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第六節 SMT焊接工藝與設備

2017-11-15
關鍵詞: smt PCB 焊料 元器件

6.1工藝目的和要求

1.工藝目的

在一定溫度以及助焊劑的作用下,焊料融化冷卻后在元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間形成焊點,實現元器件和PCB之間的機械連接和電氣連接。

2.工藝要求

良好的焊點應該是在設備的使用壽命周期內,其機械和電氣性能都不發生失效,因此,焊接的工藝要求為:

 (1)良好的浸潤: 保證焊點良好的電氣性能和機械性能的條件是焊錫與元件引腳、PCB 焊盤形成良好的浸潤。

焊點的抗拉強度與金屬間結合層的結構和厚度有關。形成良好焊點的關鍵,在焊接界面形成良好滋潤,形成合適的金屬化間化合物。

(2)焊點飽滿:要焊點有足夠的壽命,就必須確保焊點的形狀和大小符合焊端結構的要求。焊點上焊錫過少, 機械強度低;焊錫過多, 會容易造成絕緣距離減小或焊點相碰。太小的焊點其機械強力不足,無法承受使用中的應力,甚至連焊接后存在的內應力也無法承受。而一旦在使用中開始出現疲勞或蠕變開裂,其斷裂速度也較快。焊點的形狀不良還會造成舍重取輕的現象,縮短焊點的壽命期。

(3)不應有毛刺和空隙:這對高頻、高壓電子設備極為重要。高頻電子設備中高壓電路的焊接點, 如果有毛刺, 則易造成尖端放電。

(4)焊點表面要清潔:焊點表面的污垢一般是焊劑的殘留物質, 如不及時清除, 會造成日后焊點腐蝕。

6.2 回流焊工藝流程

焊接前準備→開回流焊爐、設置參數→首件焊接并檢驗→連續焊接生產→返修板檢驗。

1.生產準備

(1) 檢查設備的安全性,排除在開機、運行時可能給機器造成危險的因素。 

(2) 檢查設備的電是否接通。

(3) 檢查并確保各加熱溫區的控制開關處于“OFF”狀態。

(4) 檢查設備頂部及周圍不得堆放易燃物或其它雜物。 

(5) 按設備操作細則調整傳送帶鏈條寬度,檢查軌道必須與相鄰設備傳送帶對齊。

(6) 按設備操作細則的要求開機。 

2.參數設置

(1) 根據所生產的板及所選用的工藝材料(焊膏或貼片膠)設定八個溫區的溫度和鏈條的傳送速度,并使爐子預熱一個小時。

(2) 若生產新的品種,應根據板的尺寸、元件的密集程度以及工藝材料(焊膏或貼片膠)的溫度曲線,初步設定八個溫區的溫度,待爐子完全預熱后,利用溫度測試儀設置好各溫區的實際溫度和傳送速度。

3.首件生產并檢驗

待爐子溫度穩定后,將完成貼裝的板放入軌道過爐子,取出完成焊接進行首樣檢查 ,要求無偏移、無錯位、無錯貼、極性正確、焊點飽滿無缺陷(貼片膠無污染焊盤)。

4.正式生產

6.3回流焊工藝控制

1.設置合理的再流焊溫度曲線

設置合理的溫度曲線,是回流焊工藝中關鍵工序,根據再流焊原理,才能保證再流焊質量。不恰當的溫度曲線會出現焊接不完全,虛焊、元件翹立、焊錫球多等焊接缺陷,影響產品質量。

要定期做溫度曲線的實時測試。

2.要按照PCB設計時的焊接方向進行焊接。

3.焊接過程中,嚴防傳送帶震動,

    Sn63Pb37有鉛焊料是一種共晶合金,其熔點及凝固點溫度是相同的,均為183℃。而SnAgCu的無鉛焊料不是共晶合金,其熔點范圍為217℃-221℃,溫度低于217℃為固態,溫度高于221℃為液態,當溫度處在217℃至221℃之間時合金呈現出一種不穩定狀態。當焊點處在這種狀態時設備的機械振動很容易使焊點形態發生改變,造成擾動焊點,這在電子產品可接受條件IPC-A-610D標準中是一種不能接受的缺陷。因此無鉛回流焊設備的傳送系統應該具備良好的免震動結構設計以避免擾動焊點的產生。

4.當生產線沒有配備御板裝置時,要注意在貼裝機出口處接板,防止后出來的板掉落在先出來的板上碰傷SMD引腳。

5.必須對首塊印制板的焊接效果進行檢查。

檢查焊接是否充分、有無焊膏融化不充分的痕跡、焊點表面是否光滑、焊點形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況。還要檢查PCB表面顏色變化情況,再流焊后允許PCB有少許但是均勻的變色。并根據檢查結果調整溫度曲線。在整批生產過程中要定時檢查焊接質量。

SMT生產流程中,回流爐參數設置的好壞是影響焊接質量的關鍵,通過溫度曲線,可以為回流爐參數的設置提供準確的理論依據,在大多數情況下,溫度的分布受組裝電路板的特性、焊膏特性和所用回流爐能力的影響。

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