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1、精品資料網(wǎng)() 50萬份精華管理資料,3萬多集管理視頻講座n更多企業(yè)學(xué)院: 中小企業(yè)管理全能版183套講座+89700份資料總經(jīng)理、高層管理49套講座+16388份資料中層管理學(xué)院46套講座+6020份資料國學(xué)智慧、易經(jīng)46套講座人力資源學(xué)院56套講座+27123份資料各階段員工培訓(xùn)學(xué)院77套講座+ 324份資料員工管理企業(yè)學(xué)院67套講座+ 8720份資料工廠生產(chǎn)管理學(xué)院52套講座+ 13920份資料財(cái)務(wù)管理學(xué)院53套講座+ 17945份資料銷售經(jīng)理學(xué)院56套講座+ 14350份資料銷售人員培訓(xùn)學(xué)院72套講座+ 4879份資料n更多企業(yè)學(xué)院: 中小企業(yè)管理全能版183套講座+89700份資料總

2、經(jīng)理、高層管理49套講座+16388份資料中層管理學(xué)院46套講座+6020份資料國學(xué)智慧、易經(jīng)46套講座人力資源學(xué)院56套講座+27123份資料各階段員工培訓(xùn)學(xué)院77套講座+ 324份資料員工管理企業(yè)學(xué)院67套講座+ 8720份資料工廠生產(chǎn)管理學(xué)院52套講座+ 13920份資料財(cái)務(wù)管理學(xué)院53套講座+ 17945份資料銷售經(jīng)理學(xué)院56套講座+ 14350份資料銷售人員培訓(xùn)學(xué)院72套講座+ 4879份資料印刷工藝涉及的輔料和硬件(2.1 PCB ,2.2 鋼網(wǎng) ,2.3 錫膏 ,2.4 印刷機(jī) )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

3、程。它為回焊階段的焊接過程提供焊料,是整個(gè)SMT電子裝聯(lián)工序中的第一道工序,也是影響整個(gè)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(gè)復(fù)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(jī)(包括刮刀)2.1 PCB基板: 對(duì)PCB 的要求,應(yīng):a尺寸準(zhǔn)確,穩(wěn)定,整個(gè)PCB板應(yīng)平整,不能翹曲,否則會(huì)造成鋼網(wǎng)和刮刀的磨損,出現(xiàn)其他印刷缺陷,如連錫;b MARK點(diǎn)的尺寸及平面度,亮度需要穩(wěn)定,否則影響印刷識(shí)別; c設(shè)計(jì)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?;c和模板能有良好的接觸,這要求阻焊層避

4、免高于焊盤,焊盤的保護(hù)層也要平坦;d適合穩(wěn)固的在絲印機(jī)上定位; e阻焊層和油印不影響焊盤; PCB的布局,在設(shè)計(jì)許可的情況下,盡量把重要元件如BGA,F(xiàn)INE PITCH元件居中布局,這樣不至于因鋼網(wǎng)在印刷時(shí)受力微變形而影響印刷的精確性。這對(duì)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) 2.2.1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(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)框?yàn)檫呴L為736+0/-5mm的正方形(29*29英寸),網(wǎng)框的厚度為403mm。小網(wǎng)框?yàn)檫呴L為584+0/

5、-5mm的正方形(23*23英寸),網(wǎng)框厚度為303mm。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(jī)的夾緊壓力, 否則,會(huì)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(shí)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(diǎn)用的膠: 膠布使用鋁膠布,所用的膠(張網(wǎng)用的膠及填充MARK

6、點(diǎn)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)) c PCB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(duì)應(yīng)不同的鋼網(wǎng)厚度范圍;鋼網(wǎng)太薄,會(huì)造成少錫虛焊等缺陷,太厚,會(huì)造成不能脫模或脫模不良或連錫,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(diǎn)的要求: 為使鋼

7、網(wǎng)與印制板對(duì)位準(zhǔn)確,鋼網(wǎng)B面上需制作至少兩個(gè)MARK點(diǎn),鋼網(wǎng)與印制板上的MARK點(diǎn)位置應(yīng)一致。如PCB為拼板,鋼網(wǎng)上需制作至少四個(gè)MARK點(diǎn)。一對(duì)對(duì)應(yīng)PCB輔助邊上的MARK點(diǎn),另一對(duì)對(duì)應(yīng)PCB上的距離最遠(yuǎn)的一對(duì)(非輔助邊上)MARK點(diǎn)。 對(duì)于激光制作的鋼網(wǎng),其MARK點(diǎn)采用表面燒結(jié)的方式制作。 對(duì)于采用蝕刻法制作的鋼網(wǎng),其MARK點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)的灰度應(yīng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn) ,否則會(huì)造成不能識(shí)別或識(shí)別誤差。2.2.3鋼網(wǎng)開口 a 開口比例 為了增大工藝窗口,

8、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(huì)比PCB上的焊盤尺寸小。對(duì)分立元件來說在四邊會(huì) 內(nèi)收5%-10%,在內(nèi)側(cè)會(huì)有V形開口,對(duì)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(xué)腐蝕,電鑄,激光切割。 對(duì)光化學(xué)腐蝕一般來說是雙面腐蝕,由于制程的原因,會(huì)在內(nèi)壁中間的位置形成外凸形狀,會(huì)給錫膏的脫離以及印刷毛刺的產(chǎn)生帶來影響。 對(duì)激光切割,是目前采用較為普遍的形式。它的好處是開口會(huì)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-1

9、2um的鎳層,或者用化學(xué)拋光或者電解拋光的方法除去毛刺,達(dá)到改善脫模性能,消除印刷毛刺。分步加工(半蝕刻) 有時(shí)一塊PCB上同時(shí)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(duì)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(xué)腐蝕的方法局部蝕薄鋼網(wǎng),達(dá)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(shí)尺寸要大到與錫膏接觸表面張力大于錫膏對(duì)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(duì)稱

10、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(chǔ)存和使用必須遵循錫膏儲(chǔ)存和使用規(guī)范,并且要嚴(yán)格做到印刷 使用的錫膏必須回溫4小時(shí),以避免水汽的冷凝和保證一定的粘度。對(duì)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(huì)造成少錫,拉尖,邊緣不整等印刷缺失。清洗時(shí)嚴(yán)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(huì)松脫,造成鋼網(wǎng)張力不夠。3 .2另一個(gè)需要注意的是印刷環(huán)境: 一般溫度范圍:202

11、7,不同溫度有不同的印刷結(jié)果。paste不可在29以上印,可能會(huì)短路,印刷機(jī)和外部環(huán)境要嚴(yán)格控制。一般為:25,65RH。3.3 針對(duì)我司的全自動(dòng)印刷機(jī),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(gè)印刷工藝可細(xì)分四個(gè)工序:1,夾緊對(duì)位;2,填錫;3,刮平;4,釋放 ,下面介紹各工序過程及控制點(diǎn)。3.3.1夾緊對(duì)位:PCB經(jīng)過Loader Rail進(jìn)入印刷機(jī)內(nèi),首先由兩邊軌道夾持和底部支撐頂針機(jī)械定位,然后光學(xué)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)PCB和Stencil進(jìn)行識(shí)別校正,保證鋼網(wǎng)的開口和PCB的焊盤

12、準(zhǔn)確對(duì)位。3.3.1.1 PCB板的夾緊狀況: DEK機(jī)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(shí)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(duì)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(jī)照相識(shí)別后,上頂印刷過程中PCB位置偏移導(dǎo)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(shí)別點(diǎn)質(zhì)量差,識(shí)別點(diǎn)光度沒有調(diào)整好、印刷機(jī)ACTUATOR磨損而精

13、度降低、控制卡或馬達(dá)功能不正常(老化、溫度高)。1) 識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量不良處理方法 識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量不良包括PCB識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量差和鋼網(wǎng)識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量差,PCB識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量不好出現(xiàn)較多是因?yàn)樽R(shí)別點(diǎn)的鍍錫層被部分氧化,氧化部分在被設(shè)備識(shí)別時(shí)會(huì)在光亮的識(shí)別點(diǎn)中間出現(xiàn)部分暗點(diǎn),當(dāng)圖象處理系統(tǒng)分析識(shí)別點(diǎn)中心坐標(biāo)時(shí)就會(huì)受到氧化點(diǎn)的影響而將識(shí)別點(diǎn)的中心找偏,而引起印刷偏位。出現(xiàn)這種情況現(xiàn)場(chǎng)通常的處理方法是用布沾酒精將氧化層清除掉。 鋼網(wǎng)識(shí)別點(diǎn)質(zhì)量差引起偏位是另外一種和識(shí)別點(diǎn)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(shí)別點(diǎn)涂色的質(zhì)量不好,在鋼網(wǎng)使用過程中被鋼網(wǎng)自動(dòng)清潔機(jī)構(gòu)長期清潔而將涂上的膠水部分損壞,現(xiàn)場(chǎng)的處理方法一般是用

14、色筆將識(shí)別點(diǎn)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(gè)問題,用透明膠將涂黑識(shí)別點(diǎn)蓋住,會(huì)在PCB和鋼網(wǎng)之間產(chǎn)生一個(gè)間隙,引起膏過后,如果不用膠紙蓋住,鋼網(wǎng)清潔機(jī)構(gòu)很快將會(huì)將涂黑的識(shí)別點(diǎn)損壞。對(duì)這一問題的徹底解決方法是要求鋼網(wǎng)供應(yīng)商改進(jìn)識(shí)別點(diǎn)的制作工藝。 3.3.2填錫和刮平:刮刀帶動(dòng)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(dòng)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(jì)有關(guān),這是印刷工藝中品質(zhì)控制的關(guān)鍵因素之一。 當(dāng) 錫膏的粘度,顆粒度大小及鋼網(wǎng)開口設(shè)計(jì)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

15、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(duì)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(huì)偏高,錫膏厚度的均勻性會(huì)比較好。用膠刮刀錫膏厚度會(huì)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(biāo)準(zhǔn),同時(shí)鋼網(wǎng)與 PCB可能貼合狀況不一致,印錫厚度會(huì)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(duì)印刷厚度的影響是和刮刀硬度有關(guān)的,對(duì)于硬度較大 的刮刀,刮刀的壓力對(duì)印刷厚度的

16、影響相對(duì)較小,而對(duì)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(huì)越低。所以對(duì)于鋼刮刀調(diào)整壓力對(duì)調(diào)整錫膏厚度的貢獻(xiàn)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(qiáng)調(diào)壓力的原因是:如果壓力過大,則錫膏會(huì)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(gè)重要因素。一般而言,速度快,給予錫膏的剪切力會(huì)越大,在觸變特性的作用的情況下,錫膏的流動(dòng)性會(huì)較好,填充較好,但填充時(shí)間又會(huì)短,同時(shí)高速印刷會(huì)降低paste粘度 ,會(huì)減少焊盤上的paste量,如果paste含固量較小,則印刷后金屬量

17、小,焊點(diǎn)會(huì)很小,則板子的問題會(huì)增多。同時(shí)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(duì)印刷效果而言是一個(gè)綜合作用的結(jié)果。通常印刷速度低會(huì)得到較好的印刷結(jié)果,對(duì)高速要試驗(yàn)看結(jié)果。3.3.2.4印刷間隙 印刷間隙對(duì)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(duì)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(huì)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(hù)識(shí)別點(diǎn)都會(huì)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

18、長期使用將會(huì)改變鋼網(wǎng)平整度和網(wǎng)的繃網(wǎng)張力,當(dāng)鋼網(wǎng)本身平整度不好,會(huì)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(huì)被鋼網(wǎng)孔的刃口磨成很多高低不平的小缺口,當(dāng)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(huì)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(shí)應(yīng)更換刮刀,否則會(huì)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(huì)向鋼網(wǎng)孔下滲透,當(dāng)鋼網(wǎng)清潔效果差時(shí),生產(chǎn)一段時(shí)間以后就會(huì)在鋼網(wǎng)下表面鋼

19、網(wǎng)開孔周圍殘留一圈錫膏殘留物,這一圈殘留物將會(huì)在此后的印刷過程中影響錫膏的厚度,使該開孔對(duì)應(yīng)的錫膏厚度增加,同時(shí)易造成連錫,的厚度,使該開孔對(duì)應(yīng)的錫膏厚度增加,同時(shí)易造成連錫。 焊后出現(xiàn)錫渣,錫珠。所以保養(yǎng)的時(shí)候加強(qiáng)對(duì)鋼網(wǎng)清潔機(jī)構(gòu)的保養(yǎng)和狀態(tài)檢查,重點(diǎn)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(jī)構(gòu)能夠正常工作,保證清潔效果。每隔一定時(shí)間對(duì)鋼網(wǎng)進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí) 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(dòng),同時(shí)又能保持對(duì)錫膏的流動(dòng)壓力,

20、使其有良好的填充效果.角度太大,滾動(dòng)壓力會(huì)不夠,角度太小,會(huì)造成滾動(dòng)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(xì)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(shí)因?yàn)殄a膏脫模不好,特別是在細(xì)間距的情況下。 印刷機(jī)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(xì)間距情況下,建議脫

21、模速度為:0.1mm/s0.3mm/s,有的機(jī)器還有振動(dòng)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(huì)加速下降。這樣才會(huì)避免因脫模過快和太早加速下降而形成負(fù)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(diǎn)的可靠性,焊盤上所漏印的錫膏需滿足三點(diǎn)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(gè)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

22、C理論值為(鋼網(wǎng)厚度.025)+/-0.025mm,其實(shí)際控制范圍根據(jù)單板檢驗(yàn)科的SPC管制圖得出。 1.2 細(xì)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(xì)間距/普通間距。細(xì)間距對(duì)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(duì)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(xì)間距。 回流爐爐溫程序設(shè)定操作指導(dǎo)書 一)目的和適用范圍: 指導(dǎo)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(yù)熱溫度為110C150C,持續(xù)時(shí)間為120到180秒; 2 ) 183C以上的時(shí)間為4080秒;3 ) 最高

23、溫度為210225C; 4 ) 升溫速度小于2.5C/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(duì)回流曲線的要求,溫度太高對(duì)器件造成 潛在的損傷;對(duì)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(duì)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(yù)熱時(shí)間和溫度取上限; 4 PCB的厚度和材質(zhì) PCB越厚,均熱所需的時(shí)間越長;對(duì)于特殊材質(zhì),須滿足其提供的加熱條件,主要是其回流時(shí)所能承受的最高溫度和持續(xù)時(shí)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

24、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(shí),在回流區(qū),上下溫度設(shè)定要有1525度差別。6 產(chǎn)能的要求 當(dāng)鏈條(網(wǎng)帶)的運(yùn)行速度 是生產(chǎn) 線的瓶頸時(shí),為提高鏈速,要提高加熱器的溫度(風(fēng)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(jìn)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(duì)元器件及PCB的傷害,溫度高低應(yīng)取下限。 9 測(cè)量溫度時(shí),基板吸熱大的器件及熱敏器件應(yīng)布有測(cè)試點(diǎn),以保證PROFILE的代表性。 一)預(yù)熱區(qū)目的: 使PCB和元器件預(yù)熱 ,達(dá)到平衡,同時(shí)除去焊膏中的水份、溶劑,以防焊膏發(fā)生塌落和

25、焊料飛濺。要保證升溫比較緩慢,溶劑揮發(fā)。較溫和,對(duì)元器件的熱沖擊盡可能小,升溫過快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害,如會(huì)引起多層陶瓷電容器開裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺,使在整個(gè)PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點(diǎn)。二)保溫區(qū) 目的:保證在達(dá)到再流溫度之前焊料能完全干燥,同時(shí)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(shí)間約60120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(dòng)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(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展,對(duì)大多數(shù)焊料潤濕時(shí)間為6090秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔點(diǎn)溫度,一般要超過熔點(diǎn)溫度20度才能

26、保證再流焊的質(zhì)量。有時(shí)也將該區(qū)域分為兩個(gè)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(yù)熱速度相同?;亓骱笢囟惹€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(gè)階段:1 升溫區(qū)(預(yù)熱區(qū)) : 首先,用于達(dá)到所需粘度和絲印性能當(dāng)錫膏至于一個(gè)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(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。

27、 2 恒溫區(qū):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(xué)上的錫焊點(diǎn)要求“清潔”的表面。3 回流區(qū) :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“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(diǎn)。4 波峰區(qū) (屬于回流區(qū)):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(diǎn)開路。 5 冷卻區(qū) : 冷卻階段,如

28、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。 回流焊接要求總結(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(dāng)?shù)臅r(shí)間和溫度,允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時(shí)完成。時(shí)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(duì)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(jìn)行,同時(shí)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

29、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(gè)部分或區(qū)間組成,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。1 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)加熱通道長度的2533%。 2 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)功用,第一是,將PCB在相

30、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。3 回流區(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。 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,

31、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。傳送帶速度的設(shè)定:作溫度曲線的第一個(gè)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(shí)間。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求34分鐘的加熱曲線,用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時(shí)間,即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度,例如,當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時(shí)間,使用六英尺加熱通道長度,計(jì)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(gè)區(qū)的溫度設(shè)定,重要的是要了解實(shí)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(duì)比區(qū)間溫度

32、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(shí)際溫度(預(yù)熱區(qū)-210C-140C );( 活性區(qū)-177C-150C );(回流區(qū)-250C-210C)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(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。 根據(jù)實(shí)際曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較,進(jìn)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(gè)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(gè)裝配上的某些區(qū)域可以

33、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。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。使用 RTS溫度曲線一般都會(huì)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(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RT

34、S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活性。事實(shí)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(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,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)

35、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。升溫-到-回流 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。 RTS溫度曲線比RSS有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。RTS一般得到更光亮的焊點(diǎn),可焊性問題很少,因?yàn)樵赗TS溫度曲線下回流的錫膏在預(yù)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?yàn)镽TS曲線的升溫速率是如此受控的,所以很少機(jī)會(huì)造成焊接缺陷或溫度沖擊。另外,RTS曲線更經(jīng)濟(jì),因?yàn)闇p少了爐前半部分的加熱能量。此外,排除RTS的故障

36、相對(duì)比較簡單,有排除RSS曲線故障經(jīng)驗(yàn)的操作員應(yīng)該沒有困難來調(diào)節(jié)RTS曲線,以達(dá)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(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活性劑保持時(shí)間長一些,其結(jié)果是良好的濕潤和光亮的焊接點(diǎn)。RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度

37、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曲線長度也應(yīng)該是從室溫到峰值溫度最大3.54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(shí)間,以達(dá)到優(yōu)化的結(jié)果。時(shí)常,這要求試驗(yàn)和出錯(cuò),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(xì)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(gè)通常是升溫速率太慢的結(jié)果,由

38、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曲線不大可能,因?yàn)槠湎鄬?duì)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(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

39、率,直到問題解決。熔濕性差熔濕性差經(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,焊接點(diǎn)的熔濕可能受損害。因?yàn)槭褂肦TS曲線,錫膏活性劑通常維持時(shí)間較長,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,

40、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??斩纯斩词清a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。無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)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,

41、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)節(jié)溫度直到達(dá)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(shí)遇見。為了糾正該缺陷,回流區(qū)的時(shí)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(gè)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(shí),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

42、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(diǎn)。群焊的溫度曲線 作溫度曲線是一個(gè)很好的直觀化方法,保持對(duì)回流焊接或波峰焊接工藝過程的跟蹤。通過繪制當(dāng)印刷電路裝配(PCA)穿過爐子時(shí)的時(shí)間溫度曲線,可以計(jì)算在任何給定時(shí)間所吸收的熱量。只有當(dāng)所有涉及的零件在正確的時(shí)間暴露給正確的熱量時(shí),才可以使群焊達(dá)到完善。這不是一個(gè)容易達(dá)到的目標(biāo),因?yàn)榱慵?jīng)常有不同的熱容量,并在不同的時(shí)間達(dá)到所希望的溫度。經(jīng)常我們看到在一個(gè)PCA上不只一種大小的焊點(diǎn),同一個(gè)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(diǎn)輸送正確的熱

43、量。許多人從經(jīng)驗(yàn)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(dāng)焊接點(diǎn)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(diǎn)(cold solder)、元件豎立(tomb-stoning)、不濕潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solder ball/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(shí)不能經(jīng)受對(duì)長期的產(chǎn)品可靠性的影響。對(duì)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(diǎn)可能回到一個(gè)液化階段,降低固態(tài)

44、焊點(diǎn)的位置精度。除了熱的數(shù)量之外,加熱時(shí)間也是重要的。PCA溫度必須以預(yù)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(yán)重的溫度沖擊。這個(gè)預(yù)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(yù)熱溫度達(dá)到溫度平衡。這個(gè)預(yù)熱有時(shí)叫作“駐留時(shí)間”或“保溫時(shí)間”。對(duì)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(dá)到液化溫度之后,裝配應(yīng)該有足夠的時(shí)間停留在該溫度之上,以保證裝配的所有區(qū)域都達(dá)到液化溫度,適當(dāng)?shù)匦纬珊附狱c(diǎn)。如果在裝配中有表面貼裝膠要固化,固化時(shí)間和溫度必須與焊接溫度曲線協(xié)調(diào)。在焊接點(diǎn)形成之后,裝配必須從液化

45、溫度冷卻超過150C到室溫。同樣,這必須一預(yù)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(shí)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(duì)新形成的焊接點(diǎn)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(gè)裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個(gè)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(yàn)工藝的連續(xù)性,以保證可重復(fù)的結(jié)果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的實(shí)際溫度(溫度曲線),可以檢驗(yàn)和/或糾正爐的設(shè)定,以達(dá)到最終產(chǎn)品

46、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(shí)際上降低PCB的報(bào)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?在回流工藝過程中,在爐子內(nèi)的加熱將裝配帶到適當(dāng)?shù)暮附訙囟?,而不損傷產(chǎn)品。為了檢驗(yàn)回流焊接工藝過程,人們使用一個(gè)作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲線是每個(gè)傳感器在經(jīng)過加熱過程時(shí)的時(shí)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(zhǔn)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(dāng)?shù)母淖儯詢?yōu)化回流工藝過程。 一個(gè)典型的溫度曲線包含幾個(gè)不同的階段 - 初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度

47、(spike to reflow)、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24C范圍內(nèi),以防止由于加熱或冷卻太快對(duì)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(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入爐子時(shí)的一個(gè)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(diǎn)之下 - 對(duì)于共晶焊錫為183C,保溫時(shí)間在3090秒之間。 保溫區(qū)有兩個(gè)用途:1) 將板、元件和材料帶到一個(gè)均勻的溫度,接近錫膏的熔點(diǎn),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

48、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(gè)轉(zhuǎn)變,在此期間,裝配的溫度上升到焊錫熔點(diǎn)之上,錫膏變成液態(tài)。一旦錫膏在熔點(diǎn)之上,裝配進(jìn)入回流區(qū),通常叫做液態(tài)以上時(shí)間(TAL, time above liquidous)?;亓鲄^(qū)時(shí)爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段,因?yàn)檠b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(gè)階段達(dá)到的 - 裝配達(dá)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(gè)典型的鉭電容具有的最高溫度為230C。理想地,裝配上所有的點(diǎn)應(yīng)該同時(shí)、同速率達(dá)到相同的峰值溫度,以保證所有零件在爐內(nèi)

49、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(diǎn),將裝配為后面的工序準(zhǔn)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(diǎn)。 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(shí)間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線是一個(gè)連續(xù)的溫度上升,從裝配進(jìn)入爐子開始,直到裝配達(dá)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(xué)組成,制造商將建議最佳的溫度曲線,以達(dá)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

50、括水溶性(OA)、松香適度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)錫膏。 經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)元件 一個(gè)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(hù),它保護(hù)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(gè)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(shì)。 讀出與評(píng)估溫度曲線數(shù)據(jù) 錫膏制造商一般對(duì)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(gè)特定工藝的最佳曲線,與實(shí)際的裝

51、配結(jié)果進(jìn)行比較。然后可能采取步驟來改變機(jī)器設(shè)定,以達(dá)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(gè)關(guān)鍵元素,它用來決定過程機(jī)器的設(shè)定和確認(rèn)工藝的連續(xù)性。沒有可測(cè)量的結(jié)果,對(duì)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(gè)特定的工藝確定最佳的曲線參數(shù)。通過實(shí)施經(jīng)典PCB溫度曲線和機(jī)器的品質(zhì)管理溫度曲線的一個(gè)正常的制度,PCB的報(bào)廢率將會(huì)降低,而質(zhì)量與產(chǎn)量都會(huì)改善。結(jié)果,總的運(yùn)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(dāng)兩焊墊之間有少許印膏搭連,于高溫熔焊時(shí)常會(huì)被各墊上的主錫體

52、所拉回去,一旦無法拉回,將造成短路或錫球,對(duì)細(xì)密間距都很危險(xiǎn))。 對(duì) 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(qiáng)印膏的精準(zhǔn)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(yù)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(qiáng),環(huán)境溫度太高及鉛量太多時(shí),會(huì)造成粒子外層上的氧化層被剝落所致.對(duì) 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

53、. 3.膏量太多 EXCESSIVE PASTE 原因與“搭橋”相似.對(duì) 策:減少所印之錫膏厚度提升印著的精準(zhǔn)度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù). 4.膏量不足INSUFFICIENT PASTE 常在鋼板印刷時(shí)發(fā)生,可能是網(wǎng)布的絲徑太粗,板膜太薄等原因.對(duì) 策:增加印膏厚度,如改變網(wǎng)布或板膜等.提升印著的精準(zhǔn)度.調(diào)整錫膏印刷的參數(shù). 5.粘著力不足 POOR TACK RETENTION 環(huán)境溫度高風(fēng)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(duì) 策:消除溶劑逸失的條件(如降低室溫、減少吹風(fēng)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

54、 原因與“搭橋”相似。對(duì) 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(duì) 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(fēng)回流焊,2,紅外線焊接 3, 熱風(fēng)+紅外 4,氣相焊(VPS) 熱風(fēng)回流焊過程中,焊膏需經(jīng)過以下幾個(gè)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(dòng)以及焊膏的冷卻、凝固。 工藝分區(qū):(一)預(yù)熱區(qū)目的: 使PCB和元器件預(yù)熱 ,達(dá)到平衡

55、,同時(shí)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(duì)元器件的熱沖擊盡可能小,升溫過快會(huì)造成對(duì)元器件的傷害,如會(huì)引起多層陶瓷電容器開裂。同時(shí)還會(huì)造成焊料飛濺,使在整個(gè)PCB的非焊接區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點(diǎn)。(二)保溫區(qū)目的:保證在達(dá)到再流溫度之前焊料能完全干燥,同時(shí)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(shí)間約60120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(dòng)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(dǎo)致焊料進(jìn)一步擴(kuò)展,對(duì)大多數(shù)焊料潤濕時(shí)間為6090秒。再流焊的溫度要

56、高于焊膏的熔點(diǎn)溫度,一般要超過熔點(diǎn)溫度20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有時(shí)也將該區(qū)域分為兩個(gè)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(yù)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(shí)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(jì):焊區(qū):指尺寸,間隙,焊點(diǎn)間隙;導(dǎo)帶(布線):形狀,導(dǎo)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(shí)間,預(yù)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(dǎo)熱速度等)焊接材料:焊劑:成分,濃度,活性度,熔點(diǎn),沸點(diǎn)等;焊料:成分,組織,不純物含量,熔點(diǎn)等; 母材:母材的組成,組織,導(dǎo)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(jī)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(xì)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

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