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煌牌:PCB线路板回流焊工艺要求

煌牌:PCB线路板回流焊工艺要求 煌牌自动设备有限公司
2017-01-06
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导读:1 焊炉的目的︰通过高温焊料固化,从而达到将PCB和SMT的表面贴装组件连接在一起,形成电气回路。2 Ref


焊炉的目的︰

通过高温焊料固化,从而达到将PCBSMT的表面贴装组件连接在一起,形成电气回路。

2 Reflow

2.1  焊锡原理

      印刷有锡膏的PCB,在零件贴装完成后,经过加热锡膏熔化冷却后将PCB和零件焊接成一体从而达到既定的机械性能 , 电器性能 .

2.2 焊锡三要素                                  

         焊接物 ----- PCB   零件             

         焊接介质 ----- 焊接用材料 : 锡膏

         一定的温度 ----- 加热设备

工艺分区

基本工艺:

热风回流焊过程中,锡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;锡膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。 


1PRE-HEAT 预热区       

重点:预热的斜率

      预热的温度

目的: 使PCB和元器件预热 ,达到平衡,同时除去锡膏中的水份﹑ 溶剂, 以防锡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。

作用及规格﹕是用来加热PCB&零件;斜率为1-3/ ,占总时间30%左右,最高温度控制在140℃以下,减少热冲击.

2SOAK 恒温区

重点:均温的时间

      均温的温度

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60~120秒,根据焊料的性质、PCB有所差异。

作用及规格﹕是使大小零件及PCB受热完全均匀,消除局部温差;通过锡膏  成份中的溶剂清除零件电极及PCB PADSolder Powder之表面氧化物,减小表面张力,为重溶作准备.本区时间约占45%左右,温度在140-183 ℃之间。

3REFLOW 回焊区

重点:回焊的最高温度

      回焊的时间

目的:锡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60~90秒。回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--40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。

作用及规格﹕为全面热化重熔;温度将达到峰值温度,峰值温度通常控制在205-230℃之间,peak温度过高会导致PCB变形,零件龟裂及二次回流等现象出现.

4COOLING 冷却区

重点:冷却的斜率

目的: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。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中,产生灰暗毛糙的焊点,甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。

作用及规格﹕为降温,使PCB&零件均匀降温;回焊炉上下各有两个区有降温吹风马达,通常出炉的PCB温度控制在120 ℃(75℃)以下。 降温速率一般为-4℃/sec以内, SESC的标准为:Slope›-3℃/sec。


4、常见的焊接不良及对策分析

4.1 锡球与锡球间短路   


原因                            对策

 1. 锡膏量太多 ( 1mg/mm)      使用较薄的钢板(150μm)开孔缩小(85% pad)

 2. 印刷不精确                    将钢板调准一些

 3. 锡膏塌陷                        修正 Reflow Profile 曲线

 4. 刮刀压力太高                 降低刮刀压力

 5. 钢板和电路板间隙太大   使用较薄的防焊膜

 6. 焊垫设计不当                 同样的线路和间距

 

4.2有脚的SMD 零件空焊 


原因                         对策

 1. 零件脚或锡球不平     检查零件脚或锡球之平面度

 2. 锡膏量太少                增加钢板厚度和使用较小的开孔

 3. 灯蕊效应                    锡膏先经烘烤作业

 4. 零件脚不吃锡             零件必需符合吃锡之需求

 

4.3无脚的SMD 零件空焊  


原因                      对策

 1. 焊垫设计不当          将锡垫以防焊膜分隔开,尺寸适切

 2. 两端受热不均          同零件的锡垫尺寸都要相同

 3. 锡膏量太少              增加锡膏量

 4. 零件吃锡性不佳       零件必需符合吃锡之需求

 

4.4 SMD 零件浮动(漂移)


   原因                              对策

 1. 零件两端受热不均         锡垫分隔

 2. 零件一端吃锡性不佳     使用吃锡性较佳的零件

 3. Reflow方式                   Reflow 前先预热到170


4.5 立碑 ( Tombstone) 效应   


<注>立碑效应发生有三作用力:

1. 零件的重力使零件向下

2. 零件下方的熔锡也会使零件向下

3. 锡垫上零件外侧的熔锡会使零件向上

原因                           对策

 1. 焊垫设计不当                 焊垫设计最佳化

 2. 零件两端吃锡性不同       较佳的零件吃锡性

 3. 零件两端受热不均           减缓温度曲线升温速率

 4. 温度曲线加热太快           Reflow 前先预热到170

 

4.6冷焊 ( Cold solderjoints)  


<是焊点未形成合金属( IntermetallicLayer) 或是焊接物连接点阻抗较高,焊接物间的剥离强度( Peel Strength ) 太低,所以容易将零件脚由锡垫拉起。

原因                         对策

 1. Reflow  温度太低          最低Reflow 温度215

 2. Reflow  时间太短          锡膏在熔锡温度以上至少10

 3. Pin  吃锡性问题            查验 Pin 吃锡性

 4. Pad 吃锡性问题            查验 Pad 吃锡性


4.7 粒焊 (Granular solderjoints)   


原因                                 对策

 1. Reflow  温度太低      较高的Reflow 温度(215)

 2. Reflow  时间太短      较长的Reflow 时间(183℃以上至少10

 3. 锡膏污染                   新的新鲜锡膏

 4. PCB 或零件污染

 

4.8 零件微裂(Cracksin components)(龟裂)


   原因                                 对策

1. 热冲击(Thermal Shock)    自然冷却,较小和较薄的零件

2. PCB板翘产生的应力         避免PCB弯折,敏感零件的方    

    零件置放产生的应力          向性,降低置放压力

3. PCB Lay-out设计不当       个别的焊垫,零件长轴与折板方向平行

4. 锡膏量                                增加锡膏量,适当的锡垫

  广州煌牌自动设备公司自主研发制造SMT自动贴片机超过20年,丰富的研发经验,稳定的产品性能,高效的生产团队,始终走在国内贴片机的前沿。更与广东工业大学成立联合实验室,主打产品全视觉在线多功能高速贴片机和全自动视觉高速锡膏丝印机目前已经在国内同类产品中处于领先地位,与国外同类产品相比也更具性价比优势。其中的直驱电机更是广州煌牌自动设备公司的独家专有技术。于此同时,研发中心以一流技术为先导,不断创新,将为客户提供更加专业可靠的整条SMT生产线的设备解决方案及工艺方案。 


  16年广州煌牌自动设备公司将引进美国先进贴片机技术,填补国内贴片机精确度及稳定性方面的技术空白。 


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煌牌自动设备有限公司
煌牌公司1995年成立于香港荃运工业区并于2006年在广州设立研发中心,在日本、美国均设有研发分部。与麻省理工、香港科技大、广东工大等国内外高校均有合作研发项目,是集SMT设备自主研发、制造、国内外销售服务于一体的专业供应商。
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