(xiàn)移位;IC引腳變形。預(yù)熱
升溫速度過快,焊膏中溶劑來不及揮發(fā)。引起橋連的原因焊膏質(zhì)量問題引起橋連的原因58IC引腳焊接后開路/虛焊主要原因:(1)共面性差(2)引腳可焊性不好(3)焊膏質(zhì)量差,金屬含量低,可焊性差(4)預(yù)熱溫度過高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差(5)印刷模板窗口尺寸小,導(dǎo)致焊膏量不夠。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法IC引腳焊接后開路/虛焊焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法59其他常見缺陷(1)差的潤濕性,表現(xiàn)在PCB焊盤吃錫不好或元件引腳吃錫不好,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致虛焊產(chǎn)生原因:元件引腳/PCB焊盤被氧化/污染;再流焊溫度過低;焊膏質(zhì)量差。(2)錫量很少,表現(xiàn)為焊點(diǎn)不飽滿,IC引腳根部彎月面小,會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度不夠。產(chǎn)生原因:印刷模板窗口小;溫度曲線不好;焊膏金屬含量低。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法其他常見缺陷焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法60其他常見缺陷(3)引腳受損,表現(xiàn)在器件引腳共面性不好或彎曲,直接影響焊接質(zhì)量。產(chǎn)生原因:元器件運(yùn)輸/取放時(shí)碰壞。(4)污染物覆蓋了焊盤產(chǎn)生原因:來自生產(chǎn)現(xiàn)場的紙片;來自卷帶的異物;人手觸摸元器件或PCB焊盤;字符圖位置不對。(5)焊膏呈角狀,生產(chǎn)中不易發(fā)現(xiàn),嚴(yán)重時(shí)會(huì)連焊。產(chǎn)生原因:印刷機(jī)抬網(wǎng)速度過快;模板孔壁不光滑,易使焊膏呈元寶狀。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法其他常見缺陷焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法61通孔插裝元件(THC/THD)一般采用波峰焊技術(shù),實(shí)現(xiàn)與PCB的裝聯(lián)。波峰焊接有許多不足之處:不適合高密度、細(xì)間距元件焊接;橋接、漏焊較多;需噴涂助焊劑;印制板受到較大熱沖擊翹曲變形。通孔再流焊PIHR,Pin-in-HoleReflowTHR,Through-holeReflow通孔插裝元件(THC/THD)一般采用波峰焊技術(shù),實(shí)現(xiàn)與PC62PCB上大部分為SMC/SMD,只含有少量的THC;THC的外包封材料要求能經(jīng)受再流焊爐的熱沖擊,即元件材料不會(huì)因再流高溫而破壞。如果產(chǎn)品上有個(gè)別不能經(jīng)受再流焊爐熱沖擊的元器件,可采用后附手工焊接的方法解決。通孔再流焊適用范圍PCB上大部分為SMC/SMD,只含有少量的THC;通孔再流63采用再流焊替代波峰焊可完成的混裝方式通孔再流焊工藝流程通孔元件再流焊的難點(diǎn):如何在通孔元件焊盤上涂覆焊膏以及如何實(shí)現(xiàn)再流焊。采用再流焊替代波峰焊可完成的混裝方式通孔再流焊工藝流程通孔元64通孔再流焊相鄰的通孔間距要求至少2.54mm或以上,目的是防止相互之間產(chǎn)生連錫,從而導(dǎo)致相鄰的孔內(nèi)少錫。需要根據(jù)THC引腳的直徑設(shè)計(jì)插孔直徑,孔徑不能太大,大孔徑會(huì)增加焊膏的用量,建議插孔直徑比THC引腳直徑大0.125mm。插孔兩面的焊盤也不能太大,大焊盤也會(huì)增加焊膏的需求量。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)通孔再流焊相鄰的通孔間距要求至少2.54mm或以上,目的是防65當(dāng)di<1mm時(shí),焊膏印刷量易出現(xiàn)不足。當(dāng)di>2mm時(shí),焊膏容易從通孔漏掉造成空洞、少錫現(xiàn)象。焊孔外徑一般比焊孔直徑大30%~50%。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)當(dāng)di<1mm時(shí),焊膏印刷量易出現(xiàn)不足。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)66施加焊膏的方法有三種:模版印刷、點(diǎn)膏機(jī)滴涂、管狀印刷機(jī)印刷。單面混裝時(shí)可采用模版印刷、管狀印刷機(jī)印刷或點(diǎn)膏機(jī)滴涂。雙面混裝時(shí),雙面混裝時(shí),因?yàn)樵赥HC元件面已經(jīng)有焊接好的SMC/SMD,因此不能用平面模版模版印刷焊膏,需要用特殊的立體管式印刷機(jī)或點(diǎn)膏機(jī)施加焊膏。焊膏涂覆工藝施加焊膏的方法有三種:模版印刷、點(diǎn)膏機(jī)滴涂、管狀印刷機(jī)印刷。67由于通孔焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)不同,使得所需焊膏量要比表面貼裝焊點(diǎn)所需焊膏量大,傳統(tǒng)的模板印刷方法不能同時(shí)滿足通孔元件及表面貼裝元件所需焊膏量。要獲得良好的焊接效果,就要確保基板上各通孔焊盤上焊膏量恰到好處,否則會(huì)出現(xiàn)填錫不足等缺陷,導(dǎo)致在機(jī)械載荷作用下焊點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)降低。焊膏涂覆工藝由于通孔焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)不同,使得所需焊膏量要比表面貼裝焊點(diǎn)所需焊膏68當(dāng)模板厚度的尺寸一定時(shí),為了滿足施加足夠的焊膏量,一般可以通過改變印刷參數(shù)來控制。焊膏印刷量與通孔的下表面保持水平即可,如果太多,當(dāng)元件插入孔中時(shí),一部分焊膏被擠出。在未焊接前,這一部分焊膏可能會(huì)掉下來而帶走孔中的一部分焊膏。
模版印刷當(dāng)模板厚度的尺寸一定時(shí),為了滿足施加足夠的焊膏量,一般可以通69 傳統(tǒng)模板設(shè)計(jì)和焊膏印刷技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,可以改善通孔再流焊印刷工藝,比如改進(jìn)印刷圖案,擴(kuò)大印刷面積。模版印刷 傳統(tǒng)模板設(shè)計(jì)和焊膏印刷技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,可以改善通孔再流焊70
焊點(diǎn)所需合金體積必須根據(jù)引線形狀、通孔直徑和基板厚度來確定要填充的焊料量,然后按所要求的填充百分比計(jì)算所需要的焊膏數(shù)量。 焊膏中的金屬含量大約為體積的50%,因此所需焊膏量計(jì)算公式如下:
Vs=(Vh-Vl)×2
其中:Vs為填充通孔所需焊膏的體積,Vh為通孔的體積,Vl為引腳插入通孔部分的體積。模版印刷 焊點(diǎn)所需合金體積必須根據(jù)引線形狀、通孔直徑和基板厚度來確71模版印刷通常的焊點(diǎn)形態(tài)不僅是填滿通孔,焊料在引腳上還應(yīng)有一定的爬升,在焊盤上形成一定的潤濕圓角。焊盤上圓角焊膏體積計(jì)算公式為:Vf=A×2πX=0.125r2×2(0.2234×r+a)其中:A為圓角截面積,X為圓角帶重力中心,r為圓角半徑,a為引腳半徑。
Vs與Vf之和才是一個(gè)理想焊點(diǎn)成型所需要的焊膏體積。模版印刷通常的焊點(diǎn)形態(tài)不僅是填滿通孔,焊料在引腳上還應(yīng)有一定72模版印刷模版印刷73這種方法是通過管狀針的模板來實(shí)現(xiàn)通孔元件焊盤的焊膏涂覆,形狀、大小都能像點(diǎn)膠機(jī)一樣準(zhǔn)確控制,而且速度也很快,通常在專用印刷機(jī)下進(jìn)行操作。由于針管的高度一般都超過已經(jīng)貼裝SMD后的高度,因此可以不考慮SMD厚度的障礙。管狀針模版印刷法這種方法是通過管狀針的模板來實(shí)現(xiàn)通孔元件焊盤的焊膏涂覆,形狀74通孔再流焊技術(shù)對元件要求非常嚴(yán)格,許多通孔元件設(shè)計(jì)一般是根據(jù)手工焊和波峰焊工藝設(shè)計(jì)的,對元件外包材料沒有什么特殊要求,不能經(jīng)受再流焊高溫的熱沖擊。選擇時(shí)考慮是否適合更高溫度的工作條件、能否配合視覺系統(tǒng)、針型柵格、高度及重量、定位和底座受力、端子形狀、PCB布局、焊膏應(yīng)用及再流等。元件插裝工藝通孔再流焊技術(shù)對元件要求非常嚴(yán)格,許多通孔元件設(shè)計(jì)一般是根據(jù)75通孔再流焊元件插裝時(shí),插件后的焊膏量要受到引腳長度的影響。元件引腳穿出電路板太長時(shí),引腳端部會(huì)帶走一部分焊膏,這部分焊膏可能會(huì)脫落造成少錫或者焊后在端子的末端殘留有大的焊料球。因此需要規(guī)定引腳伸出長度。元件引腳的最大允許長度取決于基板的厚度、焊料量、引線表面質(zhì)量,而且常常必須由給定的組件通過實(shí)驗(yàn)方法確定。元件插裝工藝通孔再流焊元件插裝時(shí),插件后的焊膏量要受到引腳長度的影響。元76引腳端部形狀也會(huì)對影響到焊膏量,錐形端子比平頭端子帶走焊膏量要少。元件插裝工藝引腳端部形狀也會(huì)對影響到焊膏量,錐形端子比平頭端子帶走焊膏量77(1)局部加熱法: 僅對通孔元件焊盤部位進(jìn)行局部加熱。 這種方法可以避免對之前已經(jīng)過再流焊的SMD再次加熱,也可以保護(hù)不耐高溫的通孔元件。再流焊(1)局部加熱法:再流焊78(2)采用現(xiàn)有的再流焊爐
紅外再流焊爐不能用于通孔再流焊,因?yàn)樗鼪]有考慮到熱傳遞效應(yīng)對于大塊元件與幾何形狀復(fù)雜的元件(比如有遮蔽效應(yīng)的元件)的不同。 因此必須選擇爐溫比較高、溫度均勻的熱風(fēng)爐或熱風(fēng)-遠(yuǎn)紅外爐。再流焊溫度曲線要合適,溫度設(shè)置太高會(huì)導(dǎo)致元件損壞,太低會(huì)導(dǎo)致焊膏不能完全溶化。
焊接THC時(shí),再流焊爐必須具備整個(gè)爐子各個(gè)溫區(qū)都具有上、下獨(dú)立控制溫度的功能,并且能夠使再流焊爐底部溫度調(diào)高。這是由于用再流焊爐焊接THC與焊接SMC/SMD時(shí)的不同情況而決定的。再流焊(2)采用現(xiàn)有的再流焊爐再流焊79(1)可靠性高,焊接質(zhì)量好;(2)虛焊、橋接等焊接缺陷少,返修率極低;(3)PCB布局的設(shè)計(jì)無須像波峰焊工藝那樣特別考慮,板面干凈,外觀明顯比波峰焊好;(4)工藝流程簡單,省去了點(diǎn)貼片膠、波峰焊工序、清洗工序,使操作和管理都簡單化了。而且再流焊爐的操作比波峰焊機(jī)的操作簡便的多。(5)設(shè)備占地面積少,因其印刷機(jī)及再流焊爐都較小,故只需較小的面積。機(jī)器為全封閉式,干凈,生產(chǎn)車間里無異味。設(shè)備管理及保養(yǎng)簡單。(6)無錫渣問題。(7)印刷工藝中采用了印刷模板,各焊接點(diǎn)及印刷的焊膏量可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。(8)再流焊時(shí),采用特別模板,各焊接點(diǎn)的溫度可根據(jù)需要調(diào)節(jié)。通孔再流焊的優(yōu)點(diǎn)(1)可靠性高,焊接質(zhì)量好;通孔再流焊的優(yōu)點(diǎn)80(1)通孔再流焊工藝由于采用了焊膏,焊料的價(jià)格成本相對波峰焊的錫條較高。(2)須訂制特別的專用模板,價(jià)格較貴。而且每個(gè)產(chǎn)品需各自的一套印刷模板及再流焊模板(3)再流焊爐可能會(huì)損壞不耐高溫的元件。在選擇元件時(shí),特別注意塑膠元件,如電位器等可能由于高溫而損壞。通孔再流焊的不足(1)通孔再流焊工藝由于采用了焊膏,焊料的價(jià)格成本相對波峰焊81
再流焊通用工藝reflowsoldering
再流焊通用工藝reflowsoldering82再流焊技術(shù)概述焊接是SMT中最主要的工藝技術(shù),焊接質(zhì)量是SMA可靠性的關(guān)鍵,它直接影響電子裝備的性能可靠性和經(jīng)濟(jì)利益,而焊接質(zhì)量取決于所用的的焊接方法、焊接材料、焊接工藝技術(shù)和焊接設(shè)備。SMT中采用的焊接技術(shù)主要有波峰焊和再流焊。一般情況下,波峰焊用于混合組裝方式,再流焊用于全變面組裝方式。波峰焊與再流焊之間的基本區(qū)別在于熱源與焊料供給方式不同。再流焊技術(shù)概述焊接是SMT中最主要的工藝技術(shù),焊接質(zhì)量是SM83再流焊技術(shù)的特點(diǎn)元器件受到的熱沖擊小,但有時(shí)會(huì)給器件較大的熱應(yīng)力。僅在需要部位施放焊膏,能控制焊膏施放量,能避免橋接等缺陷的產(chǎn)生。熔融焊料的表面張力能夠校正元器件的貼放位置的微小偏差。可以采用局部加熱熱源,從而在同一基板上,采用不同焊接工藝進(jìn)行焊接。焊料中一般不會(huì)混入不純物。使用焊膏時(shí),能正確的保持焊料的組成。再流焊技術(shù)的特點(diǎn)元器件受到的熱沖擊小,但有時(shí)會(huì)給器件較大的熱84再流焊加熱方法熱量傳遞方式:熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流再流焊加熱方法熱量傳遞方式:熱傳導(dǎo)、熱輻射、熱對流85再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐 它是利用熱板的傳導(dǎo)熱來加熱的再流焊,是最早應(yīng)用的再流焊方法。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐86再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐優(yōu)點(diǎn):
設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,初始投資和操作費(fèi)用低;可以采用惰性氣體保護(hù);能迅速改變溫度和溫度曲線;傳到元器件上的熱量相當(dāng)??;焊接過程中易于目測檢查;產(chǎn)量適中。缺點(diǎn):
熱板表面溫度限制在<300℃;只適用于單面組裝,不能用于雙面組裝,也不能用于底面不平的PCB或由易翹曲材料制成的PCB組裝;溫度分布不均勻。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第一代:熱板式再流焊爐87再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐一般采用隧道加熱爐,熱源以紅外線輻射為主,適用于流水線大批量生產(chǎn)。紅外線有遠(yuǎn)紅外線和近紅外線兩種,前者多用于預(yù)熱,后者多用于再流加熱。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐88再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐優(yōu)點(diǎn):
能使焊膏中的助焊劑以及有機(jī)酸、鹵化物迅速活化,焊劑的性能和作用得到充分的發(fā)揮,從而使得焊膏潤濕能力提高;紅外加熱的輻射波長與PCB和元器件的吸收波長相近,因此基板升溫快,溫差?。粶囟惹€控制方便,彈性好;加熱效率高,成本低。缺點(diǎn):
元器件的形狀和表面顏色的不同,對紅外線的吸收系數(shù)也不同,會(huì)產(chǎn)生“陰影效應(yīng)”,使得被焊件受熱不均勻。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第二代:紅外再流焊爐89再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐對流傳熱的原理:是熱能依靠媒介的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生傳遞,在紅外熱風(fēng)再流焊爐中,媒介是空氣或氮?dú)?,對流傳熱的快慢取決于熱風(fēng)的的速度。通常風(fēng)速控制在1.0~1.8m/s的范圍之內(nèi)。熱風(fēng)傳熱能起到熱的均衡作用。在紅外熱風(fēng)再流焊爐中,熱量的傳遞是以輻射導(dǎo)熱為主。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐90再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐優(yōu)點(diǎn):焊接溫度曲線的可調(diào)性大大增強(qiáng),縮小了設(shè)定的溫度曲線與實(shí)際控制溫度之間的差異,使再流焊能有效地按設(shè)定的溫度曲線進(jìn)行;溫度均勻穩(wěn)定,克服吸熱差異及“陰影效應(yīng)”等不良影響。是SMT大批量生產(chǎn)中的主要焊接方式。再流焊技術(shù)類型與主要特點(diǎn)第三代:紅外+熱風(fēng)再流焊爐91熱風(fēng)的產(chǎn)生形式1——由軸向風(fēng)扇產(chǎn)生早期出現(xiàn)的產(chǎn)生熱風(fēng)的一種方式。它的結(jié)構(gòu)特征是:各個(gè)溫區(qū)的加熱板開有一定數(shù)量的孔,風(fēng)扇裝在加熱板的上方,由風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)形成的風(fēng)通過加熱板上的孔吹到爐膛內(nèi)。熱風(fēng)的產(chǎn)生形式1——由軸向風(fēng)扇產(chǎn)生早期出現(xiàn)的產(chǎn)生熱風(fēng)的一種方92在傳送方向上,各溫區(qū)溫度分界不清不同的加熱區(qū)中壓力不同,整個(gè)生產(chǎn)區(qū)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)薄的流層熱風(fēng)的流層會(huì)造成元件移位在傳送方向上,各溫區(qū)溫度分界不清不同的加熱區(qū)中壓力不同,整個(gè)93熱風(fēng)的產(chǎn)生形式2——由切向風(fēng)扇產(chǎn)生切向風(fēng)扇安裝在加熱器的外側(cè),工作時(shí)由切向風(fēng)扇產(chǎn)生板面渦流。熱風(fēng)的吹入和返回在同一個(gè)溫區(qū),因此前后溫區(qū)不會(huì)出現(xiàn)混合情況。在傳送方向上沒有層流,而僅在加熱板上產(chǎn)生渦流,每個(gè)溫區(qū)的溫度可以精確控制。熱風(fēng)的產(chǎn)生形式2——由切向風(fēng)扇產(chǎn)生切向風(fēng)扇安裝在加熱器的外側(cè)94理想的再流焊溫度曲線焊接時(shí)PCB板面溫度要高于焊料熔化溫度約30~40℃。溫度不正確會(huì)導(dǎo)致元件焊接質(zhì)量差,甚至?xí)p毀元件。在新產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,應(yīng)反復(fù)調(diào)整爐溫,最終得到一條滿意的焊接溫度曲線。理想的再流焊溫度曲線焊接時(shí)PCB板面溫度要高于焊料熔化溫度約95升溫區(qū)通常指由室溫升到150℃左右的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域里,SMA平穩(wěn)升溫,焊膏中的部分溶劑開始揮發(fā),元器件特別是IC器件緩緩升溫,以適應(yīng)以后的高溫。升溫過快,會(huì)導(dǎo)致元器件開裂、PCB變形、IC芯片損壞,同時(shí)焊膏中溶劑揮發(fā)太快,導(dǎo)致錫珠產(chǎn)生。通常升溫速率控制在2℃/s以下為最佳。升溫區(qū)通常指由室溫升到150℃左右的區(qū)域。96保溫區(qū)在保溫區(qū),溫度通常維持在150℃±10℃的區(qū)域。此時(shí)焊膏處于熔化前夕,焊膏中的揮發(fā)物進(jìn)一步被除去,活化劑開始激活,并有效地去除焊接表面的氧化物。SMA表面溫度受熱風(fēng)影響,不同大小、不同質(zhì)地的元器件溫度能保持均勻,板面溫差達(dá)到最小值。保溫區(qū)曲線形態(tài)是評(píng)估再流焊爐工藝性的一個(gè)窗口。保溫時(shí)間一般為60~90s。保溫區(qū)在保溫區(qū),溫度通常維持在150℃±10℃的區(qū)域。97焊接區(qū)SMA進(jìn)入焊接區(qū)后迅速升溫,并超出焊膏熔點(diǎn)約30~40℃,即板面溫度瞬時(shí)達(dá)到215~225℃(峰值溫度),處在峰值溫度的時(shí)間為5~10s。在焊接區(qū),焊膏很快融化,并迅速潤濕焊盤。隨著溫度進(jìn)一步升高,焊料表面張力降低,會(huì)爬至元器件引腳的一定高度,并形成一個(gè)“彎月面”。在焊接區(qū),焊膏溶化后產(chǎn)生的表面張力能適度的校準(zhǔn)由貼片過程中產(chǎn)生的元器件引腳偏移;同時(shí)也會(huì)由于焊盤設(shè)計(jì)不正確引起多種焊接缺陷,如立碑、橋連等。焊接區(qū)SMA進(jìn)入焊接區(qū)后迅速升溫,并超出焊膏熔點(diǎn)約30~498冷卻區(qū)SMA運(yùn)行到冷卻區(qū)后,焊點(diǎn)迅速降溫,焊料凝固。焊點(diǎn)迅速冷卻可使焊料晶格細(xì)化,提高結(jié)合強(qiáng)度,使焊點(diǎn)光亮,表面連續(xù),呈“彎月面”。風(fēng)冷和水冷。理想的冷卻曲線與焊接區(qū)升溫曲線呈鏡面對稱分布。冷卻區(qū)SMA運(yùn)行到冷卻區(qū)后,焊點(diǎn)迅速降溫,焊料凝固。99溫度曲線的設(shè)定測試工具 在開始測定溫度曲線之前,需要有專用溫度測試儀、相配合的熱電偶、高溫焊錫絲、高溫膠帶以及待測的SMA。熱電偶的位置與固定
原則:在熱容量大的元件焊盤處一定要放置熱電偶,此外對熱敏感元件的外殼和PCB上的空檔處也應(yīng)放置熱電偶,以觀察板面溫度分布狀況。 通常根據(jù)SMA大小和復(fù)雜程度設(shè)3個(gè)或者更多的電偶,電偶數(shù)越多,對板面溫度分布的了解越全面。溫度曲線的設(shè)定測試工具100溫度曲線的設(shè)定爐子的結(jié)構(gòu) 有幾個(gè)溫區(qū),有幾塊發(fā)熱體,是否獨(dú)立控溫,熱電偶放置在何處,熱風(fēng)的形成與特點(diǎn),風(fēng)速是否可以調(diào)節(jié),每個(gè)加熱區(qū)的長度以及加熱溫區(qū)的總長度。爐子的帶速 設(shè)定溫度曲線第一個(gè)考慮的參數(shù)就是傳送帶的速度設(shè)定。應(yīng)首先測量爐子的加熱區(qū)總長度,再根據(jù)所加工的SMA尺寸大小、元器件數(shù)量以及元器件大小或熱容量的大小,來決定SMA在各溫區(qū)的運(yùn)行時(shí)間。各溫區(qū)溫度的設(shè)定溫度曲線的設(shè)定爐子的結(jié)構(gòu)101再流焊工藝要求
①要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲線的實(shí)時(shí)測試。②要按照PCB設(shè)計(jì)時(shí)的焊接方向進(jìn)行焊接。③焊接過程中嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)。④必須對首塊印制板的焊接效果進(jìn)行檢查。檢查焊接是否充分、焊點(diǎn)表面是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況,還要檢查PCB表面顏色變化等情況。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。再流焊工藝要求①要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲102汽相再流焊VPS(VaporPhaseSoidering)汽相再流焊技術(shù)又稱為凝聚焊接技術(shù),是1973年Western電氣公司開發(fā)的,起初主要用于厚膜集成電路的焊接,之后由于VPS具有升溫速度快、溫度均勻恒定的優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于一些高難度電子產(chǎn)品的焊接中。由于在焊接過程中需要大量使用FC-70和FC-113,故未能在SMT大生產(chǎn)中全面推廣應(yīng)用。汽相再流焊VPS(VaporPhaseSoidering103汽相再流焊原理汽相再流焊技使用氟惰性液體作為熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),加熱這種介質(zhì),利用它沸騰后產(chǎn)生的飽和蒸汽的汽化潛熱進(jìn)行加熱。汽相再流焊原理汽相再流焊技使用氟惰性液體作為熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),加熱104汽相再流焊特點(diǎn)汽化潛熱的轉(zhuǎn)移對SMA的物理結(jié)構(gòu)和幾何形狀不敏感,可使組件均勻的加熱到焊接溫度。但是加熱過程與SMA上的元器件總數(shù)、總表面積和元器件數(shù)量之比以及表面材料的熱傳導(dǎo)率有關(guān)。由于VPS加熱均勻、熱沖擊小,因而能防止元器件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。加熱不受SMA結(jié)構(gòu)影響,復(fù)雜和微小部分也能焊接,焊料的橋接被控制到最小程度。焊接溫度保持一定,不會(huì)發(fā)生過熱。在無氧的環(huán)境中進(jìn)行焊接。熱轉(zhuǎn)換效率高。汽相再流焊特點(diǎn)汽化潛熱的轉(zhuǎn)移對SMA的物理結(jié)構(gòu)和幾何形狀不敏105熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)
汽相再流焊的關(guān)鍵是選擇合適的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),所選用的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)必須滿足汽相焊接的工藝條件。必須是具有一定沸點(diǎn)的液體,并且沸點(diǎn)應(yīng)高于焊料的熔化溫度,但又不能過高。必須具有熱和化學(xué)上的穩(wěn)定性,可以和SMA上所有材料相容,不發(fā)生化學(xué)作用。不會(huì)在SMA上留下導(dǎo)電和腐蝕性的殘留物。密度比空氣大,以便很容易的將它限制在該系統(tǒng)內(nèi)。不易燃,低毒性,制備成本低。熱轉(zhuǎn)換介質(zhì) 汽相再流焊的關(guān)鍵是選擇合適的熱轉(zhuǎn)換介質(zhì),所選用106熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)能滿足上述特征的合適液體是全氟化液體,又叫氟惰性液體。全氟化液體屬于完全氟化的有機(jī)化合物族。可以從普通有機(jī)化合物中,用氟原子置換全部碳所結(jié)合的氫原子而生成穩(wěn)定的全氟化液體。分子結(jié)構(gòu)無極性,并具有低的溶解能力。種類繁多,沸點(diǎn)范圍從-47℃~320℃。熱轉(zhuǎn)換介質(zhì)能滿足上述特征的合適液體是全氟化液體,又叫氟惰性液107汽相焊設(shè)備立式VPS爐汽相焊設(shè)備立式VPS爐108汽相焊設(shè)備立式VPS爐
液體處理系統(tǒng):用來中和VPS運(yùn)行時(shí)形成的酸。汽相焊設(shè)備立式VPS爐109汽相焊設(shè)備立式VPS爐
焊接工藝汽相焊設(shè)備立式VPS爐110汽相焊設(shè)備傳送帶式VPS設(shè)備
汽相焊設(shè)備傳送帶式VPS設(shè)備111汽相再流焊中需注意的問題預(yù)熱的作用(1)防止焊料球形成。(2)減少焊接高溫對器件的熱沖擊,防止塑封器件受熱沖擊的損壞。(3)防止“曼哈頓”現(xiàn)象。汽相再流焊中需注意的問題預(yù)熱的作用112汽相再流焊中需注意的問題影響液體消耗的因素: 控制氟惰性液體的消耗是一個(gè)非常重要的問題,這不但能降低運(yùn)行成本,還有利于安全操作。(1)開口部的處理(2)通道是否傾斜(3)液體種類不同,穩(wěn)定性不同,損耗量也就不同(4)傳送機(jī)構(gòu)不同,液體損耗量也不同汽相再流焊中需注意的問題影響液體消耗的因素:113汽相再流焊中需注意的問題工藝參數(shù)的控制
嚴(yán)格控制工藝參數(shù)是確保SMA焊接可靠性的關(guān)鍵,控制VPS工藝參數(shù)時(shí)需要考慮:(1)加熱槽內(nèi)液體面必須高于浸沒式加熱器(2)嚴(yán)格控制冷卻蛇形管的溫度(3)應(yīng)連續(xù)監(jiān)控蒸汽溫度和液體沸點(diǎn)(4)SMA在主蒸汽區(qū)的停留時(shí)間取決于SMA的質(zhì)量。汽相再流焊中需注意的問題工藝參數(shù)的控制114汽相再流焊中需注意的問題液體的處理 不論采用哪種VPS設(shè)備,必須對液體進(jìn)行定期或連續(xù)處理,以確保去掉液體的分解物。設(shè)備的維修(1)取出電浸沒式加熱器,擦去上面沉積的焊劑沉積物。(2)根據(jù)使用頻率定期或連續(xù)過濾液體。(3)擦凈冷凝蛇形管,使蒸汽凝聚均勻和安全,減少蒸汽損失。 汽相再流焊中需注意的問題液體的處理115汽相再流焊缺陷汽相再流焊缺陷116激光再流焊激光再流焊原理
激光再流焊是利用激光束直接照射焊接部位,焊點(diǎn)吸收光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽购附硬课患訜?,?dǎo)致焊料融化。光照停止后,焊接部位迅速冷卻,焊料凝固。激光再流焊激光再流焊原理117立碑現(xiàn)象再流焊中,片式元器件經(jīng)常出現(xiàn)立起的現(xiàn)象,成為立碑,又稱為吊橋、曼哈頓現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法立碑現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是元件兩邊的潤濕力不平衡,因而元件兩端的力矩也不平衡,從而導(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生。立碑現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法立碑現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是元件兩1181.焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理元件兩邊焊盤之一與地相連接,或有一側(cè)焊盤面積過大,則會(huì)因熱容量不均勻而引起潤濕力的不平衡。PCB表面各處的溫度差過大以致元件焊盤吸熱不均勻。大型器件(QFP、BGA、散熱器)周圍的小型片式元件也同樣出現(xiàn)溫度不均勻。解決辦法:改善焊盤的設(shè)計(jì)與布局。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:1.焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:1192.焊膏與焊膏印刷焊膏的活性低,或元件引腳的可焊性差,則焊膏溶化后,表面張力不一樣。兩焊盤的焊膏印刷量不均勻,多的一邊會(huì)因焊膏吸熱量增多,熔化時(shí)間滯后。解決辦法:選用活性較高的焊膏,改善焊膏印刷參數(shù),特別是模板的窗口尺寸。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:2.焊膏與焊膏印刷導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:1203.貼片Z軸方向受力不均勻,會(huì)導(dǎo)致元件浸入到焊膏中的深度不均勻,熔化時(shí)會(huì)因時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的潤濕力不均勻。元件貼片移位會(huì)直接導(dǎo)致立碑。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:調(diào)節(jié)貼片機(jī)參數(shù)。3.貼片導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:調(diào)節(jié)貼片1214.爐溫曲線PCB工作曲線不正確,原因是板面上溫差過大,通常爐體過短或溫區(qū)太少就會(huì)出現(xiàn)這些缺陷。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:根據(jù)每種產(chǎn)品調(diào)整溫度曲線。4.爐溫曲線導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:解決辦法:根據(jù)1225.N2再流焊中的氧濃度采用N2保護(hù)再流焊會(huì)增加焊料的潤濕力,但卻來越多的報(bào)道表明,在氧含量過低的情況下,發(fā)生立碑的現(xiàn)象反而增多。通常認(rèn)為氧含量控制在(100~500)×10-6左右最為適宜。導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:5.N2再流焊中的氧濃度導(dǎo)致元件兩邊潤濕力不平衡的情形:123錫珠錫珠是再流焊常見缺陷之一,錫珠的產(chǎn)生不僅影響到外觀,而且會(huì)引起橋連。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法錫珠焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法1241.溫度曲線不正確再流焊曲線分4個(gè)區(qū)段,分別是預(yù)熱、保溫、焊接和冷卻。預(yù)熱和保溫的目的是為了使PCB表面在60~90s內(nèi)升到150℃,并保溫90s,這不僅可以降低PCB及元件受到的的熱沖擊,更主要是確保焊膏的溶劑能部分揮發(fā),不至于在再流焊時(shí),由于溫度迅速升高出現(xiàn)溶劑太多而引起飛濺,以致焊膏沖出焊盤而形成錫珠。通常應(yīng)注意升溫速率,并采取適中的預(yù)熱,并有一個(gè)很好的平臺(tái)使溶劑大部分揮發(fā),從而抑制錫珠的產(chǎn)生。錫珠產(chǎn)生的原因1.溫度曲線不正確錫珠產(chǎn)生的原因1252.焊膏的質(zhì)量焊膏中金屬含量過低會(huì)導(dǎo)致焊劑成分過多,因此焊劑會(huì)因預(yù)熱階段不易揮發(fā)而引起飛濺,形成錫珠。焊膏中水蒸氣/氧含量增加,由于焊膏通常冷藏,當(dāng)從冰箱中取出時(shí),沒有確?;謴?fù)時(shí)間,因此會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入,另外焊膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊,若沒有及時(shí)蓋嚴(yán),也會(huì)導(dǎo)致水蒸氣的進(jìn)入。放在模板上印制的焊膏在完工后,剩余的部分應(yīng)另行處理,若再放回原來瓶中,會(huì)引起瓶中焊膏變質(zhì),也會(huì)產(chǎn)生錫珠。錫珠產(chǎn)生的原因2.焊膏的質(zhì)量錫珠產(chǎn)生的原因1263.印刷與貼片焊膏在印刷工藝中,由于模板與焊盤對中偏移,若偏移過大則會(huì)導(dǎo)致焊膏浸流到焊盤外,加熱后容易出現(xiàn)錫珠。措施:應(yīng)仔細(xì)調(diào)整模板的裝夾,不應(yīng)有松動(dòng)的現(xiàn)象,此外印刷工作環(huán)境不好也會(huì)導(dǎo)致錫珠的生成,理想環(huán)境溫度為25±3℃,相對濕度為50%~65%。貼片過程Z軸的壓力是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因,往往不引起人們的注意。錫珠產(chǎn)生的原因3.印刷與貼片錫珠產(chǎn)生的原因127再流焊工藝課件1284.模板的厚度與開口尺寸模板厚度與開口尺寸過大,會(huì)導(dǎo)致焊膏用量增大,也會(huì)引起焊膏漫流到焊盤外,特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。解決辦法:選用適當(dāng)厚度的模板和開口尺寸的設(shè)計(jì),一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%。錫珠產(chǎn)生的原因4.模板的厚度與開口尺寸錫珠產(chǎn)生的原因129焊接后PCB阻焊膜起泡印制板組件在焊接后,會(huì)在個(gè)別焊點(diǎn)周圍出現(xiàn)淺綠色的小泡,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)指甲蓋大小的泡狀物,不僅影響外觀質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響性能。阻焊膜起泡的根本原因是阻焊膜與PCB基材之間存在氣體/水蒸氣,這里微量的氣體/水蒸氣是在不同工藝過程中夾帶到其中的,當(dāng)遇到焊接高溫時(shí),氣體膨脹而導(dǎo)致阻焊膜與PCB基材的分層,焊接時(shí),焊盤溫度相對較高,故氣泡首先出現(xiàn)在焊盤周圍。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊接后PCB阻焊膜起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法130焊接后PCB阻焊膜起泡解決辦法:應(yīng)嚴(yán)格控制各個(gè)環(huán)節(jié),購進(jìn)的PCB應(yīng)檢驗(yàn)后入庫,通常PCB經(jīng)260℃/10s不應(yīng)出現(xiàn)起泡現(xiàn)象;PCB應(yīng)存放在通風(fēng)干燥環(huán)境中,存放期不超過6個(gè)月;PCB在焊接前應(yīng)放在烘箱中預(yù)烘120℃±5℃/4h;焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊接后PCB阻焊膜起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法131SMA焊接后PCB基板上起泡SMA焊接后出現(xiàn)指甲大小的泡狀物。主要原因也是PCB基材內(nèi)部夾帶了水汽,特別是多層板的加工,它是由多層環(huán)氧樹脂半固化片預(yù)成型再熱壓后而成,更容易夾帶水汽。此外,PCB存放時(shí)間過長,存放環(huán)境潮濕,貼片生產(chǎn)前沒有及時(shí)預(yù)烘干,容易出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。解決辦法:PCB購進(jìn)后應(yīng)檢驗(yàn)后方能入庫;PCB貼片前應(yīng)預(yù)烘120℃±5℃/4h。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法SMA焊接后PCB基板上起泡焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法132芯吸現(xiàn)象芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象,是常見的焊接缺陷之一,多發(fā)生于汽相再流焊中。芯吸現(xiàn)象是焊料脫離焊盤,沿引腳上升到引腳與芯片體之間,通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法芯吸現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法133芯吸現(xiàn)象產(chǎn)生原因:由于元器件引腳的導(dǎo)熱率大,升溫速度快,導(dǎo)致焊料優(yōu)先潤濕引腳,焊料與引腳之間的潤濕力遠(yuǎn)大與焊料與焊盤之間的潤濕力,此外引腳的上翹更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。解決辦法:對于汽相再流焊應(yīng)將SMA充分預(yù)熱后再放入汽相爐中;PCB焊盤的可焊性應(yīng)認(rèn)真檢查和保證,可焊性不好的PCB不應(yīng)用于生產(chǎn);元件的共面性不可忽視,對共面性不良的器件不應(yīng)用于生產(chǎn)。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法芯吸現(xiàn)象焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法134焊點(diǎn)不光亮/殘留物多對焊點(diǎn)的光亮度有不同的理解,多數(shù)人歡迎焊點(diǎn)光亮,但目前有些人認(rèn)為光亮反而不利于目測檢查。通常焊膏中含氧量過多時(shí)會(huì)出現(xiàn)焊點(diǎn)不光亮現(xiàn)象,有時(shí)焊接溫度不到位也會(huì)出現(xiàn)不光亮現(xiàn)象。SMA出爐后,未能強(qiáng)制冷風(fēng)也會(huì)出現(xiàn)不光亮和殘留物多的現(xiàn)象。焊膏中金屬含量低,介質(zhì)不易揮發(fā),顏色深,也會(huì)突出殘留物過多的現(xiàn)象。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法焊點(diǎn)不光亮/殘留物多焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法135PCB扭曲PCB扭曲是SMT大生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的問題,它會(huì)對裝配以及測試帶來相當(dāng)大的影響。產(chǎn)生原因:(1)PCB本身原材料選用不當(dāng),比如Tg低。(2)PCB設(shè)計(jì)不合理,元件分布不均勻造成PCB熱應(yīng)力過大。(3)PCB設(shè)計(jì)問題,如雙面PCB銅箔相差大。(4)夾具使用不當(dāng)或夾具距離太小。(5)再流焊中溫度過高。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法PCB扭曲焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法136PCB扭曲解決辦法:選用Tg高的PCB或增加PCB厚度,以取得最佳長寬比;合理設(shè)計(jì)PCB,雙面銅箔面積應(yīng)均衡,在沒有電路的地方布滿銅層,并以網(wǎng)格形式出現(xiàn),以增加PCB剛度;在貼片前對PCB預(yù)烘;調(diào)整夾具或夾具距離,以保證PCB受熱膨脹的空間;焊接工藝溫度盡可能調(diào)低。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法PCB扭曲焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法137橋連SMT生產(chǎn)中常見缺陷之一,會(huì)引起元件之間的短路,遇到橋連必須返修。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法橋連焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法138焊膏質(zhì)量問題
焊膏中金屬含量偏高,導(dǎo)致IC引腳橋連;焊膏粘度低或塌落度差,預(yù)熱后漫流到焊盤外。印刷系統(tǒng)
印刷機(jī)重復(fù)精度差,對位不齊,焊膏印刷錯(cuò)位;模板對位不好;PCB對位不好;模板窗口尺寸/厚度設(shè)計(jì)不好,導(dǎo)致焊膏量偏多。貼放
貼放壓力過大;貼片精度不夠,元件出現(xiàn)移位;IC引腳變形。預(yù)熱
升溫速度過快,焊膏中溶劑來不及揮發(fā)。引起橋連的原因焊膏質(zhì)量問題引起橋連的原因139IC引腳焊接后開路/虛焊主要原因:(1)共面性差(2)引腳可焊性不好(3)焊膏質(zhì)量差,金屬含量低,可焊性差(4)預(yù)熱溫度過高,易引起IC引腳氧化,使可焊性變差(5)印刷模板窗口尺寸小,導(dǎo)致焊膏量不夠。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法IC引腳焊接后開路/虛焊焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法140其他常見缺陷(1)差的潤濕性,表現(xiàn)在PCB焊盤吃錫不好或元件引腳吃錫不好,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致虛焊產(chǎn)生原因:元件引腳/PCB焊盤被氧化/污染;再流焊溫度過低;焊膏質(zhì)量差。(2)錫量很少,表現(xiàn)為焊點(diǎn)不飽滿,IC引腳根部彎月面小,會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)強(qiáng)度不夠。產(chǎn)生原因:印刷模板窗口小;溫度曲線不好;焊膏金屬含量低。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法其他常見缺陷焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法141其他常見缺陷(3)引腳受損,表現(xiàn)在器件引腳共面性不好或彎曲,直接影響焊接質(zhì)量。產(chǎn)生原因:元器件運(yùn)輸/取放時(shí)碰壞。(4)污染物覆蓋了焊盤產(chǎn)生原因:來自生產(chǎn)現(xiàn)場的紙片;來自卷帶的異物;人手觸摸元器件或PCB焊盤;字符圖位置不對。(5)焊膏呈角狀,生產(chǎn)中不易發(fā)現(xiàn),嚴(yán)重時(shí)會(huì)連焊。產(chǎn)生原因:印刷機(jī)抬網(wǎng)速度過快;模板孔壁不光滑,易使焊膏呈元寶狀。焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法其他常見缺陷焊接質(zhì)量缺陷及解決辦法142通孔插裝元件(THC/THD)一般采用波峰焊技術(shù),實(shí)現(xiàn)與PCB的裝聯(lián)。波峰焊接有許多不足之處:不適合高密度、細(xì)間距元件焊接;橋接、漏焊較多;需噴涂助焊劑;印制板受到較大熱沖擊翹曲變形。通孔再流焊PIHR,Pin-in-HoleReflowTHR,Through-holeReflow通孔插裝元件(THC/THD)一般采用波峰焊技術(shù),實(shí)現(xiàn)與PC143PCB上大部分為SMC/SMD,只含有少量的THC;THC的外包封材料要求能經(jīng)受再流焊爐的熱沖擊,即元件材料不會(huì)因再流高溫而破壞。如果產(chǎn)品上有個(gè)別不能經(jīng)受再流焊爐熱沖擊的元器件,可采用后附手工焊接的方法解決。通孔再流焊適用范圍PCB上大部分為SMC/SMD,只含有少量的THC;通孔再流144采用再流焊替代波峰焊可完成的混裝方式通孔再流焊工藝流程通孔元件再流焊的難點(diǎn):如何在通孔元件焊盤上涂覆焊膏以及如何實(shí)現(xiàn)再流焊。采用再流焊替代波峰焊可完成的混裝方式通孔再流焊工藝流程通孔元145通孔再流焊相鄰的通孔間距要求至少2.54mm或以上,目的是防止相互之間產(chǎn)生連錫,從而導(dǎo)致相鄰的孔內(nèi)少錫。需要根據(jù)THC引腳的直徑設(shè)計(jì)插孔直徑,孔徑不能太大,大孔徑會(huì)增加焊膏的用量,建議插孔直徑比THC引腳直徑大0.125mm。插孔兩面的焊盤也不能太大,大焊盤也會(huì)增加焊膏的需求量。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)通孔再流焊相鄰的通孔間距要求至少2.54mm或以上,目的是防146當(dāng)di<1mm時(shí),焊膏印刷量易出現(xiàn)不足。當(dāng)di>2mm時(shí),焊膏容易從通孔漏掉造成空洞、少錫現(xiàn)象。焊孔外徑一般比焊孔直徑大30%~50%。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)當(dāng)di<1mm時(shí),焊膏印刷量易出現(xiàn)不足。通孔再流焊焊盤設(shè)計(jì)
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