表面工程介reflow

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,表面贴装工程,-Reflow,的介绍,1,目 录,SMA,I,ntroduce,SMT,历史,印刷制程,贴装制程,焊接制程,检测制程,质量控制,ESD,再流的方式,Conveyor Speed,的简单检测,测温器以及测温线的简单检测,基本工艺,影响焊接性能的各种因素：,几种焊接缺陷及其解决措施,回流焊接缺陷分析,2,SMA,I,ntroduce,REFLOW,再流的方式：,红外线焊接,红外,+,热风（组合）,气相焊（,VPS,）,热风焊接,热型芯板（很少采用）,3,SMA,I,ntroduce,REFLOW,Conveyor Speed,的简单检测：,需要的工具：秒表，米尺，胶带，笔，纸,检测工程：,首先，在电脑中设定,conveyor speed,并且运行系统，使之达到设定速度,其次，打开炉盖，可以看到,conveyor,。,然后，在,conveyor,上设定一点，做明显的标记。,第四，使用秒表测定标记点通过一定距离的时间,最后，距离,/,时间,=,速度,用于检测设定的速度与实际的速度间的差异,4,SMA,I,ntroduce,REFLOW,测温器以及测温线的简单检测：,温度计,热开水,需要的工具：温度计，热开水，测试线，测试器,5,SMA,I,ntroduce,REFLOW,Temperature,Time (BGA Bottom),1-3,/Sec,200,Peak 225, 5,60-90 Sec,140-170,60-120 Sec,Preheat,Dryout,Reflow,cooling,热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件,表面的氧化物,；焊膏的熔融,、再流动以及,焊膏的冷却、,凝固。,基本工艺：,6,SMA,I,ntroduce,REFLOW,工艺分区：,（一）预热区,目的： 使,PCB,和元器件预热 ，达到平衡，同时除去焊膏中的水份,、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较,缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，,升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容,器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个,PCB,的非焊接,区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。,7,SMA,I,ntroduce,REFLOW,目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起,着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金,属氧化物。时间约,60120,秒，根据焊料的性质有所差异。,工艺分区：,（二）保温区,8,SMA,I,ntroduce,REFLOW,目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊,剂润湿 焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对,大多数焊料润湿时间为,6090,秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔,点温度，一般要超过熔点温度,20,度才能保证再流焊的质量。有,时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。,（四）冷却区,焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。,（二）再流焊区,工艺分区：,9,SMA,I,ntroduce,REFLOW,影响焊接性能的各种因素：,工艺因素,焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层,数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过,其他的加工方式。,焊接工艺的设计,焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙,导带（布线）：形状，导热性，热容量,被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等,10,SMA,I,ntroduce,REFLOW,焊接条件,指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度,焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热,速度等）,焊接材料,焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等,焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等,母材：母材的组成，组织，导热性能等,焊膏的粘度，比重，触变性能,基板的材料，种类，包层金属等,影响焊接性能的各种因素：,11,SMA,I,ntroduce,REFLOW,几种焊接缺陷及其解决措施,回流焊中的锡球,回流焊中锡球形成的机理,回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端,之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏,被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回,流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等,润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所,有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊,缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿,性差是导致锡球形成的根本原因。,12,SMA,I,ntroduce,原因分析与控制方法,以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：,a),回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到,达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，,达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来,，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，,将预热区温度的上升速度控制在,1,4C/s,是较理想的。,b),如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板,开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较,软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种,情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间,大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择,适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。,REFLOW,13,SMA,I,ntroduce,c),如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂,变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命,长一些的焊膏（至少,4,小时），则会减轻这种影响。,d),另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通,孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变,形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产,过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程,的质量控制。,REFLOW,14,SMA,I,ntroduce,REFLOW,立片问题（曼哈顿现象）,回流焊中立片形成的机理,矩形片式元件的一端焊接在焊,盘上，而另一端则翘立，这种现象,就称为曼哈顿现象。引起该种现象,主要原因是元件两端受热不均匀，,焊膏熔化有先后所致。,15,SMA,I,ntroduce,REFLOW,如何造成元件两端热不均匀：,a),有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在,再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊,限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片,式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，,焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，,具有液态表面张力,;,而另一端未达到,183C,液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接,力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，,因而，使未熔化端的元件端头向上直立。,因此，保持元件两端同时进入再流焊限,线，使两端焊盘上 的焊膏同时熔化，形,成均衡的液态表面张力，保持元件位置,不变。,16,SMA,I,ntroduce,在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。,汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和,PCB,焊盘上时，释放出热,量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度,高达,217C,，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受,一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于,1206,封装尺寸的片式,元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以,145C-150C,的温度预热,1-2,分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热,1,分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。,c),焊盘设计质量的影响。,若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不,一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所,以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直,竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准,规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。,REFLOW,17,SMA,I,ntroduce,REFLOW,细间距引脚桥接问题,导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：,a),漏印的焊膏成型不佳；,b),印制板上有缺陷的细间距引线制作；,c),不恰当的回流焊温度曲线设置等。,因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键,工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。,18,SMA,I,ntroduce,回流焊接缺陷分析,:,REFLOW,1.,吹孔,BLOWHOLES,焊点中（,SOLDER JOINT,）所出现的孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。,调整预热温度，以赶走过多的溶剂。,调整锡膏粘度。,提高锡膏中金属含量百分比。,问题及原因 对 策,2.,空洞,VOIDS,是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度不足，将衍生而致破裂。,调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。,增加锡膏的粘度。,增加锡膏中金属含量百分比。,19,SMA,I,ntroduce,回流焊接缺陷分析,:,REFLOW,问题及原因 对 策,3.,零件移位及偏斜,MOVEMENT AND MISALIGNNENT,造成零件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良，助焊剂活性不足，焊垫比接脚大的太多等，情况较严重时甚至会形成碑立。（,TOMBSTONING,或,MAMBATHAN EFFECT,，或,DRAWBRIGING,），尤以质轻的小零件为甚。,改进零件的精准度。,改进零件放置的精准度。,调整预热及熔焊的参数。,改进零件或板子的焊锡性。,增强锡膏中助焊剂的活性。,改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。,不可使焊垫太大。,20,SMA,I,ntroduce,回流焊接缺陷分析,:,REFLOW,问题及原因 对 策,4.,缩锡,DEWETTING,零件脚或焊垫的焊锡性不佳。,5.,焊点灰暗,DULL JINT,可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。,6.,不沾锡,NON-WETTING,接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊剂活性不足，或热量不足所致。,改进电路板及零件之焊锡性。,增强锡膏中助焊剂之活性。,防止焊后装配板在冷却中发生震动。,焊后加速板子的冷却率。,提高熔焊温度。,改进零件及板子的焊锡性。,增加助焊剂的活性。,21,SMA,I,ntroduce,回流焊接缺陷分析,:,REFLOW,问题及原因 对 策,7.,焊后断开,OPEN,常发生于,J,型接脚与焊垫之间，其主要原因是各脚的共面性不好，以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致（焊垫比接脚不容易加热及蓄热）。,改进零件脚之共面性,增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。,调整预热，以改善接脚与焊垫之间的热差。,增加锡膏中助焊剂之活性。,减少焊热面积，接近与接脚在受热上的差距。,调整熔焊方法。,改变合金成份（比如将,63/37,改成,10/90,，令其熔融延后，使焊垫也能及时达到所需的热量）。,22,SMA,I,ntroduce,REFLOW,23,SMA,I,ntroduce,REFLOW,24,SMA,I,ntroduce,REFLOW,石碑与回流焊炉以及它的温度曲线之间的关系,25,SMA,I,ntroduce,REFLOW,26,SMA,I,ntroduce,REFLOW,27,SMA,I,ntroduce,REFLOW,28,SMA,I,ntroduce,REFLOW,29,SMA,I,ntroduce,REFLOW,30,