378974--无铅波峰焊培训锡锅和波峰--林子笔

锡锅和波峰从锡-铅到无铅的转变•锡炉问题：需特殊材料的锡缸，因高Sn含量的无铅焊料对不锈钢材料具有很强的腐蚀性。•解决方案：使用特殊材料（钛或其合金材料）或对材料进行表面处理,处理方法有不锈钢表面喷陶瓷、表面渗氮等．与焊锡接触的部件都需要进行处理。有铅转无铅锡炉将需改造焊料参数•设定波峰高度在1/2到2/3板厚•波峰太高:满锡（锡满到板子顶面上）•波峰太低:板子底面容易漏焊•保证焊料喷嘴水平•保证波的流动平滑锡锅参数•定期分析焊料(根据产量)–每年1-4次•检查锡锅温度•保持锡面推荐的高度•避免任何杂质污染杂质对焊接故障的影响焊料杂质水平焊接缺陷为什么要使用氮气Nitrogen?氮气的好处•增加焊料表面张力以增大免清洗工艺窗口•更亮的焊点•减少锡渣产生•增强无铅焊料焊接能力8Effectofnitrogen:SnCu2002102202302402502602702802900246810Flux=purerosinAirNitrogenTimeto2/3maximumwettingforce(secs.)Temperature(0C)NationalPhysicalLaboratoryExampleofSn/CujointwithandwithoutN2VOCFreeFlux/530ºF(276ºC)AirN2片波使用仅针对于SMT点胶器件仅针对于某些测试点需要上锡前提条件是没有通孔上锡问题，没有锡桥问题主波和片波之间的距离14cm由于距离过长进主波前温度下降至176.5°C距离要尽量缩短建议在5cm左右。如距离过长建议不要使用片波两波之间距离过大会影响通孔上锡1.4second+3.4seconds=4.8seconds通孔上锡不良Chip’sMain’s触锡时间:小波+主波无铅时间＝锡铅最佳时间+30%Sn/Pb'sSingle's1.8s2.5sPlated's2.53.5Leadfree'sSingle's2.3s3.3sPlated's3.3s4.6s(板厚:1.4-1.6mm)(控制触锡时间可控制铜溶解进锡槽)触锡时间要求Cooling’s:about8°C/s建议在元器件可承受的热冲击范围内尽快降温，最后从主波到200°C15°C/每秒。可获得一个较好的焊点。必要时添加辅助的降温设备无铅波峰焊降温斜率冷却装置ColdAirTube8cmstructurewithoutcoolingstructurewithcooling焊点对比照片（有无冷却装置）焊盘/焊点的撕裂•由于焊接部分先于线路板冷却；而靠近线路板部分的焊点的焊料仍然处在“糊状范围”；金属冷却后收缩。•除非焊盘拉裂或线路断裂，一般不会引起可靠性问题•由于铅或铋的污染•加快冷却速度来控制焊盘/焊点“撕裂”•IPC-610-D–IPC-610-D对收缩裂纹定义了接受标准.–“裂纹必须没接触到焊盘或元器件管脚”–“底面的裂纹必须是清晰可见的”SAC305可接受不可接受焊点收缩裂纹在IPC上的描述20波峰焊系统原理载具和PCB的设计要求波峰焊接载具使用的问题一些管脚(Pin)太靠近载具开孔边缘管脚长度载具设计流向（角度）不正确1mm具体案例箭头所指为锡波朝向载具开孔边与管脚靠的太近结果形成桥连Shortsondifficultlocations.箭头所指为锡波朝向Previoussituation:1mmWavedirectionMaskwallNewstatus:Wavedirection有桥连:无桥连:载具设计要求载具设计方案之转角度1mmGoodfillingevenonlocationswithoutpins具体案例箭头所指为锡波朝向具体案例载具厚度设计要求最小的管脚与载具开孔边之间的距离是：载具厚度/2Connectorpin4mm(selectivecarrier)About1mmConnectorpin4mm(selectivecarrier)2mmthicknessforabetterdraining(chamfer)未改进前的经改进后的具体案例£1.5mm管脚（Pin）长度管脚长度伸出板底面应小于1.5mm可使锡桥最少化PCB偷锡焊盘设计可减少桥连锡铅:无铅:ExamplesofSolderThiefDesigns(WaveDirection)(WaveDirection)Wavedirection(Noshortormuchless)无铅PCB偷锡焊盘设计波峰方向波峰方向设计案例(WaveDirection)如无偷锡焊盘设计，可在两焊盘间用白漆隔开设计案例Ni-AuImmersionAgImmersionSn…OSP’sHAL&HASL焊锡扩展性Spreading+100µＰＣＢ的表面处理很显然热风平整的PCB要比OSP板过锡能效果好得多.不同ＰＣＢ的表面处理的过锡效果一些OSP板的问题对湿度非常敏感，容易受潮只能耐2－3次热冲击.ShelfLife只有4-6月最高温度£238°C要做到FIFOFirstreflowSecondreflow16%21%铜溶解到锡槽怎么办？哪些参数会影响铜溶解速度？表明涂层吃锡时间锡槽温度无铅合金选择OSP’sImmersionAg&SnHaLNi-Au’sSingle’s:3.3secondsPlated’s:4.6secondsSAC305:255°C-260°CSACX:255°C-260°CSACX:2timesslowerthanSAC305这个测试是把一条预先涂上助焊剂的铜线样本浸入测试的焊料合金中3秒，合金温度为摄氏260度，然后测量铜线直径的变化，再算出腐蚀率。在这个测试里助焊剂、温度和时间都维持不变。合金溶解铜的速率对控制波峰焊接工艺是很重要的。如果铜的含量增加，就会令合金的液化温度上升。如果不加以控制，就会对焊接工艺造成坏影响。对于SnCu合金来说，铜含量每增加0.1％，合金的液化温度就会增加摄氏2.5度；而对SAC305合金来说，铜含量每增加0.1％，合金的液化温度就会增加摄氏1.9度。这个测试的结果显示，SACX0307的铜溶解速率较其它两者都低，因此更方便控制solderbath(焊接槽)中的铜含量，也就是说更容易维持对工艺的控制。铜的溶解度试验10.010.210.410.610.811.011.211.411.611.8CuErosionRateMicrons/secVaculoySACX0307SAC305CompetitorA3sec1micron/sec=25mils/secSn/Cu/NiCopperLevelsinWavesolderbath0.400.450.500.550.600.650.700.750.800.85020406080100120140NumberofPCBsLevel%Copperfreealloyadded这个图表让我们看到铜含量水平的情况，X-axis是以千为单位的电路板数量，Y-axis是铜含量水平的百分率。工艺数据为：solderpot温度摄氏225度；接触时间3.5秒；电路板抛光CuOSP。Solderpot中的铜含量水平对于保持高良率是非常重要的，为了控制铜含量水平，建议每处理8000块电路板后便检测焊料槽，并加入SACX030合金以控制这水平。在工艺早期阶段进行定期的测量和分析，有助于调整均衡点(equilibriumpoint)和设定监控频率ProcessDataPottemperature:255CContacttime:3.5secBoardFinish:CuOSP铜含量水平控制(‘000pcs)如果铜超标怎么办？•SAC305&SAC300•SACX0307&SACX0300CopperleachingonOSPCopperboardsSolderBathtemperature260Celcius:SAC305alloy00.10.20.30.40.50.60.70.80.9Initial10002000350045005500650075008500950012000140001600018000200002200024000260002800031000NumberofboardsPercentageMetalsCopper(Cu)SAC300AddedtostabiliseCulevels例子SAC305/SA300onOSPat260°CContactTime:4.5seconds+0.01%/1000BoardsALPHA无铅波峰焊助焊剂非松香型助焊剂•EF6100/EF6100P•LS500A•SLS65•LS388•NR205REWORKFLUX松香型助焊剂•EF8000/EF8000GL•RF800•SMX018/SMX023SMX023高固、M活性助焊剂，适用于较难焊接材料•EF9301M活性助焊剂•EF8300M活性助焊剂水基型助焊剂EF2202/EF22101.低有机挥发物，无卤素，无松香／树脂的，低固含量，免清洗助焊剂。2.低挥发满足了空气质量法规的要求（无VOC)。3.即使对OSP的有前期回流的裸铜板都有优秀的通孔浸润性能。4.热稳定活化剂使其连焊率极低。5.降低了阻焊膜和焊料间的表面张力，减少锡球的产生。6.几乎无法看到的极少的非粘性残留物，减少了对针测的影响。