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焊接製程

時間:2015-6-4 點擊:4008次

焊接製程
1.回流焊的種類
紅外線焊接
紅外+熱風(組合)
氣相焊(VPS )
熱風焊接
熱型芯板(很少采用)
回流焊是 SMT 流程中非常關鍵的一環,其作用是將焊膏融化,使表麵組裝元器件與 PCB 板牢固粘接在一起,如不能較好地對其進行控製,將對所生產產品的可靠性及使用熱型芯板(很少采用)在較多廠商采用的是熱風式回流焊,還有部分先進的或特定場合使用的再流方式,如:熱型芯板、白光聚焦、垂直烘爐等。以下將對現在比較流行的熱風式回流焊作簡單的介紹。

2.熱風式回流焊
現在所使用的大多數新式的回流焊接爐,叫做強製對流式熱風回流焊爐。它通過內部的風扇,將熱空氣吹到裝配板上或周圍。這種爐的一個優點是可以對裝配板逐漸地和一致地提供熱量,不管零件的顏色和質地。雖然,由於不同的厚度和元件密度,熱量的吸收可能不同,但強製對流式爐逐漸地供熱,同一 PCB 上的溫差沒有太大的差別。另外,這種爐可以嚴格地控製給定溫度曲線的高溫度和溫度速率,其提供了更好的區到區的穩定性,和一個更受控的回流過程。



3.溫區分布及各溫區功能
熱風回流焊過程中,焊膏需經過以下幾個階段,溶劑揮發;助焊劑清除焊件表麵的氧化物;焊膏的熔融、再流動以及焊膏的冷卻、凝固。一個典型的溫度曲線(Profile:指通過回焊爐時,PCB 上
某一焊點的溫度隨時間變化的曲線)分為預熱區、保溫區、回流區及冷卻區。(見附圖)
①預熱區:預熱區的目的是使 PCB 和元器件預熱,達到平衡,同時除去焊膏中的水份、溶劑,以防焊膏發生塌落和焊料飛濺。升溫速率要控製在適當範圍內(過快會產生熱衝擊,如:引起多層陶瓷
電容器開裂、造成焊料飛濺,使在整個 PCB 的非焊接區域形成焊料球以及焊料不足的焊點;過慢則助焊劑 Flux 活性作用),一般規定大升溫速率為 4℃/sec,上升速率設定為 1-3℃/sec,ECS 的標準為低於 3℃/sec。
②保溫區:指從 120℃升溫至 160℃的區域。主要目的是使 PCB 上各元件的溫度趨於均勻,盡量減少溫差,保證在達到再流溫度之前焊料能完全幹燥,到保溫區結束時,焊盤、錫膏球及元件引腳上的
氧化物應被除去,整個電路板的溫度達到均衡。過程時間約 60-120秒,根據焊料的性質有所差異。ECS 的標準為:140-170℃,MAX120sec;
 ③回流區:這一區域裏的加熱器的溫度設置得高,焊接峰值溫度視所用錫膏的不同而不同,一般 推薦為錫膏的熔點溫度加 20-40℃。此時焊膏中的焊料開始熔化,再次呈流動狀態,替代液態焊劑潤濕焊盤和元器件。有時也將該區域分為兩個區,即熔融區和再流區。理想的溫度曲線是超過焊錫熔點的“尖端區”覆蓋的麵積小且左右對稱,一般情況下超過 200℃的時間範圍為 30-40sec。ECS 的標準為 Peak Temp.:210-220℃,超過 200℃的時間範圍:40±3sec;
 ④冷卻區:用盡可能快的速度進行冷卻,將有助於得到明亮的焊點並飽滿的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致 PAD 的更多分解物進入錫中,產生灰暗毛糙的焊點,甚至引起沾錫不良和弱焊點結合力。降溫速率一般為-4℃/sec 以內,冷卻至 75℃左右即可,一般情況下都要用離子風扇進行強製冷卻。

3.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。處理後到焊接的時間內是否加熱,剪切或經過其他的加工方式。
焊接工藝的設計
焊區: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

4.回流焊接缺陷分析


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