電子焊接工藝

1、1電子焊接(hnji)工藝共五十八頁2電子(dinz)焊接工藝技術主要內容(nirng)焊接基本原理焊接材料手工焊波峰焊再流焊電子焊接工藝新進展共五十八頁3一、焊接(hnji)基本原理焊接的三個理化(lhu)過程：1. 潤濕2. 擴散3. 合金化Cu6Sn5，Cu3Sn共五十八頁4Young方程(fngchng)：0o90o,意味著液體(yt)能夠潤濕固體；90o180o,則液體不能潤濕固體。qslgslssgs1.1 潤濕角解析共五十八頁5G 單位面積內母材的溶解量；ry液態(tài)釬料的密度；Cy母材在液態(tài)釬料中的極限(jxin)溶解度；Vy液態(tài)釬料的體積；S液-固相的接觸面積；a母材的原子在液態(tài)

2、釬料中的溶解系數(shù)；t接觸時間。1.2 焊接過程擴散(kusn)溶解母材向液態(tài)釬料的擴散溶解溶解量計算公式：共五十八頁61.3 焊接(hnji)過程 合金化界面(jimin)處金屬間化合物的形成d金屬間化合物層厚度;t時間;D0材料常數(shù), = 1.6810-4 m2/s;Q金屬間化合物長大激活能, = 1.09eV;n時間指數(shù), = 0.5共五十八頁71.4 不良焊接(hnji)圖例焊接不良即潤濕角大于90o，和/或鋪展界面存在缺陷。主要原因有兩點：(1) 母材表面的氧化物未被釬劑去除干凈，使得釬料難以在這種表面上鋪展。(2) 焊料本已良好潤濕母材，但由于工藝不當，使得母材表面的金屬鍍層完全溶解

3、到液態(tài)釬料中，或是形成了連續(xù)(linx)的化合物相，使已經(jīng)鋪展開的液態(tài)釬料回縮，接觸角增大。共五十八頁81.5 良好焊接(hnji)圖例良好(lingho)焊點的圖示元器件引線焊接良好即意味著釬料在其表面潤濕良好，潤濕角小于90o。共五十八頁92.1 焊接材料(cilio)鉛錫焊料鉛錫焊料(hnlio)的特性1.錫鉛比例2.熔點3.機械性能（抗拉強度與剪切強度）4.表面張力與粘度（SnBSPbSB）共五十八頁102.2 焊接材料(cilio)鉛錫焊料焊料的雜質含量(hnling)及其影響共五十八頁112-3 焊接(hnji)材料助焊劑1. 助焊劑的作用(zuyng)共五十八頁12固體金屬的表面

4、(biomin)結構2.3.1 助焊劑作用(zuyng) 助焊劑要去除的對象母材金屬表面的氧化膜固體金屬最外層表面是一層0.2 0.3nm的氣體吸附層。接下來是一層34nm厚的氧化膜層。所謂氧化膜層并不是單純的氧化物，而是由氧化物的水合物、氫氧化物、堿式碳酸鹽等組成。在氧化膜層之下是一層110m厚的變形層，這是由于壓力加工所形成的晶粒變形結構，與氧化膜之間還有12m厚 的微晶組織。共五十八頁132-4 焊接(hnji)材料助焊劑助焊劑應具備(jbi)的性能（1）助焊劑要有適當?shù)幕钚詼囟确秶⒅感Ч?。?）助焊劑要有良好的熱穩(wěn)定性、化學性能穩(wěn)定。（3）助焊劑的殘留物不應有腐蝕性且容易清洗；（4

5、）不應析出有毒、有害氣體，符合環(huán)保的基本要求； (5) 要有符合電子工業(yè)規(guī)定的水溶性電阻和絕緣電阻；共五十八頁142-5 焊接(hnji)材料助焊劑助焊劑的種類(zhngli)共五十八頁153.1 手工(shugng)烙鐵焊工具共五十八頁163-2 手工(shugng)烙鐵焊工具選擇共五十八頁173.2 手工(shugng)烙鐵焊工具特性烙鐵頭的特性(txng)1.溫度2.形狀3.耐腐蝕性共五十八頁183.2 手工(shugng)烙鐵焊焊錫絲選擇共五十八頁193-2 手工烙鐵(lo tie)焊方法1.焊前準備(zhnbi)2.焊接步驟3.焊接要領共五十八頁204.1 波峰焊工藝流程(n y l

6、i chn)共五十八頁214.1 波峰焊工藝流程(n y li chn)比較共五十八頁224.2.1 波峰焊工藝(gngy)步驟工藝主要(zhyo)步驟-11.涂覆焊劑溶解焊盤與引線腳表面的氧化膜，并覆蓋在其表面防止其再度氧化；降低熔融焊料的表面張力，使?jié)櫇裥悦黠@提高。共五十八頁234.2.1 波峰焊工藝(gngy)步驟2.預熱(y r)901203.焊接245535S揮發(fā)助焊劑中的溶劑活化助焊劑，增加助焊能力減少高溫對被焊母材的熱沖擊減少錫槽的溫度損失共五十八頁244.2.2 波峰焊工藝參數(shù)(cnsh)的設定1.助焊劑比重（保持(boch)恒定）2.預熱溫度（90110，調溫或調速）3.焊接

7、溫度（2455）4.焊接時間（35S）5.波峰高度（2/3 Board）6.傳送角度 (57)共五十八頁254.2 波峰焊參數(shù)(cnsh)的影響 高度(god)與角度共五十八頁264.2 波峰焊焊后補焊補焊內容1.插件高度與斜度(xi d)2.漏焊、假焊、連焊3.漏插4.引腳長度共五十八頁274.2.1插件高度(god)與斜度的規(guī)定共五十八頁284.3 波峰焊設備(shbi)波峰焊機波峰焊機共五十八頁294.3 波峰焊設備(shbi)助焊劑涂覆裝置共五十八頁304.3.1 波峰焊設備(shbi)部件預 熱 器強迫(qing p)對流式（熱風）石英燈加熱（短紅外）熱棒（板）加熱（長紅外）共五十八

8、頁314.3.1 波峰焊設備(shbi)部件波峰(bfng)發(fā)生器共五十八頁324.3.2 波峰(bfng)的形狀共五十八頁334.3.1 波峰焊設備(shbi)部件切引線(ynxin)機紙基砂輪式鑲嵌式硬質合金刀全硬質合金無齒刀共五十八頁344.3.1 波峰焊設備(shbi)部件傳輸(chun sh)機構1.夾持印刷電路板的寬度能夠調整,以滿足不同尺寸類型的印刷電路板的需求.2.運行必需平穩(wěn),在運行中能維持一個恒定的速度3.為滿足產(chǎn)量及最佳焊接時間的需要,傳輸速度一般要求在0.253m/min范圍內可無級調速4.印刷電路板通過波峰時有微小的仰角,其角度一般要求在49范圍內可調整共五十八頁35

9、4.3.1 波峰焊設備(shbi)部件空氣(kngq)刀共五十八頁365 再流焊再流焊類型(lixng)：1.對流紅外再流焊2.熱板紅外再流焊3.氣相再流焊（VPS）4.激光再流焊共五十八頁375.1 再流焊工藝(gngy)參數(shù)1.溫度曲線的確定(qudng)原則；2.實際溫度曲線的確定；3.溫度曲線的測定方法共五十八頁385.1.1 再流過程溫度(wnd)曲線的確定原則焊錫膏的再流過程(guchng)(1) 預熱區(qū)(加熱通道的25-33%)。釬料膏中的溶劑開始蒸發(fā)。溫度上升必須慢(2-3oC/秒)，以防止沸騰和飛濺形成小錫珠，同時避免過大熱應力。 (2) 活性區(qū)(33-50%, 120-16

10、0oC)。使PCB均溫。同時助焊劑開始活躍，化學清洗行動開始。(3)和(4) 再流區(qū)(205-230oC)。釬料膏中的金屬顆粒熔化，在液態(tài)表面張力作用下形成焊點表面。(5) 冷卻區(qū)。焊點強度會隨冷卻速率增加而稍微增加，但太快將導致過大熱應力(應于515oC/秒)。再流溫度曲線共五十八頁395.1.2再流過程實際(shj)溫度曲線的測定 優(yōu)化的再流溫度曲線是SMT組裝中得到優(yōu)質焊點(hn din)的最重要因素之一。再流溫度曲線的影響參數(shù)中最主要的是傳送帶速度和每個加熱區(qū)的溫度。設定再流溫度曲線的輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、焊錫膏參數(shù)。圖：將熱電偶附著在PCB焊盤及元器件引線/金屬化層之間熱電偶

11、附著方法：(1) 采用Sn-Ag合金的高溫軟釬焊；(2) 用少量熱導膏覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶粘住；(3) 高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑。共五十八頁405.2 焊錫膏的再流過程及工藝參數(shù)(cnsh)的影響5.2.1 再流溫度曲線參數(shù)(cnsh)及其影響圖 預熱不足或過多的再流溫度曲線共五十八頁415.2.2 釬料膏的再流過程及工藝參數(shù)(cnsh)的影響 再流溫度曲線(qxin)參數(shù)及其影響圖 再流太多或不足共五十八頁425.2.3 焊錫膏的再流過程(guchng)及工藝參數(shù)的影響 再流溫度曲線(qxin)參數(shù)及其影響圖 冷卻過快或不足共五十八頁435.3.1 焊錫膏再流焊缺陷(quxin)分

12、析 釬料球釬料球直徑不能超過焊盤與印制(yn zh)導線之間的距離；600mm2的范圍內不能出現(xiàn)超過5個釬料球。工藝認可標準產(chǎn)生原因(1) 絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使釬料膏弄臟PCB；(2) 釬料膏在氧化環(huán)境中暴露過多，吸入水分過多；(3) 加熱不精確，太慢且不均勻；(4) 加熱速率太快且預熱時間過長；(5) 釬料膏干得太快；(6) 助焊劑活性不足；(7) 太多顆粒很小的釬料合金粉末；(8) 再流過程中助焊劑的揮發(fā)不適當。共五十八頁445.3.2 焊錫膏再流焊缺陷(quxin)分析橋連產(chǎn)生(chnshng)原因(1) 釬料膏粘度過低；(2) 焊盤上釬料膏過量；(3) 再流峰值溫度過高。

13、開路產(chǎn)生原因(1) 釬料膏量不足；(2) 元件引線的共面性不好；(3) 釬料熔化及潤濕不好；(4) 引線吸錫或附近有連線孔。共五十八頁456 焊接(hnji)技術新進展主要內容1.惰性氣體(duxng q t)保護焊接2.穿孔再流焊3.焊料無鉛化4.免清洗焊接工藝共五十八頁46穿孔再流焊工藝(gngy)步驟共五十八頁473. 焊料(hnlio)無鉛化-1共五十八頁483. 焊料(hnlio)無鉛化-2共五十八頁493. 焊料(hnlio)無鉛化-3共五十八頁50再流焊工藝窗口(chungku)的大幅縮小如采用Sn-Ag-Cu釬料(熔點為217oC)，再加上5oC的控制限制，實際的工藝窗口只有8

14、oC。如此之窄，對于電子組裝絕對是一個挑戰(zhàn)。同時(tngsh)，工藝過程的溫度實時監(jiān)控更為重要。共五十八頁513. 焊料(hnlio)無鉛化-4共五十八頁523. 焊料(hnlio)無鉛化-5共五十八頁533. 焊料(hnlio)無鉛化-6共五十八頁543. 焊料(hnlio)無鉛化-7共五十八頁553. 焊料(hnlio)無鉛化-8共五十八頁563. 焊料(hnlio)無鉛化-9共五十八頁574 免清洗(qngx)技術基本概念免清洗的優(yōu)越性免清洗材料(cilio)（Flux、元器件、PCB、VOC）免清洗工藝共五十八頁內容摘要1。90o180o,則液體不能潤濕固體。a母材的原子在液態(tài)釬料中的溶解系數(shù)。Q金屬間化合物長大激活能, = 1.09eV。主要原因有兩點：(1) 母材表面的氧化物未被釬劑去除干凈