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SMT組裝工(gong)藝

      SMT組裝工藝(yì)與焊接前的(de)每一工藝步(bù)驟密切相關(guān),其中包括資(zi)金投入、PCB設計(ji)、元件可焊性(xing)、組裝操作、焊(hàn)劑選擇、溫度(du)/時間的控制(zhì)、焊料及晶體(tǐ)結構等。
一、焊(hàn)料
      波峰焊接(jiē)常用的焊料(liào)是共晶錫鉛(qian)合金:錫63%;鉛37%,應(yīng)時刻掌握焊(han)錫鍋中的焊(hàn)料溫度,其溫(wen)度應高于合(he)金液體溫度(du)183℃,并使溫度均(jun1)勻。過去,250℃的焊(han)錫鍋溫度被(bèi)視爲“标準”。
      随(sui)着焊劑技術(shu)的革新,整個(ge)焊錫鍋中的(de)焊料溫度的(de)均勻性得到(dao)了控制,并增(zeng)設了預熱器(qi),發展趨勢是(shi)使用溫度較(jiào)低的焊錫鍋(guo)。在230-240℃的範圍内(nèi)設置焊錫鍋(guo)溫度是普遍(biàn)的。通常,組件(jiàn)沒有均勻的(de)熱質量,要保(bǎo)證所有的焊(han)點達到足夠(gòu)的溫度,以便(bian)形成合格的(de)焊點是必要(yào)的。重要的問(wen)題是要提供(gong)足夠的熱量(liàng),提高所有引(yǐn)線和焊盤的(de)溫度,從而确(que)保焊料的流(liú)動性,濕潤焊(hàn)點的兩面。焊(hàn)料的溫度較(jiào)低就會降低(dī)對元件和基(jī)闆的熱沖擊(jī),有助于減少(shǎo)浮渣的形成(chéng),在較低的強(qiáng)度下,進行焊(han)劑塗覆操作(zuò)和焊劑化合(he)物的共同作(zuò)用下,可使波(bo)峰出口具有(you)足夠的焊劑(ji),這樣就可減(jian)少毛刺和焊(hàn)球的産生。
      錫(xi)鍋中的焊料(liao)成份與時間(jiān)有密切關系(xi),即随着時間(jian)而變化,這樣(yàng)就導緻了浮(fu)渣的形成,這(zhè)就是要從焊(hàn)接的組件上(shang)去除殘餘物(wù)和其它金屬(shu)雜質的原因(yin)及在焊接工(gōng)藝中錫損耗(hào)的原因。以上(shang)這些因素可(ke)降低焊料的(de)流動性。在采(cǎi)購中,要規定(ding)的金屬微量(liàng)浮渣和焊料(liao)的錫含量的(de)高限,在各個(ge)标準中,(如象(xiàng)IPC/J-STD-006都有明确的(de)規定)。在焊接(jie)過程中,對焊(han)料純度的要(yào)求在ANSI/J-STD-001B标準中(zhōng)也有規定。除(chú)了對浮渣的(de)限制外,對63%錫(xī);37%鉛合金中規(guī)定錫含量低(di)不得低于61.5%。波(bō)峰焊接組件(jiàn)上的金和有(yǒu)機泳層銅濃(nóng)度聚集比過(guo)去快。這種聚(jù)集,加上明顯(xiǎn)的錫損耗,可(kě)使焊料喪失(shi)流動性,并産(chan)生焊接問題(tí)。外表粗糙、呈(cheng)顆粒狀的焊(hàn)點常常是由(yóu)于焊料中的(de)浮渣所緻。由(you)于焊錫鍋中(zhong)的集聚的浮(fú)渣或組件自(zì)身固有的殘(cán)餘物暗淡、粗(cu)糙的粒狀焊(han)點也可能是(shì)錫含量低的(de)征兆,不是局(ju)部的特種焊(hàn)點,就是錫鍋(guō)中錫損耗的(de)結果。這種外(wai)觀也可能是(shi)在凝固過程(cheng)中,由于振動(dong)或沖擊所造(zao)成的。
      焊點的(de)外觀就能直(zhí)接體現出工(gong)藝問題或材(cai)料問題。爲保(bao)持焊料“滿鍋(guō)”狀态和按照(zhao)工藝控制方(fang)案對檢查焊(hàn)錫鍋分析是(shi)重要的。由于(yu)焊錫鍋中有(you)浮渣而“倒掉(diào)”焊錫鍋中的(de)焊劑,通常來(lái)說是不必要(yào)的,由于在常(chang)規的應用中(zhōng)要求往錫鍋(guō)中添加焊料(liao),使錫鍋中的(de)焊料始終是(shi)滿的。在損耗(hào)錫的情況下(xià),添加純錫有(you)助于保持所(suo)需的濃度。爲(wei)了監控錫鍋(guo)中的化合物(wu),應進行常規(guī)分析。如果添(tiān)加了錫,就應(ying)采樣分析,以(yi)确保焊料成(chéng)份比例正确(que)。浮渣過多又(you)是一個令人(rén)棘手的問題(ti)。毫無疑問,焊(han)錫鍋中始終(zhōng)有浮渣存在(zai),在大氣中進(jìn)行焊接時尤(you)其是這樣。使(shǐ)用“芯片波峰(fēng)”這對焊接高(gao)密度組件有(you)幫助,由于暴(bao)露于大氣的(de)焊料表面太(tài)大,而使焊料(liao)氧化,所以會(hui)産生多的浮(fú)渣。焊錫鍋中(zhōng)焊料表面有(you)了浮渣層的(de)覆蓋,氧化速(sù)度就放慢了(le)。
      在焊接中,由(yóu)于錫鍋中波(bō)峰的湍流和(he)流動而會産(chan)生多的浮渣(zha)。推薦使用的(de)常規方法是(shi)将浮渣撇去(qu),要是經常進(jin)行撇削的話(hua),就會産生多(duō)的浮渣,而且(qiě)耗用的焊料(liao)多。浮渣還可(kě)能夾雜于波(bo)峰中,導緻波(bo)峰的不穩定(ding)或湍流,因此(cǐ)要求對焊錫(xī)鍋中的液體(ti)成份給予多(duo)的維護。如果(guo)允許減少錫(xi)鍋中焊料量(liang)的話,焊料表(biao)面的浮渣會(huì)進入泵中,這(zhè)種現象可能(néng)發生。有時,顆(kē)粒狀焊點會(hui)夾雜浮渣。初(chu)發現的浮渣(zha),可能是由粗(cū)糙波峰所緻(zhi),而且有可能(neng)堵塞泵。錫鍋(guo)上應配備可(kě)調節的低容(róng)量焊料傳感(gan)器和報警裝(zhuang)置。
二、波峰
      在(zai)波峰焊接工(gōng)藝中,波峰是(shi)核心。可将預(yù)熱的、塗有焊(han)劑、無污物的(de)金屬通過傳(chuán)送帶送到焊(han)接工作站,接(jiē)觸具有一定(ding)溫度的焊料(liào),而後加熱,這(zhè)樣焊劑就會(hui)産生化學反(fan)應,焊料合金(jin)通過波峰動(dong)力形成互連(lian),這是關鍵的(de)一步。常用的(de)對稱波峰被(bei)稱爲主波峰(fēng),設定泵速度(dù)、波峰高度、浸(jin)潤深度、傳送(song)角度及傳送(song)速度,爲達到(dào)良好的焊接(jie)特性提供全(quán)方位的條件(jian)。應該對數據(jù)進行适當的(de)調整,在離開(kai)波峰的後面(mian)(出口端)就應(yīng)使焊料運行(háng)降速,并慢慢(màn)地停止運行(háng)。PCB随着波峰運(yun)行終要将焊(hàn)料推至出口(kǒu)。在好的情況(kuang)下,焊料的表(biao)面張力和好(hǎo)化的闆的波(bo)峰運行,在組(zǔ)件和出口端(duan)的波峰之間(jian)可實現零相(xiang)對運動。這一(yī)脫殼區域就(jiù)是實現了去(qù)除闆上的焊(han)料。應提供充(chong)分的傾角,不(bú)産生橋接、毛(mao)刺、拉絲和焊(han)球等缺陷。有(yǒu)時,波峰出口(kou)需具有熱風(fēng)流,以确保排(pái)除可能形成(cheng)的橋接。在闆(pan)的底部裝上(shang)表面貼裝元(yuán)件後,有時,補(bǔ)償焊劑或在(zài)後面形成的(de)“苛刻的波峰(fēng)”區域的氣泡(pào),而進行的波(bō)峰整平之前(qian),使用湍流芯(xin)片波峰。湍流(liú)波峰的高豎(shu)直速度有助(zhu)于保證焊料(liao)與引線或焊(han)盤的接觸。在(zai)整平的層流(liu)波峰後面的(de)振動部分也(yě)可用來消除(chú)氣泡,保證焊(hàn)料實現滿意(yi)的接觸組件(jiàn)。焊接工作站(zhàn)基本上應做(zuò)到:高純度焊(hàn)料(按标準)、波(bo)峰溫度(230~250℃)、接觸(chu)波峰的總時(shi)間(3~5秒鍾)、印制(zhi)闆浸入波峰(fēng)中的深度(50~80%),實(shí)現平行的傳(chuán)送軌道和在(zai)波峰與軌道(dào)平行狀态下(xia)錫鍋中焊劑(ji)含量。
三、焊接(jie)後的冷卻
      通(tōng)常在波峰焊(han)機的尾部增(zeng)設冷卻工作(zuò)站。爲的是限(xian)制銅錫金屬(shǔ)間化合物形(xíng)成焊點的趨(qū)勢,另一個原(yuan)因是加速組(zǔ)件的冷卻,在(zài)焊料沒有完(wan)全固化時,避(bì)免闆子移位(wei)。快速冷卻組(zu)件,以限制敏(mǐn)感元件暴露(lù)于高溫下。然(ran)而,應考慮到(dao)侵蝕性冷卻(que)系統對元件(jiàn)和焊點的熱(re)沖擊的危害(hai)性。一個控制(zhì)良好的“柔和(he)穩定的”、強制(zhi)氣體冷卻系(xi)統應不會損(sun)壞多數組件(jiàn)。使用這個系(xi)統的原因有(yǒu)兩個:能夠快(kuài)速處理闆,而(er)不用手夾持(chi),并且可保證(zheng)組件溫度比(bi)清洗溶液的(de)溫度低。人們(men)所關心的是(shì)後一個原因(yin),其可能是造(zao)成某些焊劑(ji)殘渣起泡的(de)原因。另一種(zhong)現象是有時(shí)會出現與某(mou)些焊劑浮渣(zha)産生反應的(de)現象,這樣,使(shǐ)得殘餘物“清(qīng)洗不掉”。在保(bǎo)證焊接工作(zuò)站設置的數(shù)據滿足所有(you)的機器、所有(you)的設計、采用(yòng)的所有材料(liao)及工藝材料(liao)條件和要求(qiu)方面沒有哪(nǎ)個定式能夠(gou)達到這些要(yao)求。必須了解(jiě)整個工藝過(guo)程中的每一(yi)步操作。結論(lun)總之,要獲得(dé)好的焊接質(zhì)量,滿足用戶(hù)的需求,必須(xu)控制焊接前(qián)、焊接中的每(mei)一工藝步驟(zhòu),因爲SMT的整個(ge)組裝工藝的(de)每一步驟都(dōu)互相關聯、互(hù)相作用,任一(yi)步有問題都(dōu)會影内到整(zhěng)體的可靠性(xìng)和質量。焊接(jiē)操作也是如(ru)此,所以應嚴(yan)格控制所有(you)的參數、時間(jian)/溫度、焊料量(liàng)、焊劑成分及(jí)傳送速度等(děng)等。對焊接中(zhong)産生的缺陷(xiàn),應及早查明(ming)起因,進行分(fen)析,采取相應(ying)的措施,将影(yǐng)響質量的各(gè)種缺陷消滅(miè)在萌芽狀态(tai)之中。這樣,才(cai)能保證生産(chǎn)出的産品。
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