《电子技术应用》

第六节 SMT焊接工艺与设备

2017/11/15 14:33:00

6.1工艺目的和要求

1.工艺目的

在一定温度以及助焊剂的作用下,焊料融化冷却后在元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间形成焊点,实现元器件和PCB之间的机械连接和电气连接。

2.工艺要求

良好的焊点应该是在设备的使用寿命周期内,其机械和电气性能都不发生失效,因此,焊接的工艺要求为:

 (1)良好的浸润: 保证焊点良好的电气性能和机械性能的条件是焊锡与元件引脚、PCB 焊盘形成良好的浸润。

焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。形成良好焊点的关键,在焊接界面形成良好滋润,形成合适的金属化间化合物。

(2)焊点饱满:要焊点有足够的寿命,就必须确保焊点的形状和大小符合焊端结构的要求。焊点上焊锡过少, 机械强度低;焊锡过多, 会容易造成绝缘距离减小或焊点相碰。太小的焊点其机械强力不足,无法承受使用中的应力,甚至连焊接后存在的内应力也无法承受。而一旦在使用中开始出现疲劳或蠕变开裂,其断裂速度也较快。焊点的形状不良还会造成舍重取轻的现象,缩短焊点的寿命期。

(3)不应有毛刺和空隙:这对高频、高压电子设备极为重要。高频电子设备中高压电路的焊接点, 如果有毛刺, 则易造成尖端放电。

(4)焊点表面要清洁:焊点表面的污垢一般是焊剂的残留物质, 如不及时清除, 会造成日后焊点腐蚀。

6.2 回流焊工艺流程

焊接前准备→开回流焊炉、设置参数→首件焊接并检验→连续焊接生产→返修板检验。

1.生产准备

(1) 检查设备的安全性,排除在开机、运行时可能给机器造成危险的因素。 

(2) 检查设备的电是否接通。

(3) 检查并确保各加热温区的控制开关处于“OFF”状态。

(4) 检查设备顶部及周围不得堆放易燃物或其它杂物。 

(5) 按设备操作细则调整传送带链条宽度,检查轨道必须与相邻设备传送带对齐。

(6) 按设备操作细则的要求开机。 

2.参数设置

(1) 根据所生产的板及所选用的工艺材料(焊膏或贴片胶)设定八个温区的温度和链条的传送速度,并使炉子预热一个小时。

(2) 若生产新的品种,应根据板的尺寸、元件的密集程度以及工艺材料(焊膏或贴片胶)的温度曲线,初步设定八个温区的温度,待炉子完全预热后,利用温度测试仪设置好各温区的实际温度和传送速度。

3.首件生产并检验

待炉子温度稳定后,将完成贴装的板放入轨道过炉子,取出完成焊接进行首样检查 ,要求无偏移、无错位、无错贴、极性正确、焊点饱满无缺陷(贴片胶无污染焊盘)。

4.正式生产

6.3回流焊工艺控制

1.设置合理的再流焊温度曲线

设置合理的温度曲线,是回流焊工艺中关键工序,根据再流焊原理,才能保证再流焊质量。不恰当的温度曲线会出现焊接不完全,虚焊、元件翘立、焊锡球多等焊接缺陷,影响产品质量。

要定期做温度曲线的实时测试。

2.要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。

3.焊接过程中,严防传送带震动,

    Sn63Pb37有铅焊料是一种共晶合金,其熔点及凝固点温度是相同的,均为183℃。而SnAgCu的无铅焊料不是共晶合金,其熔点范围为217℃-221℃,温度低于217℃为固态,温度高于221℃为液态,当温度处在217℃至221℃之间时合金呈现出一种不稳定状态。当焊点处在这种状态时设备的机械振动很容易使焊点形态发生改变,造成扰动焊点,这在电子产品可接受条件IPC-A-610D标准中是一种不能接受的缺陷。因此无铅回流焊设备的传送系统应该具备良好的免震动结构设计以避免扰动焊点的产生。

4.当生产线没有配备御板装置时,要注意在贴装机出口处接板,防止后出来的板掉落在先出来的板上碰伤SMD引脚。

5.必须对首块印制板的焊接效果进行检查。

检查焊接是否充分、有无焊膏融化不充分的痕迹、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化情况,再流焊后允许PCB有少许但是均匀的变色。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。

SMT生产流程中,回流炉参数设置的好坏是影响焊接质量的关键,通过温度曲线,可以为回流炉参数的设置提供准确的理论依据,在大多数情况下,温度的分布受组装电路板的特性、焊膏特性和所用回流炉能力的影响。

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