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SMT組裝工藝

      SMT組(zǔ)裝工藝與焊接(jie)前的每一工藝(yi)步驟密切相關(guān),其中包括資金(jin)投入、PCB設計、元件(jian)可焊性、組裝操(cao)作、焊劑選擇、溫(wēn)度/時間的控制(zhi)、焊料及晶體結(jié)構等。
一、焊料
      波(bō)峰焊接常用的(de)焊料是共晶錫(xī)鉛合金:錫63%;鉛37%,應(yīng)時刻掌握焊錫(xi)鍋中的焊料溫(wēn)度,其溫度應高(gao)于合金液體溫(wēn)度183℃,并使溫度均(jun)勻。過去,250℃的焊錫(xi)鍋溫度被視爲(wèi)“标準”。
      随着焊劑(ji)技術的革新,整(zheng)個焊錫鍋中的(de)焊料溫度的均(jun1)勻性得到了控(kong)制,并增設了預(yù)熱器,發展趨勢(shi)是使用溫度較(jiào)低的焊錫鍋。在(zai)230-240℃的範圍内設置(zhì)焊錫鍋溫度是(shi)普遍的。通常,組(zu)件沒有均勻的(de)熱質量,要保證(zheng)所有的焊點達(dá)到足夠的溫度(du),以便形成合格(gé)的焊點是必要(yao)的。重要的問題(ti)是要提供足夠(gòu)的熱量,提高所(suǒ)有引線和焊盤(pan)的溫度,從而确(què)保焊料的流動(dong)性,濕潤焊點的(de)兩面。焊料的溫(wēn)度較低就會降(jiang)低對元件和基(ji)闆的熱沖擊,有(yǒu)助于減少浮渣(zha)的形成,在較低(dī)的強度下,進行(háng)焊劑塗覆操作(zuo)和焊劑化合物(wù)的共同作用下(xia),可使波峰出口(kou)具有足夠的焊(han)劑,這樣就可減(jian)少毛刺和焊球(qiu)的産生。
      錫鍋中(zhōng)的焊料成份與(yǔ)時間有密切關(guan)系,即随着時間(jian)而變化,這樣就(jiù)導緻了浮渣的(de)形成,這就是要(yào)從焊接的組件(jiàn)上去除殘餘物(wù)和其它金屬雜(zá)質的原因及在(zài)焊接工藝中錫(xī)損耗的原因。以(yi)上這些因素可(ke)降低焊料的流(liu)動性。在采購中(zhōng),要規定的金屬(shu)微量浮渣和焊(hàn)料的錫含量的(de)高限,在各個标(biāo)準中,(如象IPC/J-STD-006都有(yǒu)明确的規定)。在(zài)焊接過程中,對(dui)焊料純度的要(yao)求在ANSI/J-STD-001B标準中也(yě)有規定。除了對(duì)浮渣的限制外(wai),對63%錫;37%鉛合金中(zhong)規定錫含量低(di)不得低于61.5%。波峰(feng)焊接組件上的(de)金和有機泳層(céng)銅濃度聚集比(bi)過去快。這種聚(jù)集,加上明顯的(de)錫損耗,可使焊(hàn)料喪失流動性(xing),并産生焊接問(wen)題。外表粗糙、呈(chéng)顆粒狀的焊點(diǎn)常常是由于焊(hàn)料中的浮渣所(suo)緻。由于焊錫鍋(guo)中的集聚的浮(fú)渣或組件自身(shen)固有的殘餘物(wù)暗淡、粗糙的粒(li)狀焊點也可能(neng)是錫含量低的(de)征兆,不是局部(bù)的特種焊點,就(jiu)是錫鍋中錫損(sun)耗的結果。這種(zhǒng)外觀也可能是(shì)在凝固過程中(zhong),由于振動或沖(chòng)擊所造成的。
      焊(hàn)點的外觀就能(néng)直接體現出工(gōng)藝問題或材料(liao)問題。爲保持焊(hàn)料“滿鍋”狀态和(hé)按照工藝控制(zhi)方案對檢查焊(han)錫鍋分析是重(zhong)要的。由于焊錫(xī)鍋中有浮渣而(ér)“倒掉”焊錫鍋中(zhong)的焊劑,通常來(lai)說是不必要的(de),由于在常規的(de)應用中要求往(wang)錫鍋中添加焊(hàn)料,使錫鍋中的(de)焊料始終是滿(mǎn)的。在損耗錫的(de)情況下,添加純(chun)錫有助于保持(chi)所需的濃度。爲(wei)了監控錫鍋中(zhong)的化合物,應進(jìn)行常規分析。如(rú)果添加了錫,就(jiu)應采樣分析,以(yi)确保焊料成份(fen)比例正确。浮渣(zhā)過多又是一個(gè)令人棘手的問(wèn)題。毫無疑問,焊(hàn)錫鍋中始終有(yǒu)浮渣存在,在大(da)氣中進行焊接(jie)時尤其是這樣(yàng)。使用“芯片波峰(fēng)”這對焊接高密(mì)度組件有幫助(zhù),由于暴露于大(da)氣的焊料表面(mian)太大,而使焊料(liào)氧化,所以會産(chǎn)生多的浮渣。焊(han)錫鍋中焊料表(biao)面有了浮渣層(ceng)的覆蓋,氧化速(su)度就放慢了。
      在(zai)焊接中,由于錫(xī)鍋中波峰的湍(tuan)流和流動而會(huì)産生多的浮渣(zhā)。推薦使用的常(cháng)規方法是将浮(fu)渣撇去,要是經(jīng)常進行撇削的(de)話,就會産生多(duō)的浮渣,而且耗(hao)用的焊料多。浮(fu)渣還可能夾雜(za)于波峰中,導緻(zhi)波峰的不穩定(dìng)或湍流,因此要(yào)求對焊錫鍋中(zhong)的液體成份給(gěi)予多的維護。如(ru)果允許減少錫(xī)鍋中焊料量的(de)話,焊料表面的(de)浮渣會進入泵(beng)中,這種現象可(ke)能發生。有時,顆(ke)粒狀焊點會夾(jiá)雜浮渣。初發現(xiàn)的浮渣,可能是(shì)由粗糙波峰所(suo)緻,而且有可能(néng)堵塞泵。錫鍋上(shàng)應配備可調節(jiē)的低容量焊料(liao)傳感器和報警(jǐng)裝置。
二、波峰
      在(zai)波峰焊接工藝(yi)中,波峰是核心(xin)。可将預熱的、塗(tú)有焊劑、無污物(wù)的金屬通過傳(chuán)送帶送到焊接(jiē)工作站,接觸具(jù)有一定溫度的(de)焊料,而後加熱(re),這樣焊劑就會(huì)産生化學反應(yīng),焊料合金通過(guò)波峰動力形成(cheng)互連,這是關鍵(jian)的一步。常用的(de)對稱波峰被稱(cheng)爲主波峰,設定(dìng)泵速度、波峰高(gāo)度、浸潤深度、傳(chuan)送角度及傳送(sòng)速度,爲達到良(liang)好的焊接特性(xing)提供全方位的(de)條件。應該對數(shù)據進行适當的(de)調整,在離開波(bo)峰的後面(出口(kou)端)就應使焊料(liao)運行降速,并慢(man)慢地停止運行(hang)。PCB随着波峰運行(háng)終要将焊料推(tuī)至出口。在好的(de)情況下,焊料的(de)表面張力和好(hao)化的闆的波峰(feng)運行,在組件和(hé)出口端的波峰(fēng)之間可實現零(ling)相對運動。這一(yī)脫殼區域就是(shi)實現了去除闆(pǎn)上的焊料。應提(tí)供充分的傾角(jiǎo),不産生橋接、毛(máo)刺、拉絲和焊球(qiú)等缺陷。有時,波(bo)峰出口需具有(yǒu)熱風流,以确保(bǎo)排除可能形成(cheng)的橋接。在闆的(de)底部裝上表面(miàn)貼裝元件後,有(yǒu)時,補償焊劑或(huo)在後面形成的(de)“苛刻的波峰”區(qū)域的氣泡,而進(jin)行的波峰整平(ping)之前,使用湍流(liú)芯片波峰。湍流(liu)波峰的高豎直(zhi)速度有助于保(bao)證焊料與引線(xian)或焊盤的接觸(chu)。在整平的層流(liú)波峰後面的振(zhen)動部分也可用(yòng)來消除氣泡,保(bǎo)證焊料實現滿(mǎn)意的接觸組件(jiàn)。焊接工作站基(jī)本上應做到:高(gāo)純度焊料(按标(biāo)準)、波峰溫度(230~250℃)、接(jie)觸波峰的總時(shi)間(3~5秒鍾)、印制闆(pan)浸入波峰中的(de)深度(50~80%),實現平行(háng)的傳送軌道和(he)在波峰與軌道(dao)平行狀态下錫(xi)鍋中焊劑含量(liàng)。
三、焊接後的冷(leng)卻
      通常在波峰(fēng)焊機的尾部增(zeng)設冷卻工作站(zhàn)。爲的是限制銅(tóng)錫金屬間化合(hé)物形成焊點的(de)趨勢,另一個原(yuán)因是加速組件(jian)的冷卻,在焊料(liào)沒有完全固化(hua)時,避免闆子移(yi)位。快速冷卻組(zǔ)件,以限制敏感(gǎn)元件暴露于高(gao)溫下。然而,應考(kǎo)慮到侵蝕性冷(lěng)卻系統對元件(jiàn)和焊點的熱沖(chong)擊的危害性。一(yī)個控制良好的(de)“柔和穩定的”、強(qiang)制氣體冷卻系(xì)統應不會損壞(huai)多數組件。使用(yong)這個系統的原(yuán)因有兩個:能夠(gou)快速處理闆,而(ér)不用手夾持,并(bìng)且可保證組件(jian)溫度比清洗溶(róng)液的溫度低。人(rén)們所關心的是(shì)後一個原因,其(qí)可能是造成某(mou)些焊劑殘渣起(qǐ)泡的原因。另一(yi)種現象是有時(shi)會出現與某些(xiē)焊劑浮渣産生(shēng)反應的現象,這(zhe)樣,使得殘餘物(wu)“清洗不掉”。在保(bao)證焊接工作站(zhan)設置的數據滿(man)足所有的機器(qì)、所有的設計、采(cai)用的所有材料(liào)及工藝材料條(tiao)件和要求方面(mian)沒有哪個定式(shi)能夠達到這些(xie)要求。必須了解(jie)整個工藝過程(cheng)中的每一步操(cāo)作。結論總之,要(yao)獲得好的焊接(jiē)質量,滿足用戶(hù)的需求,必須控(kòng)制焊接前、焊接(jiē)中的每一工藝(yì)步驟,因爲SMT的整(zhěng)個組裝工藝的(de)每一步驟都互(hù)相關聯、互相作(zuò)用,任一步有問(wen)題都會影内到(dào)整體的可靠性(xìng)和質量。焊接操(cao)作也是如此,所(suǒ)以應嚴格控制(zhi)所有的參數、時(shí)間/溫度、焊料量(liàng)、焊劑成分及傳(chuan)送速度等等。對(duì)焊接中産生的(de)缺陷,應及早查(cha)明起因,進行分(fen)析,采取相應的(de)措施,将影響質(zhì)量的各種缺陷(xian)消滅在萌芽狀(zhuàng)态之中。這樣,才(cái)能保證生産出(chu)的産品。
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