表面工程介-reflow

表面贴装工程----关于Reflow的介绍目录SMAIntroduceSMT历史印刷制程贴装制程焊接制程检测制程质量控制ESD再流的方式ConveyorSpeed的简单检测测温器以及测温线的简单检测基本工艺影响焊接性能的各种因素：几种焊接缺陷及其解决措施回流焊接缺陷分析SMAIntroduceREFLOW再流的方式：红外线焊接红外+热风（组合）气相焊（VPS）热风焊接热型芯板（很少采用）SMAIntroduceREFLOWConveyorSpeed的简单检测：需要的工具：秒表，米尺，胶带，笔，纸检测工程：首先，在电脑中设定conveyorspeed并且运行系统，使之达到设定速度其次，打开炉盖，可以看到conveyor。然后，在conveyor上设定一点，做明显的标记。第四，使用秒表测定标记点通过一定距离的时间最后，距离/时间=速度用于检测设定的速度与实际的速度间的差异SMAIntroduceREFLOW测温器以及测温线的简单检测：温度计热开水需要的工具：温度计，热开水，测试线，测试器SMAIntroduceREFLOWTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃60-120SecPreheatDryoutReflowcooling热风回流焊过程中，焊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；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。基本工艺：SMAIntroduceREFLOW工艺分区：（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊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。SMAIntroduceREFLOW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，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：（二）保温区SMAIntroduceREFLOW目的：焊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。再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。（四）冷却区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。（二）再流焊区工艺分区：SMAIntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素：工艺因素焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。焊接工艺的设计焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等SMAIntroduceREFLOW焊接条件指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）焊接材料焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等母材：母材的组成，组织，导热性能等焊膏的粘度，比重，触变性能基板的材料，种类，包层金属等影响焊接性能的各种因素：SMAIntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措施回流焊中的锡球回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。SMAIntroduce原因分析与控制方法以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。REFLOWSMAIntroducec)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（至少4小时），则会减轻这种影响。d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。REFLOWSMAIntroduceREFLOW立片问题（曼哈顿现象）回流焊中立片形成的机理矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。SMAIntroduceREFLOW如何造成元件两端热不均匀：a)有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183°C液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。SMAIntroduceb)在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217°C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以145°C-150°C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。c)焊盘设计质量的影响。若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。REFLOWSMAIntroduceREFLOW细间距引脚桥接问题导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：a)漏印的焊膏成型不佳；b)印制板上有缺陷的细间距引线制作；c)不恰当的回流焊温度曲线设置等。因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW•1.吹孔BLOWHOLES焊点中（SOLDERJOINT）所出现的孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。•调整预热温度，以赶走过多的溶剂。•调整锡膏粘度。•提高锡膏中金属含量百分比。问题及原因对策•2.空洞VOIDS是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度不足，将衍生而致破裂。•调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。•增加锡膏的粘度。•增加锡膏中金属含量百分比。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW问题及原因对策•3.零件移位及偏斜MOVEMENTANDMISALIGNNENT造成零件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良，助焊剂活性不足，焊垫比接脚大的太多等，情况较严重时甚至会形成碑立。（TOMBSTONING或MAMBATHANEFFECT，或DRAWBRIGING），尤以质轻的小零件为甚。•改进零件的精准度。•改进零件放置的精准度。•调整预热及熔焊的参数。•改进零件或板子的焊锡性。•增强锡膏中助焊剂的活性。•改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。•不可使焊垫太大。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW问题及原因对策•4.缩锡DEWETTING零件脚或焊垫的焊锡性不佳。•5.焊点灰暗DULLJINT可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。•6.不沾锡NON-WETTING接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊剂活性不足，或热量不足所致。•改进电路板及零件之焊锡性。•增强锡膏中助焊剂之活性。•防止焊后装配板在冷却中发生震动。•焊后加速板子的冷却率。•提高熔焊温度。•改进零件及板子的焊锡性。•增加助焊剂的活性。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW问题及原因对策•7.焊后断开OPEN常发生于J型接脚与焊垫之间，其主要原因是各脚的共面性不好，以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致（焊垫比接脚不容易加热及蓄热）。•改进零件脚之共面性•增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。•调整预热，以改善接脚与焊垫之间的热差。•增加锡膏中助焊剂之活性。•减少焊热面积，接近与接脚在受热上的差距。•调整熔焊方法。•改变合金成份（比如将63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊垫也能及时达到所需的热量）。SMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOW石碑与回流焊炉以及它的温度曲线之间的关系SMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOWSMAIntroduceREFLOW