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文檔簡介

印刷工藝涉及的輔料和硬件(2.1PCB,2.2鋼網(wǎng),2.3錫膏,2.4印刷機)印刷工藝的調(diào)制和管制1、概述:

錫膏印刷是把一定的錫膏量按要求印刷分布到PCB(印制線路板)上的過程。它為回焊階段的焊接過程提供焊料,是整個SMT電子裝聯(lián)工序中的第一道工序,也是影響整個工序直通率的關(guān)鍵因素之一。2、印刷工藝涉及的輔料和硬件:模板,錫膏印刷是個復雜的工藝系統(tǒng),是多種技術(shù)的整合。印刷效果的好壞與以下的因素有關(guān):PCB基板、鋼網(wǎng)、錫膏、絲印機(包括刮刀)2.1PCB基板:

對PCB的要求,應(yīng):a尺寸準確,穩(wěn)定,整個PCB板應(yīng)平整,不能翹曲,否則會造成鋼網(wǎng)和刮刀的磨損,出現(xiàn)其他印刷缺陷,如連錫;bMARK點的尺寸及平面度,亮度需要穩(wěn)定,否則影響印刷識別;c設(shè)計上完全配合鋼網(wǎng)模板,如焊盤小,鋼網(wǎng)厚鋼網(wǎng)開口小,造成不能脫?;蛎撃2涣迹籧和模板能有良好的接觸,這要求阻焊層避免高于焊盤,焊盤的保護層也要平坦;d適合穩(wěn)固的在絲印機上定位;e阻焊層和油印不影響焊盤;PCB的布局,在設(shè)計許可的情況下,盡量把重要元件如BGA,F(xiàn)INEPITCH元件居中布局,這樣不至于因鋼網(wǎng)在印刷時受力微變形而影響印刷的精確性。這對于有間隙印刷影響較大。

45°角方向可提高QFP的印刷質(zhì)量,印刷方向上開口距離越大越好印,印刷效果越好。45°印刷的方向?qū)煞较騊AD相同,印刷均勻性好。2.2鋼網(wǎng)外框及鋼網(wǎng)張力a鋼網(wǎng)邊框:材料可選用空心鋁框或?qū)嵭匿X框,公司目前標準網(wǎng)框為邊長為736+0/-5mm的正方形(29*29英寸),網(wǎng)框的厚度為40±3mm。小網(wǎng)框為邊長為584+0/-5mm的正方形(23*23英寸),網(wǎng)框厚度為30±3mm。網(wǎng)框底部應(yīng)平整,其不平整度不可超過1.5mm。a因繃緊鋼網(wǎng)張力較高,一般要求在30N/mm2以上,它必須承受這樣高的張力,以及印刷機的夾緊壓力,否則,會造成鋼網(wǎng)位置的偏移,或者因外框變形造成鋼網(wǎng)不能繃緊,印刷時不能緊貼PCB的表面,造成錫膏滲漏到鋼網(wǎng)下面。B張網(wǎng)用絲網(wǎng)及鋼絲網(wǎng):絲網(wǎng)用材料為尼龍絲,其目數(shù)應(yīng)不低于100目,其最小屈服張力應(yīng)不低于40N。鋼絲網(wǎng)用材料為不銹鋼鋼絲,其目數(shù)應(yīng)不低于100,其最小屈服張力應(yīng)不低于45N。張網(wǎng)用的膠布,膠及填充MARK點用的膠:膠布使用鋁膠布,所用的膠(張網(wǎng)用的膠及填充MARK點用的膠)應(yīng)不與清洗鋼網(wǎng)用的清洗溶劑(工業(yè)酒精,二甲苯等反應(yīng))

cPCB居中要求:PCB中心,鋼片中心,鋼網(wǎng)外框中心需重合,三者中心距最大值不超過3mm。PCB,鋼片,鋼網(wǎng)外框的軸線在方向上應(yīng)一致,任兩條軸線角度偏差不超過2°。2.2.2鋼網(wǎng)材料和厚度

鋼網(wǎng)鋼片材料選用不銹鋼板,其厚度為0.1-0.3mm(4-12mil)。鋼網(wǎng)厚度取多少,原則是不造成少錫或過錫。一般來說主要考慮IC情況,不同的IC腳距對應(yīng)不同的鋼網(wǎng)厚度范圍;鋼網(wǎng)太薄,會造成少錫虛焊等缺陷,太厚,會造成不能脫?;蛎撃2涣蓟蜻B錫,錫珠等缺陷;制成的鋼網(wǎng)表面須平坦,光滑,厚度誤差在可接受范圍內(nèi)。鋼網(wǎng)MARK點的要求:

為使鋼網(wǎng)與印制板對位準確,鋼網(wǎng)B面上需制作至少兩個MARK點,鋼網(wǎng)與印制板上的MARK點位置應(yīng)一致。如PCB為拼板,鋼網(wǎng)上需制作至少四個MARK點。一對對應(yīng)PCB輔助邊上的MARK點,另一對對應(yīng)PCB上的距離最遠的一對(非輔助邊上)MARK點。對于激光制作的鋼網(wǎng),其MARK點采用表面燒結(jié)的方式制作。

對于采用蝕刻法制作的鋼網(wǎng),其MARK點采用半蝕刻的方式制作,蝕刻深度為鋼片厚度的一半。蝕刻后的MARK點采用黑色AB膠填充,邊緣應(yīng)清晰易辯,填充后的表面應(yīng)光滑整齊,且與鋼網(wǎng)表面齊平。

MARK點的灰度應(yīng)達到一定的標準,否則會造成不能識別或識別誤差。2.2.3鋼網(wǎng)開口a開口比例為了增大"工藝窗口",減少PCB,鋼網(wǎng)制造誤差可能帶來的印刷偏移等缺陷,一般鋼網(wǎng)開口會比PCB上的焊盤尺寸小。對分立元件來說在四邊會內(nèi)收5%--10%,在內(nèi)側(cè)會有"V"形開口,對IC來說,收縮的方式有內(nèi)削或側(cè)削,一般采用側(cè)削法,b孔壁形狀/粗糙度

鋼網(wǎng)開口,較常見的加工方式有光化學腐蝕,電鑄,激光切割。對光化學腐蝕一般來說是雙面腐蝕,由于制程的原因,會在內(nèi)壁中間的位置形成外凸形狀,會給錫膏的脫離以及印刷毛刺的產(chǎn)生帶來影響。

對激光切割,是目前采用較為普遍的形式。它的好處是開口會自然形成上小下大的喇叭口形狀,利于錫膏的脫離。不足之處是內(nèi)壁較為粗糙(切割毛刺),可以通過在切割完畢后鍍鎳,在開孔側(cè)壁沉積上7um--12um的鎳層,或者用化學拋光或者電解拋光的方法除去毛刺,達到改善脫模性能,消除印刷毛刺。分步加工(半蝕刻)有時一塊PCB上同時存在需錫量較多和需錫量較少的元件,在鋼網(wǎng)厚度的選擇上不能兼顧的情況下,采用較厚的鋼網(wǎng),滿足較多錫量的元件,而對于需錫量較少的位置采用半蝕刻的方式即在此位置用化學腐蝕的方法局部蝕薄鋼網(wǎng),達到局部減少鋼網(wǎng)厚度的目的。目前公司所制鋼網(wǎng)還沒有這種形式。焊尺寸

應(yīng)比鋼網(wǎng)稍大。它的尺寸決定了鋼網(wǎng)開口尺寸和錫膏的印刷量。同時尺寸要大到與錫膏接觸表面張力大于錫膏對鋼網(wǎng)內(nèi)壁的粘合力,才能順利脫模。2.2.4印刷圖案布局

印刷圖案盡量居中布局,在印刷受力的情況下,不至于因受力不對稱而出現(xiàn)微偏移。

45°角方向可提高QFP的印刷質(zhì)量,印刷方向上開口距離越大越好印,印刷效果越好。45°角則印刷的方向?qū)煞较騊AD相同,印刷均勻性好。印刷工藝的調(diào)制和管制:3.1所用輔料是錫膏和鋼網(wǎng)模板:

錫膏的儲存和使用必須遵循《錫膏儲存和使用規(guī)范》,并且要嚴格做到印刷使用的錫膏必須回溫4小時,以避免水汽的冷凝和保證一定的粘度。對于鋼網(wǎng)模板,必須保證清潔,開孔內(nèi)沒有殘余錫膏,否則會造成少錫,拉尖,邊緣不整等印刷缺失。清洗時嚴格遵守鋼網(wǎng)清洗規(guī)范,特別注意不要讓酒精清洗液浸潤張網(wǎng)用的膠布(膠),多次浸潤后,粘膠會松脫,造成鋼網(wǎng)張力不夠。3.2另一個需要注意的是印刷環(huán)境:一般溫度范圍:20-27℃,不同溫度有不同的印刷結(jié)果。paste不可在29℃以上印,可能會短路,印刷機和外部環(huán)境要嚴格控制。一般為:25℃,65RH。3.3針對我司的全自動印刷機,主要控制的工藝參數(shù)有:刮刀的長度,前后刮刀印刷速度,前后刮刀印刷壓力,PCB和鋼網(wǎng)間的印刷間隙,PCB與鋼網(wǎng)的分離速度,鋼網(wǎng)的清潔頻率,鋼網(wǎng)的清潔方式等。整個印刷工藝可細分四個工序:1,夾緊對位;2,填錫;3,刮平;4,釋放,下面介紹各工序過程及控制點。3.3.1夾緊對位:PCB經(jīng)過LoaderRail進入印刷機內(nèi),首先由兩邊軌道夾持和底部支撐頂針機械定位,然后光學識別系統(tǒng)對PCB和Stencil進行識別校正,保證鋼網(wǎng)的開口和PCB的焊盤準確對位。3.3.1.1PCB板的夾緊狀況:

DEK機與MPM的定位夾緊方式有區(qū)別。DEK采用壓板外加頂針的夾緊方式,而MPM采用內(nèi)擠,真空吸附外加頂針或墊塊的方式。應(yīng)隨時關(guān)注夾緊裝置和PCB的夾緊狀況,特別是薄板和大跨度的PCB。否則:1)PCB前后左右不平整,在上頂印刷過程中對鋼網(wǎng)和刮刀造成損傷,或與鋼網(wǎng)貼和不良,造成錫膏滲漏而連錫。2)印刷機照相識別后,上頂印刷過程中PCB位置偏移導至印刷偏位。3)造成印刷厚度不均勻或偏厚。3.3.1.2在此過程中的問題常常是偏位:

影響錫膏印刷偏位因素比較多,通常出現(xiàn)偏位的原因有識別點質(zhì)量差,識別點光度沒有調(diào)整好、印刷機ACTUATOR磨損而精度降低、控制卡或馬達功能不正常(老化、溫度高)。1)識別點質(zhì)量不良處理方法

識別點質(zhì)量不良包括PCB識別點質(zhì)量差和鋼網(wǎng)識別點質(zhì)量差,PCB識別點質(zhì)量不好出現(xiàn)較多是因為識別點的鍍錫層被部分氧化,氧化部分在被設(shè)備識別時會在光亮的識別點中間出現(xiàn)部分暗點,當圖象處理系統(tǒng)分析識別點中心坐標時就會受到氧化點的影響而將識別點的中心找偏,而引起印刷偏位。出現(xiàn)這種情況現(xiàn)場通常的處理方法是用布沾酒精將氧化層清除掉。

鋼網(wǎng)識別點質(zhì)量差引起偏位是另外一種和識別點相關(guān)的偏位現(xiàn)象,出現(xiàn)這種問題的根本原因是我們的識別點涂色的質(zhì)量不好,在鋼網(wǎng)使用過程中被鋼網(wǎng)自動清潔機構(gòu)長期清潔而將涂上的膠水部分損壞,現(xiàn)場的處理方法一般是用色筆將識別點的半刻孔涂黑,然后用透明膠紙將其蓋好,這樣處理存在一個問題,用透明膠將涂黑識別點蓋住,會在PCB和鋼網(wǎng)之間產(chǎn)生一個間隙,引起膏過后,如果不用膠紙蓋住,鋼網(wǎng)清潔機構(gòu)很快將會將涂黑的識別點損壞。對這一問題的徹底解決方法是要求鋼網(wǎng)供應(yīng)商改進識別點的制作工藝。3.3.2填錫和刮平:刮刀帶動錫膏刮過鋼網(wǎng)的圖案區(qū),在這一過程中,必須讓錫膏滾動和良好的填充,其影響因素與錫膏的粘度,剪切力,顆粒度大小及鋼網(wǎng)開口設(shè)計有關(guān),這是印刷工藝中品質(zhì)控制的關(guān)鍵因素之一。當錫膏的粘度,顆粒度大小及鋼網(wǎng)開口設(shè)計已優(yōu)選定型,印刷效果就與刮刀硬度、刮刀壓力、刮刀速度、印刷間隙、鋼網(wǎng)質(zhì)量、刮刀質(zhì)量、清潔效果等有關(guān)而且這些影響印刷相互關(guān)聯(lián),綜合影響印刷效果。3.3.2.1刮刀硬度

刮刀硬度對印刷厚度,印刷后的形狀的影響是比較大的,反映到我們公司就是鋼刮刀和膠刮刀的區(qū)別。在相同的印刷壓力下,用鋼刮刀錫膏厚度會偏高,錫膏厚度的均勻性會比較好。用膠刮刀錫膏厚度會越低(挖掘現(xiàn)象),印刷的厚度也不均勻。3.3.2.2刮刀壓力

壓力的參數(shù)跟刮刀的長短和PCB的長度等有關(guān),壓力應(yīng)適中.壓力太低,造成刮不干凈,印錫厚度超標準,同時鋼網(wǎng)與PCB可能貼合狀況不一致,印錫厚度會不均勻;太大,刮刀與鋼網(wǎng)摩擦太大,降低它們的使用壽命.

刮刀壓力對印刷厚度的影響是和刮刀硬度有關(guān)的,對于硬度較大的刮刀,刮刀的壓力對印刷厚度的影響相對較小,而對與硬度較小的刮刀,由于壓力越大刮刀能夠擠入網(wǎng)孔程度越大,所以錫膏厚度也就會越低。所以對于鋼刮刀調(diào)整壓力對調(diào)整錫膏厚度的貢獻是有限的。一般以刮刀刮過stencil而網(wǎng)上沒有殘留的paste則壓力合適。強調(diào)壓力的原因是:如果壓力過大,則錫膏會被擠到鋼網(wǎng)的底下,容易形成錫球和橋接等。3.3.2.3刮刀速度

刮刀在模板上刮錫膏的速度也是影響錫膏厚度的一個重要因素。一般而言,速度快,給予錫膏的剪切力會越大,在觸變特性的作用的情況下,錫膏的流動性會較好,填充較好,但填充時間又會短,同時高速印刷會降低paste粘度,會減少焊盤上的paste量,如果paste含固量較小,則印刷后金屬量小,焊點會很小,則板子的問題會增多。同時刮刀速度和刮刀壓力也存在一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系,即:降低所以刮刀速度對印刷效果而言是一個綜合作用的結(jié)果。通常印刷速度低會得到較好的印刷結(jié)果,對高速要試驗看結(jié)果。3.3.2.4印刷間隙

印刷間隙對印刷厚度也有較大的影響,尤其在鋼網(wǎng)張力較大,刮刀壓力相對不是很大是,鋼網(wǎng)與PCB之間印刷間隙的設(shè)置能夠增加印刷的高度。通常我們都不會用增加間隙來提高錫膏的厚度,一般印刷間隙都設(shè)置為0。

鋼網(wǎng)上貼膠紙調(diào)整鋼網(wǎng)的開孔大小或者保護識別點都會影響到PCB和鋼網(wǎng)之間的間隙而影響的錫膏的厚度,使粘貼膠紙附近的錫膏厚度偏高。3.3.2.5鋼網(wǎng)質(zhì)量和刮刀質(zhì)量

由于鋼網(wǎng)在刮刀的壓力和推力下長期使用將會改變鋼網(wǎng)平整度和網(wǎng)的繃網(wǎng)張力,當鋼網(wǎng)本身平整度不好,會出現(xiàn)印刷的錫膏厚度一致性比較差。

刮刀在鋼網(wǎng)上長期摩擦,會被鋼網(wǎng)孔的刃口磨成很多高低不平的小缺口,當出現(xiàn)這種情況以后,刮刀就無法將鋼網(wǎng)的錫膏刮干凈,而在刮錫膏的方向留下錫膏條紋。有錫膏殘留下的焊盤上的錫膏就會厚度偏高。刮刀上一般有一層光滑耐磨的鎳合金.要關(guān)注刮刀的磨損情況,如有鍍層掉落時應(yīng)更換刮刀,否則會加速鋼網(wǎng)的磨損;應(yīng)注意刮刀不能長期處于大壓力的工作狀態(tài).一般處理這種問題方法就是定期的更換不良刮刀。3.3.2.6鋼網(wǎng)的清洗

由于錫膏使用過程中,錫膏會向鋼網(wǎng)孔下滲透,當鋼網(wǎng)清潔效果差時,生產(chǎn)一段時間以后就會在鋼網(wǎng)下表面鋼網(wǎng)開孔周圍殘留一圈錫膏殘留物,這一圈殘留物將會在此后的印刷過程中影響錫膏的厚度,使該開孔對應(yīng)的錫膏厚度增加,同時易造成連錫,的厚度,使該開孔對應(yīng)的錫膏厚度增加,同時易造成連錫。焊后出現(xiàn)錫渣,錫珠。所以保養(yǎng)的時候加強對鋼網(wǎng)清潔機構(gòu)的保養(yǎng)和狀態(tài)檢查,重點檢查鋼網(wǎng)清潔架上的塑料清潔刮刀片(為易損件)以及真空吸嘴是否堵塞,確保鋼網(wǎng)清潔機構(gòu)能夠正常工作,保證清潔效果。每隔一定時間對鋼網(wǎng)進行一次手工清潔。3.3.2.7刮刀角度:

目前不需手工調(diào)整刮刀的角度,但應(yīng)注意異常情況.一般刮刀在運動時的角度在60---65度.在這種角度下,刮刀與錫膏的接觸面積適中,可以產(chǎn)生良好的滾動,同時又能保持對錫膏的流動壓力,使其有良好的填充效果.角度太大,滾動壓力會不夠,角度太小,會造成滾動不好,刮不干凈錫膏.3.3.3釋放

印好的錫膏由鋼網(wǎng)口中轉(zhuǎn)移到PCB的焊盤上的過程,良好的釋放可以保證得到良好的錫膏外形。通常,鋼網(wǎng)越薄,焊盤越大/寬,釋放越容易,相反亦然。目前,細間距QFP,BGA的鋼網(wǎng)開口錫膏釋放的問題正是我們印刷的瓶頸。錫尖和錫塌陷

產(chǎn)生錫尖和錫塌陷因素比較多,如脫模速度、脫模距離、鋼網(wǎng)孔側(cè)壁光潔度、錫膏黏度等。在鋼網(wǎng)和錫膏得到控制的情況下,錫尖和錫塌陷產(chǎn)生的原因通常時因為錫膏脫模不好,特別是在細間距的情況下。

印刷機為了改善錫膏脫模,一般都有脫模速度、脫模距離控制的功能。在細間距情況下,建議脫模速度為:0.1mm/s~0.3mm/s,有的機器還有振動功能,以幫助脫模。根據(jù)情況,增加脫模距離,保證脫模完成后且與鋼網(wǎng)有一段距離后,TABLE才會加速下降。這樣才會避免因脫模過快和太早加速下降而形成負真空而產(chǎn)生錫尖和錫塌陷。

良好的錫膏印刷質(zhì)量需滿足的要求:為保證表面貼片元件焊點的可靠性,焊盤上所漏印的錫膏需滿足三點要求:正確的位置、良好的外形、合適的錫量。一)正確的位置:錫膏必需印刷在焊盤內(nèi),且不能出現(xiàn)連錫,焊盤外不能有錫膏存在。二)良好的外形:錫膏表面高低差小于一個錫膏的厚度,不能出現(xiàn)拉尖、塌陷、缺錫、多錫等現(xiàn)象。三)合適的印錫量,錫膏覆蓋面積A必需大于鋼網(wǎng)開孔面積的90%;錫膏厚度C理論值為(鋼網(wǎng)厚度.025)+/-0.025mm,其實際控制范圍根據(jù)單板檢驗科的SPC管制圖得出。1.2細間距/普通間距:依貼片元件的最小引腳間距,將PCBA分成兩類:細間距/普通間距。細間距對應(yīng)貼片元件最小引腳間距小于或等于0.5mm。貼片元件最小引腳間距大于0.5mm為普通間距。對于單引腳器件,鋼網(wǎng)開孔寬度小于或等于0.2mm也可歸入細間距?;亓鳡t爐溫程序設(shè)定操作指導書

一)目的和適用范圍:指導工程師如何設(shè)置爐溫參數(shù)。二)設(shè)定原則:1錫膏溫度曲線的要求如下:1)預熱溫度為110˙C—150˙C,持續(xù)時間為120到180秒;2)183˙C以上的時間為40—80秒;3)最高溫度為210—225˙C;4)升溫速度小于2.5˙C/SEC;2元器件的要求

所設(shè)溫度必須滿足全部貼片器件本身對回流曲線的要求,溫度太高對器件造成潛在的損傷;對繼電器、晶振和熱敏器件,溫度取能滿足焊接要求的下限。3元器件的布局和封裝

主要考慮器件封裝的形式,對于元件密度高的單板,以及單板上有PLCC或BGA等吸熱大且熱均性能差的器件,預熱時間和溫度取上限;4PCB的厚度和材質(zhì)

PCB越厚,均熱所需的時間越長;對于特殊材質(zhì),須滿足其提供的加熱條件,主要是其回流時所能承受的最高溫度和持續(xù)時間限制。5雙面回流工藝方面的考慮

雙面回流焊接的板,先生產(chǎn)元器件焊盤和PCB焊盤重合面積之比較小的一面;在比值相似的情況下,優(yōu)先生產(chǎn)元器件數(shù)量少的面;在設(shè)定第二面溫度時,在回流區(qū),上下溫度設(shè)定要有15—25度差別。6產(chǎn)能的要求

當鏈條(網(wǎng)帶)的運行速度是生產(chǎn)線的瓶頸時,為提高鏈速,要提高加熱器的溫度(風速不變)來滿足回流焊接的要求。7設(shè)備的因素

加熱方式,加熱區(qū)的長度,廢氣的排放,進氣的流量大小影響回流。8下限原則

在能滿足焊接要求的前提下,為減少溫度對元器件及PCB的傷害,溫度高低應(yīng)取下限。9測量溫度時,基板吸熱大的器件及熱敏器件應(yīng)布有測試點,以保證PROFILE的代表性。一)預熱區(qū)目的:使PCB和元器件預熱,達到平衡,同時除去焊膏中的水份、溶劑,以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢,溶劑揮發(fā)。較溫和,對元器件的熱沖擊盡可能小,升溫過快會造成對元器件的傷害,如會引起多層陶瓷電容器開裂。同時還會造成焊料飛濺,使在整個PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點。二)保溫區(qū)

目的:保證在達到再流溫度之前焊料能完全干燥,同時還起著焊劑活化的作用,清除元器件、焊盤、焊粉中的金屬氧化物。時間約60~120秒,根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。三)再流焊區(qū)

目的:焊膏中的焊料使金粉開始熔化,再次呈流動狀態(tài),替代液態(tài)焊劑潤濕焊盤和元器件,這種潤濕作用導致焊料進一步擴展,對大多數(shù)焊料潤濕時間為60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔點溫度,一般要超過熔點溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有時也將該區(qū)域分為兩個區(qū),即熔融區(qū)和再流區(qū)。(四)冷卻區(qū)

焊料隨溫度的降低而凝固,使元器件與焊膏形成良好的電接觸,冷卻速度要求同預熱速度相同。回流焊PCB溫度曲線講解:*理解錫膏的回流過程*怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線*得益于升溫-到-回流的回流溫度曲線*群焊的溫度曲線*回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線理解錫膏的回流過程:回流分為五個階段:1升溫區(qū)(預熱區(qū)):首先,用于達到所需粘度和絲印性能當錫膏至于一個加熱的環(huán)境中,錫膏的溶劑開始蒸發(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,一些元件對內(nèi)部應(yīng)力比較敏感,如果元件外部溫度上升太快,會造成斷裂。2

恒溫區(qū)::助焊劑活躍,化學清洗行動開始,水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會發(fā)生同樣的清洗行動,只不過溫度稍微不同。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。好的冶金學上的錫焊點要求“清潔”的表面。3回流區(qū):當溫度繼續(xù)上升,焊錫顆粒首先單獨熔化,并開始液化和表面吸錫的“燈草”過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋,并開始形成錫焊點。4

波峰區(qū)(屬于回流區(qū)):這個階段最為重要,當單個的焊錫顆粒全部熔化后,結(jié)合一起形成液態(tài)錫,這時表面張力作用開始形成焊腳表面,如果元件引腳與PCB焊盤的間隙超過4mil,則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開,即造成錫點開路。5冷卻區(qū):冷卻階段,如果冷卻快,錫點強度會稍微大一點,但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力?;亓骱附右罂偨Y(jié):重要的是有充分的緩慢加熱來安全地蒸發(fā)溶劑,防止錫珠形成和限制由于溫度膨脹引起的元件內(nèi)部應(yīng)力,造成斷裂痕可靠性問題。其次,助焊劑活躍階段必須有適當?shù)臅r間和溫度,允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時完成。時間溫度曲線中焊錫熔化的階段是最重要的,必須充分地讓焊錫顆粒完全熔化,液化形成冶金焊接,剩余溶劑和助焊劑殘余的蒸發(fā),形成焊腳表面。此階段如果太熱或太長,可能對元件和PCB造成傷害。錫膏回流溫度曲線的設(shè)定,最好是根據(jù)錫膏供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)進行,同時把握元件內(nèi)部溫度應(yīng)力變化原則,即加熱溫升速度小于每秒3°C,和冷卻溫降速度小于5°C。怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線:理想的曲線由四個部分或區(qū)間組成,前面三個區(qū)加熱、最后一個區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多,越能使溫度曲線的輪廓達到更準確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個基本溫區(qū)成功回流。1預熱區(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。在這個區(qū),產(chǎn)品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續(xù)上升,溫度升得太快會引起某些缺陷,如陶瓷電容的細微裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,沒有足夠的時間使PCB達到活性溫度。爐的預熱區(qū)一般占整個加熱通道長度的25~33%。2活性區(qū),有時叫做干燥或浸濕區(qū),這個區(qū)一般占加熱通道的33~50%,有兩個功用,第一是,將PCB在相當穩(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),減少它們的相當溫差。第二個功能是,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120~150°C。3回流區(qū),有時叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個區(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溫度低一點,而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度范圍是205~230°C,這個區(qū)的溫度設(shè)定太高會使其溫升斜率超過每秒2~5°C,或達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。4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,焊點達到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密,得到焊接點的質(zhì)量越高,結(jié)合完整性越好。傳送帶速度的設(shè)定:作溫度曲線的第一個考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定,該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時間。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線,用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時間,即為準確的傳輸帶速度,例如,當錫膏要求四分鐘的加熱時間,使用六英尺加熱通道長度,計算為:6英尺÷4分鐘=每分鐘1.5英尺=每分鐘18英寸。各溫區(qū)溫度設(shè)定:接下來必須決定各個區(qū)的溫度設(shè)定,重要的是要了解實際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯示溫度。顯示溫度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度,如果熱電偶越靠近加熱源,顯示的溫度將相對比區(qū)間溫度較高,熱電偶越靠近PCB的直接通道,顯示的溫度將越能反應(yīng)區(qū)間溫度。典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定:下列數(shù)值分別為:區(qū)間---區(qū)間設(shè)定溫度---區(qū)間未PCB板實際溫度(預熱區(qū)---210°C---140°C);(活性區(qū)---177°C---150°C);(回流區(qū)---250°C---210°C)圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較,如果形狀不協(xié)調(diào),則同下面的圖形進行比較。選擇與實際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。根據(jù)實際曲線與標準曲線相比較,進而修改更溫區(qū)溫度最接近理想曲線。得益于升溫-到-回流(RTS)的回流溫度曲線許多舊式的爐傾向于以不同速率來加熱一個裝配上的不同零件,取決于回流焊接的零件和線路板層的顏色和質(zhì)地。一個裝配上的某些區(qū)域可以達到比其它區(qū)域高得多的溫度,這個溫度變化叫做裝配的DT。如果DT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。為什么和什么時候保溫保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的DT。保溫應(yīng)該在裝配達到焊錫回流溫度之前,把裝配上所有零件的溫度達到均衡,使得所有的零件同時回流。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。使用RTS溫度曲線一般都會改善濕潤應(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成分。這是工業(yè)中的一個普遍的錯誤概念,應(yīng)予糾正。當使用線性的RTS溫度曲線時,大多數(shù)錫膏的化學成分都顯示充分的濕潤活性。事實上,。升溫-保溫-回流升溫-保溫-回流(RSS)溫度曲線可用于RMA或免洗化學成分,但一般不推薦用于水溶化學成分,因為RSS保溫區(qū)可能過早地破壞錫膏活性劑,造成不充分的濕潤。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或減少DT。RSS溫度曲線開始以一個陡坡溫升,在90秒的目標時間內(nèi)大約150°C,最大速率可達2~3°C。隨后,在150~170°C之間,將裝配板保溫90秒鐘;裝配板在保溫區(qū)結(jié)束時應(yīng)該達到溫度均衡。保溫區(qū)之后,裝配板進入回流區(qū),在183°C以上回流時間為60(±15)秒鐘。整個溫度曲線應(yīng)該從45°C到峰值溫度215(±5)°C持續(xù)3.5~4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的顆粒結(jié)構(gòu)和較高強度與較亮的焊接點。可是,超過每秒4°C會造成溫度沖擊。升溫-到-回流

RTS溫度曲線可用于任何化學成分或合金,為水溶錫膏和難于焊接的合金與零件所首選。RTS溫度曲線比RSS有幾個優(yōu)點。RTS一般得到更光亮的焊點,可焊性問題很少,因為在RTS溫度曲線下回流的錫膏在預熱階段保持住其助焊劑載體。這也將更好地提高濕潤性,因此,RTS應(yīng)該用于難于濕潤的合金和零件。因為RTS曲線的升溫速率是如此受控的,所以很少機會造成焊接缺陷或溫度沖擊。另外,RTS曲線更經(jīng)濟,因為減少了爐前半部分的加熱能量。此外,排除RTS的故障相對比較簡單,有排除RSS曲線故障經(jīng)驗的操作員應(yīng)該沒有困難來調(diào)節(jié)RTS曲線,以達到優(yōu)化的溫度曲線效果。設(shè)定RTS溫度曲線RTS曲線簡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)其作用是裝配的預熱區(qū),這里助焊劑被激化,揮發(fā)物被揮發(fā),裝配準備回流,并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫速率為每秒0.6~1.8°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活性劑保持時間長一些,其結(jié)果是良好的濕潤和光亮的焊接點。RTS曲線回流區(qū)是裝配達到焊錫回流溫度的階段。在達到150°C之后,峰值溫度應(yīng)盡快地達到,峰值溫度應(yīng)控制在215(±5)°C,液化居留時間為60(±15)秒鐘。液化之上的這個時間將減少助焊劑受夾和空洞,增加拉伸強度。和RSS一樣,RTS曲線長度也應(yīng)該是從室溫到峰值溫度最大3.5~4分鐘,冷卻速率控制在每秒4°C。排除RTS曲線的故障

排除RSS和RTS曲線的故障,原則是相同的:按需要,調(diào)節(jié)溫度和曲線溫度的時間,以達到優(yōu)化的結(jié)果。時常,這要求試驗和出錯,略增加或減少溫度,觀察結(jié)果。以下是使用RTS曲線遇見的普遍回流問題,以及解決辦法。焊錫球許多細小的焊錫球鑲陷在回流后助焊劑殘留的周邊上。在RTS曲線上,這個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。這個問題一般可通過曲線溫升速率略微提高達到解決。焊錫球也可能是溫升速率太快的結(jié)果,但是,這對RTS曲線不大可能,因為其相對較慢、較平穩(wěn)的溫升。焊錫珠經(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錫膏過量堆積的結(jié)果,但有時可以調(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管作用,將未回流的錫膏從焊錫堆積處吸到元件下面。回流期間,這些錫膏形成錫珠,由于焊錫表面張力將元件拉向機板,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。熔濕性差熔濕性差經(jīng)常是時間與溫度比率的結(jié)果。錫膏內(nèi)的活性劑由有機酸組成,隨時間和溫度而退化。如果曲線太長,焊接點的熔濕可能受損害。因為使用RTS曲線,錫膏活性劑通常維持時間較長,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。這將延長錫膏活性劑的壽命,結(jié)果改善熔濕性。焊錫不足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。墓碑墓碑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缺陷??斩纯斩词清a點的X光或截面檢查通常所發(fā)現(xiàn)的缺陷。空洞是錫點內(nèi)的微小“氣泡”,可能是被夾住的空氣或助焊劑。空洞一般由三個曲線錯誤所引起:不夠峰值溫度;回流時間不夠;升溫階段溫度過高。由于RTS曲線升溫速率是嚴密控制的,空洞通常是第一或第二個錯誤的結(jié)果,造成沒揮發(fā)的助焊劑被夾住在錫點內(nèi)。這種情況下,為了避免空洞的產(chǎn)生,應(yīng)在空洞發(fā)生的點測量溫度曲線,適當調(diào)整直到問題解決。無光澤、顆粒狀焊點一個相對普遍的回流焊缺陷是無光澤、顆粒狀焊點。這個缺陷可能只是美觀上的,但也可能是不牢固焊點的征兆。在RTS曲線內(nèi)改正這個缺陷,應(yīng)該將回流前兩個區(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)節(jié)溫度直到達到希望的結(jié)果。這些調(diào)節(jié)將延長錫膏活性劑壽命,減少錫膏的氧化暴露,改善熔濕能力。燒焦的殘留物

燒焦的殘留物,雖然不一定是功能缺陷,但可能在使用RTS溫度曲線時遇見。為了糾正該缺陷,回流區(qū)的時間和溫度要減少,通常5°C。結(jié)論RTS溫度曲線不是適于每一個回流焊接問題的萬靈藥,也不能用于所有的爐或所有的裝配??墒?,采用RTS溫度曲線可以減少能源成本、增加效率、減少焊接缺陷、改善熔濕性能和簡化回流工序。這并不是說RSS溫度曲線已變得過時,或者RTS曲線不能用于舊式的爐。無論如何,工程師應(yīng)該知道還有更好的回流溫度曲線可以利用。注:所有溫度曲線都是使用Sn63/Pb37合金,183°C的共晶熔點。群焊的溫度曲線作溫度曲線是一個很好的直觀化方法,保持對回流焊接或波峰焊接工藝過程的跟蹤。通過繪制當印刷電路裝配(PCA)穿過爐子時的時間溫度曲線,可以計算在任何給定時間所吸收的熱量。只有當所有涉及的零件在正確的時間暴露給正確的熱量時,才可以使群焊達到完善。這不是一個容易達到的目標,因為零件經(jīng)常有不同的熱容量,并在不同的時間達到所希望的溫度。經(jīng)常我們看到在一個PCA上不只一種大小的焊點,同一個溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮PCA的定位與方向、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán),以給焊接點輸送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗中了解到,大型元件底部與PCA其它位置的溫度差別是不容忽視的。為什么得到正確的熱量是如此重要呢?當焊接點不得到足夠的熱量,助焊劑可能不完全激化,焊接合金可能未完全熔化。在最終產(chǎn)品檢查中,可能觀察到冷焊點(coldsolder)、元件豎立(tomb-stoning)、不濕潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solderball/splash)等結(jié)果。另一方面,如果吸收太多熱量,元件或板可能被損壞。最終結(jié)果可能是元件爆裂或PCB翹曲,同時不能經(jīng)受對長期的產(chǎn)品可靠性的影響。對于波峰焊接,裝配已經(jīng)部分地安裝了回流焊接的表面貼裝元件。已回流的焊接點可能回到一個液化階段,降低固態(tài)焊點的位置精度。除了熱的數(shù)量之外,加熱時間也是重要的。PCA溫度必須以預先決定的速率從室溫提高到液化溫度,而不能給裝配帶來嚴重的溫度沖擊。這個預熱,或升溫階段也將在助焊劑完全被激化之前讓其中的溶劑蒸發(fā)。重要的是要保證,裝配上的所有零件在上升到焊接合金液化溫度之前,以最大的預熱溫度達到溫度平衡。這個預熱有時叫作“駐留時間”或“保溫時間”。對于蒸發(fā)錫膏內(nèi)的揮發(fā)性成分和激化助焊劑是重要的。在達到液化溫度之后,裝配應(yīng)該有足夠的時間停留在該溫度之上,以保證裝配的所有區(qū)域都達到液化溫度,適當?shù)匦纬珊附狱c。如果在裝配中有表面貼裝膠要固化,固化時間和溫度必須與焊接溫度曲線協(xié)調(diào)。在焊接點形成之后,裝配必須從液化溫度冷卻超過150°C到室溫。同樣,這必須一預先確定的速度來完成,以避免溫度沖擊。穩(wěn)定的降溫將給足夠的時間讓熔化的焊錫固化。這也將避免由于元件與PCB之間的溫度膨脹系數(shù)(CTE)不同所產(chǎn)生的力對新形成的焊接點損壞。溫度曲回流焊接工藝的經(jīng)典PCB線經(jīng)典印刷電路板(PCB)的溫度曲線(profile)作圖,涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數(shù)據(jù)記錄曲線儀上,并把整個裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個主要的目的:1)為給定的PCB裝配確定正確的工藝設(shè)定,2)檢驗工藝的連續(xù)性,以保證可重復的結(jié)果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的實際溫度(溫度曲線),可以檢驗和/或糾正爐的設(shè)定,以達到最終產(chǎn)品的最佳品質(zhì)。經(jīng)典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳的、持續(xù)的質(zhì)量,實際上降低PCB的報廢率,提高PCB的生產(chǎn)率和合格率,并且改善整體的獲利能力?;亓鞴に?/p>

在回流工藝過程中,在爐子內(nèi)的加熱將裝配帶到適當?shù)暮附訙囟?,而不損傷產(chǎn)品。為了檢驗回流焊接工藝過程,人們使用一個作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲線是每個傳感器在經(jīng)過加熱過程時的時間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀察這條曲線,你可以視覺上準確地看出多少能量施加在產(chǎn)品上,能量施加哪里。溫度曲線允許操作員作適當?shù)母淖?,以?yōu)化回流工藝過程。

一個典型的溫度曲線包含幾個不同的階段-初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度(spiketoreflow)、回流(reflow)和產(chǎn)品的冷卻(cooling)。作為一般原則,所希望的溫度坡度是在2~4°C范圍內(nèi),以防止由于加熱或冷卻太快對板和/或元件所造成的損害。

在產(chǎn)品的加熱期間,許多因素可能影響裝配的品質(zhì)。最初的升溫是當產(chǎn)品進入爐子時的一個快速的溫度上升。目的是要將錫膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔點之下-對于共晶焊錫為183°C,保溫時間在30~90秒之間。

保溫區(qū)有兩個用途:1)將板、元件和材料帶到一個均勻的溫度,接近錫膏的熔點,允許較容易地轉(zhuǎn)變到回流區(qū),2)激化裝配上的助焊劑。在保溫溫度,激化的助焊劑開始清除焊盤與引腳的氧化物的過程,留下焊錫可以附著的清潔表面。向回流形成峰值溫度是另一個轉(zhuǎn)變,在此期間,裝配的溫度上升到焊錫熔點之上,錫膏變成液態(tài)。一旦錫膏在熔點之上,裝配進入回流區(qū),通常叫做液態(tài)以上時間(TAL,timeaboveliquidous)?;亓鲄^(qū)時爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段,因為裝配上的溫度梯度必須最小,TAL必須保持在錫膏制造商所規(guī)定的參數(shù)之內(nèi)。產(chǎn)品的峰值溫度也是在這個階段達到的-裝配達到爐內(nèi)的最高溫度。必須小心的是,不要超過板上任何溫度敏感元件的最高溫度和加熱速率。例如,一個典型的鉭電容具有的最高溫度為230°C。理想地,裝配上所有的點應(yīng)該同時、同速率達到相同的峰值溫度,以保證所有零件在爐內(nèi)經(jīng)歷相同的環(huán)境。在回流區(qū)之后,產(chǎn)品冷卻,固化焊點,將裝配為后面的工序準備??刂评鋮s速度也是關(guān)鍵的,冷卻太快可能損壞裝配,冷卻太慢將增加TAL,可能造成脆弱的焊點。

在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫度曲線,它們通常叫做保溫型(soak)和帳篷型(tent)溫度曲線。在保溫型曲線中,如前面所講到的,裝配在一段時間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線是一個連續(xù)的溫度上升,從裝配進入爐子開始,直到裝配達到所希望的峰值溫度。

所希望的溫度曲線將基于裝配制造中使用的錫膏類型而不同。取決于錫膏化學組成,制造商將建議最佳的溫度曲線,以達到最高的性能。溫度曲線的信息可以通過聯(lián)系錫膏制造商得到。最常見的配方類型包括水溶性(OA)、松香適度激化型(RMA,rosinmildlyactivated)和免洗型(no-clean)錫膏。

經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)元件一個經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)由以下元件組成:數(shù)據(jù)收集曲線儀,它從爐子中間經(jīng)過,從PCB收集溫度信息。熱電偶,它附著在PCB上的關(guān)鍵元件,然后連接到隨行的曲線儀上。隔熱保護,它保護曲線儀被爐子加熱。軟件程序,它允許收集到的數(shù)據(jù)以一個格式觀看,迅速確定焊接結(jié)果和/或在失控惡劣影響最終PCB產(chǎn)品之前找到失控的趨勢。

讀出與評估溫度曲線數(shù)據(jù)錫膏制造商一般對其錫膏配方專門有推薦的溫度曲線。應(yīng)該使用制造商的推薦來確定一個特定工藝的最佳曲線,與實際的裝配結(jié)果進行比較。然后可能采取步驟來改變機器設(shè)定,以達到特殊裝配的最佳結(jié)果

總結(jié)做溫度曲線是PCB裝配中的一個關(guān)鍵元素,它用來決定過程機器的設(shè)定和確認工藝的連續(xù)性。沒有可測量的結(jié)果,對回流工藝的控制是有限的。咨詢一下錫膏供應(yīng)商,查看一下元件規(guī)格,為一個特定的工藝確定最佳的曲線參數(shù)。通過實施經(jīng)典PCB溫度曲線和機器的品質(zhì)管理溫度曲線的一個正常的制度,PCB的報廢率將會降低,而質(zhì)量與產(chǎn)量都會改善。結(jié)果,總的運作成本將減低。

錫膏絲印缺陷分析:

1搭錫BRIDGING:錫粉量少、粘度低、粒度大、室溫度、印膏太厚、放置壓力太大等。(通常當兩焊墊之間有少許印膏搭連,于高溫熔焊時常會被各墊上的主錫體所拉回去,一旦無法拉回,將造成短路或錫球,對細密間距都很危險)。對策:提高錫膏中金屬成份比例(提高到88%以上)。增加錫膏的粘度(70萬CPS以上)減小錫粉的粒度(例如由200目降到300目)降低環(huán)境的溫度(降至27OC以下)降低所印錫膏的厚度(降至架空高度SNAP-OFF,減低刮刀壓力及速度)加強印膏的精準度。調(diào)整印膏的各種施工參數(shù)。減輕零件放置所施加的壓力。調(diào)整預熱及熔焊的溫度曲線。

2.發(fā)生皮層

CURSTING

由于錫膏助焊劑中的活化劑太強,環(huán)境溫度太高及鉛量太多時,會造成粒子外層上的氧化層被剝落所致.對策:避免將錫膏暴露于濕氣中.降低錫膏中的助焊劑的活性.降低金屬中的鉛含量.

3.膏量太多EXCESSIVEPASTE

原因與“搭橋”相似.對策:減少所印之錫膏厚度提升印著的精準度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù).

4.膏量不足INSUFFICIENTPASTE

常在鋼板印刷時發(fā)生,可能是網(wǎng)布的絲徑太粗,板膜太薄等原因.對策:增加印膏厚度,如改變網(wǎng)布或板膜等.提升印著的精準度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù).

5.粘著力不足

POORTACKRETENTION

環(huán)境溫度高風速大,造成錫膏中溶劑逸失太多,以及錫粉粒度太大的問題.對策:消除溶劑逸失的條件(如降低室溫、減少吹風等)。降低金屬含量的百分比。降低錫膏粘度。降低錫膏粒度。調(diào)整錫膏粒度的分配。

6.坍塌SLUMPING

原因與“搭橋”相似。對策:增加錫膏中的金屬含量百分比。增加錫膏粘度。降低錫膏粒度。降低環(huán)境溫度。減少印膏的厚度。減輕零件放置所施加的壓力。

7.模糊

SMEARING

形成的原因與搭橋或坍塌很類似,但印刷施工不善的原因居多,如壓力太大、架空高度不足等。對策:增加金屬含量百分比。增加錫膏粘度。調(diào)整環(huán)境溫度。調(diào)整錫膏印刷的參數(shù)回流焊的方式:1,熱風回流焊,2,紅外線焊接3,熱風+紅外4,氣相焊(VPS)

熱風回流焊過程中,焊膏需經(jīng)過以下幾個階段,溶劑揮發(fā);焊劑清除焊件表面的氧化物;焊膏的熔融、再流動以及焊膏的冷卻、凝固。

工藝分區(qū):(一)預熱區(qū)目的:使PCB和元器件預熱,達到平衡,同時除去焊膏中的水份、溶劑,以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢,溶劑揮發(fā)。較溫和,對元器件的熱沖擊盡可能小,升溫過快會造成對元器件的傷害,如會引起多層陶瓷電容器開裂。同時還會造成焊料飛濺,使在整個PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點。(二)保溫區(qū)目的:保證在達到再流溫度之前焊料能完全干燥,同時還起著焊劑活化的作用,清除元器件、焊盤、焊粉中的金屬氧化物。時間約60~120秒,根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。(三)再流焊區(qū)目的:焊膏中的焊料使金粉開始熔化,再次呈流動狀態(tài),替代液態(tài)焊劑潤濕焊盤和元器件,這種潤濕作用導致焊料進一步擴展,對大多數(shù)焊料潤濕時間為60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔點溫度,一般要超過熔點溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有時也將該區(qū)域分為兩個區(qū),即熔融區(qū)和再流區(qū)。(四)冷卻區(qū)

目的:焊料隨溫度的降低而凝固,使元器件與焊膏形成良好的電接觸,冷卻速度要求同預熱速度相同。影響焊接性能的各種因素:工藝因素:焊接前處理方式,處理的類型,方法,厚度,層數(shù)。處理后到焊接的時間內(nèi)是否加熱,剪切或經(jīng)過其他的加工方式。焊接工藝的設(shè)計:焊區(qū):指尺寸,間隙,焊點間隙;導帶(布線):形狀,導熱性,熱容量;

被焊接物:指焊接方向,位置,壓力,粘合狀態(tài)等。焊接條件:指焊接溫度與時間,預熱條件,加熱,冷卻速度焊接加熱的方式,熱源的載體的形式(波長,導熱速度等)焊接材料:焊劑:成分,濃度,活性度,熔點,沸點等;焊料:成分,組織,不純物含量,熔點等;

母材:母材的組成,組織,導熱性能等;焊膏的粘度,比重,觸變性能基板的材料,種類,包層金屬等幾種焊接缺陷及其解決措施:(1)回流焊中的錫球:回流焊中錫球形成的機理:回流焊接中出的錫球,常常藏于矩形片式元件兩端之間的側(cè)面或細距引腳之間。在元件貼裝過程中,焊膏被置于片式元件的引腳與焊盤之間,隨著印制板穿過回流焊爐,焊膏熔化變成液體,如果與焊盤和器件引腳等潤濕不良,液態(tài)焊錫會因收縮而使焊縫填充不充分,所有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態(tài)焊錫會從焊縫流出,形成錫球。因此,焊錫與焊盤和器件引腳潤濕性差是導致錫球形成的根本原因。

原因分析與控制方法:以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施:a)回流溫度曲線設(shè)置不當。焊膏的回流是溫度與時間的函數(shù),如果未到達足夠的溫度或時間,焊膏就不會回流。預熱區(qū)溫度上升速度過快,達到平頂溫度的時間過短,使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來,到達回流焊溫區(qū)時,引起水分、溶劑沸騰,濺出焊錫球。實踐證明,將預熱區(qū)溫度的上升速度控制在1~4°C/s是較理想的。b)如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球,就有必要檢查金屬板設(shè)計結(jié)構(gòu)。模板開口尺寸腐蝕精度達不到要求,對于焊盤大小偏大,以及表面材質(zhì)較軟(如銅模板),造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰,互相橋連,這種情況多出現(xiàn)在對細間距器件的焊盤漏印時,回流焊后必然造成引腳間大量錫珠的產(chǎn)生。因此,應(yīng)針對焊盤圖形的不同形狀和中心距,選擇

適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質(zhì)量。c)如果在貼片至回流焊的時間過長,則因焊膏中焊料粒子的氧化,焊劑變質(zhì)、活性降低,會導致焊膏不回流,焊球則會產(chǎn)生。選用工作壽命長一些

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