電子焊接工藝

1、1電子焊接(hnji)工藝共五十八頁(yè)2電子(dinz)焊接工藝技術(shù)主要內(nèi)容(nirng)焊接基本原理焊接材料手工焊波峰焊再流焊電子焊接工藝新進(jìn)展共五十八頁(yè)3一、焊接(hnji)基本原理焊接的三個(gè)理化(lhu)過(guò)程：1. 潤(rùn)濕2. 擴(kuò)散3. 合金化Cu6Sn5，Cu3Sn共五十八頁(yè)4Young方程(fngchng)：0o90o,意味著液體(yt)能夠潤(rùn)濕固體；90o180o,則液體不能潤(rùn)濕固體。qslgslssgs1.1 潤(rùn)濕角解析共五十八頁(yè)5G 單位面積內(nèi)母材的溶解量；ry液態(tài)釬料的密度；Cy母材在液態(tài)釬料中的極限(jxin)溶解度；Vy液態(tài)釬料的體積；S液-固相的接觸面積；a母材的原子在液態(tài)

2、釬料中的溶解系數(shù)；t接觸時(shí)間。1.2 焊接過(guò)程擴(kuò)散(kusn)溶解母材向液態(tài)釬料的擴(kuò)散溶解溶解量計(jì)算公式：共五十八頁(yè)61.3 焊接(hnji)過(guò)程 合金化界面(jimin)處金屬間化合物的形成d金屬間化合物層厚度;t時(shí)間;D0材料常數(shù), = 1.6810-4 m2/s;Q金屬間化合物長(zhǎng)大激活能, = 1.09eV;n時(shí)間指數(shù), = 0.5共五十八頁(yè)71.4 不良焊接(hnji)圖例焊接不良即潤(rùn)濕角大于90o，和/或鋪展界面存在缺陷。主要原因有兩點(diǎn)：(1) 母材表面的氧化物未被釬劑去除干凈，使得釬料難以在這種表面上鋪展。(2) 焊料本已良好潤(rùn)濕母材，但由于工藝不當(dāng)，使得母材表面的金屬鍍層完全溶解

3、到液態(tài)釬料中，或是形成了連續(xù)(linx)的化合物相，使已經(jīng)鋪展開(kāi)的液態(tài)釬料回縮，接觸角增大。共五十八頁(yè)81.5 良好焊接(hnji)圖例良好(lingho)焊點(diǎn)的圖示元器件引線焊接良好即意味著釬料在其表面潤(rùn)濕良好，潤(rùn)濕角小于90o。共五十八頁(yè)92.1 焊接材料(cilio)鉛錫焊料鉛錫焊料(hnlio)的特性1.錫鉛比例2.熔點(diǎn)3.機(jī)械性能（抗拉強(qiáng)度與剪切強(qiáng)度）4.表面張力與粘度（SnBSPbSB）共五十八頁(yè)102.2 焊接材料(cilio)鉛錫焊料焊料的雜質(zhì)含量(hnling)及其影響共五十八頁(yè)112-3 焊接(hnji)材料助焊劑1. 助焊劑的作用(zuyng)共五十八頁(yè)12固體金屬的表面

4、(biomin)結(jié)構(gòu)2.3.1 助焊劑作用(zuyng) 助焊劑要去除的對(duì)象母材金屬表面的氧化膜固體金屬最外層表面是一層0.2 0.3nm的氣體吸附層。接下來(lái)是一層34nm厚的氧化膜層。所謂氧化膜層并不是單純的氧化物，而是由氧化物的水合物、氫氧化物、堿式碳酸鹽等組成。在氧化膜層之下是一層110m厚的變形層，這是由于壓力加工所形成的晶粒變形結(jié)構(gòu)，與氧化膜之間還有12m厚 的微晶組織。共五十八頁(yè)132-4 焊接(hnji)材料助焊劑助焊劑應(yīng)具備(jbi)的性能（1）助焊劑要有適當(dāng)?shù)幕钚詼囟确秶?、助焊效果。?）助焊劑要有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)性能穩(wěn)定。（3）助焊劑的殘留物不應(yīng)有腐蝕性且容易清洗；（4

5、）不應(yīng)析出有毒、有害氣體，符合環(huán)保的基本要求； (5) 要有符合電子工業(yè)規(guī)定的水溶性電阻和絕緣電阻；共五十八頁(yè)142-5 焊接(hnji)材料助焊劑助焊劑的種類(zhngli)共五十八頁(yè)153.1 手工(shugng)烙鐵焊工具共五十八頁(yè)163-2 手工(shugng)烙鐵焊工具選擇共五十八頁(yè)173.2 手工(shugng)烙鐵焊工具特性烙鐵頭的特性(txng)1.溫度2.形狀3.耐腐蝕性共五十八頁(yè)183.2 手工(shugng)烙鐵焊焊錫絲選擇共五十八頁(yè)193-2 手工烙鐵(lo tie)焊方法1.焊前準(zhǔn)備(zhnbi)2.焊接步驟3.焊接要領(lǐng)共五十八頁(yè)204.1 波峰焊工藝流程(n y l

6、i chn)共五十八頁(yè)214.1 波峰焊工藝流程(n y li chn)比較共五十八頁(yè)224.2.1 波峰焊工藝(gngy)步驟工藝主要(zhyo)步驟-11.涂覆焊劑溶解焊盤(pán)與引線腳表面的氧化膜，并覆蓋在其表面防止其再度氧化；降低熔融焊料的表面張力，使?jié)櫇裥悦黠@提高。共五十八頁(yè)234.2.1 波峰焊工藝(gngy)步驟2.預(yù)熱(y r)901203.焊接245535S揮發(fā)助焊劑中的溶劑活化助焊劑，增加助焊能力減少高溫對(duì)被焊母材的熱沖擊減少錫槽的溫度損失共五十八頁(yè)244.2.2 波峰焊工藝參數(shù)(cnsh)的設(shè)定1.助焊劑比重（保持(boch)恒定）2.預(yù)熱溫度（90110，調(diào)溫或調(diào)速）3.焊接

7、溫度（2455）4.焊接時(shí)間（35S）5.波峰高度（2/3 Board）6.傳送角度 (57)共五十八頁(yè)254.2 波峰焊參數(shù)(cnsh)的影響 高度(god)與角度共五十八頁(yè)264.2 波峰焊焊后補(bǔ)焊補(bǔ)焊內(nèi)容1.插件高度與斜度(xi d)2.漏焊、假焊、連焊3.漏插4.引腳長(zhǎng)度共五十八頁(yè)274.2.1插件高度(god)與斜度的規(guī)定共五十八頁(yè)284.3 波峰焊設(shè)備(shbi)波峰焊機(jī)波峰焊機(jī)共五十八頁(yè)294.3 波峰焊設(shè)備(shbi)助焊劑涂覆裝置共五十八頁(yè)304.3.1 波峰焊設(shè)備(shbi)部件預(yù) 熱 器強(qiáng)迫(qing p)對(duì)流式（熱風(fēng)）石英燈加熱（短紅外）熱棒（板）加熱（長(zhǎng)紅外）共五十八

8、頁(yè)314.3.1 波峰焊設(shè)備(shbi)部件波峰(bfng)發(fā)生器共五十八頁(yè)324.3.2 波峰(bfng)的形狀共五十八頁(yè)334.3.1 波峰焊設(shè)備(shbi)部件切引線(ynxin)機(jī)紙基砂輪式鑲嵌式硬質(zhì)合金刀全硬質(zhì)合金無(wú)齒刀共五十八頁(yè)344.3.1 波峰焊設(shè)備(shbi)部件傳輸(chun sh)機(jī)構(gòu)1.夾持印刷電路板的寬度能夠調(diào)整,以滿足不同尺寸類型的印刷電路板的需求.2.運(yùn)行必需平穩(wěn),在運(yùn)行中能維持一個(gè)恒定的速度3.為滿足產(chǎn)量及最佳焊接時(shí)間的需要,傳輸速度一般要求在0.253m/min范圍內(nèi)可無(wú)級(jí)調(diào)速4.印刷電路板通過(guò)波峰時(shí)有微小的仰角,其角度一般要求在49范圍內(nèi)可調(diào)整共五十八頁(yè)35

9、4.3.1 波峰焊設(shè)備(shbi)部件空氣(kngq)刀共五十八頁(yè)365 再流焊再流焊類型(lixng)：1.對(duì)流紅外再流焊2.熱板紅外再流焊3.氣相再流焊（VPS）4.激光再流焊共五十八頁(yè)375.1 再流焊工藝(gngy)參數(shù)1.溫度曲線的確定(qudng)原則；2.實(shí)際溫度曲線的確定；3.溫度曲線的測(cè)定方法共五十八頁(yè)385.1.1 再流過(guò)程溫度(wnd)曲線的確定原則焊錫膏的再流過(guò)程(guchng)(1) 預(yù)熱區(qū)(加熱通道的25-33%)。釬料膏中的溶劑開(kāi)始蒸發(fā)。溫度上升必須慢(2-3oC/秒)，以防止沸騰和飛濺形成小錫珠，同時(shí)避免過(guò)大熱應(yīng)力。 (2) 活性區(qū)(33-50%, 120-16

10、0oC)。使PCB均溫。同時(shí)助焊劑開(kāi)始活躍，化學(xué)清洗行動(dòng)開(kāi)始。(3)和(4) 再流區(qū)(205-230oC)。釬料膏中的金屬顆粒熔化，在液態(tài)表面張力作用下形成焊點(diǎn)表面。(5) 冷卻區(qū)。焊點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)隨冷卻速率增加而稍微增加，但太快將導(dǎo)致過(guò)大熱應(yīng)力(應(yīng)于515oC/秒)。再流溫度曲線共五十八頁(yè)395.1.2再流過(guò)程實(shí)際(shj)溫度曲線的測(cè)定 優(yōu)化的再流溫度曲線是SMT組裝中得到優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)(hn din)的最重要因素之一。再流溫度曲線的影響參數(shù)中最主要的是傳送帶速度和每個(gè)加熱區(qū)的溫度。設(shè)定再流溫度曲線的輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、焊錫膏參數(shù)。圖：將熱電偶附著在PCB焊盤(pán)及元器件引線/金屬化層之間熱電偶

11、附著方法：(1) 采用Sn-Ag合金的高溫軟釬焊；(2) 用少量熱導(dǎo)膏覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶粘??；(3) 高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑。共五十八頁(yè)405.2 焊錫膏的再流過(guò)程及工藝參數(shù)(cnsh)的影響5.2.1 再流溫度曲線參數(shù)(cnsh)及其影響圖 預(yù)熱不足或過(guò)多的再流溫度曲線共五十八頁(yè)415.2.2 釬料膏的再流過(guò)程及工藝參數(shù)(cnsh)的影響 再流溫度曲線(qxin)參數(shù)及其影響圖 再流太多或不足共五十八頁(yè)425.2.3 焊錫膏的再流過(guò)程(guchng)及工藝參數(shù)的影響 再流溫度曲線(qxin)參數(shù)及其影響圖 冷卻過(guò)快或不足共五十八頁(yè)435.3.1 焊錫膏再流焊缺陷(quxin)分

12、析 釬料球釬料球直徑不能超過(guò)焊盤(pán)與印制(yn zh)導(dǎo)線之間的距離；600mm2的范圍內(nèi)不能出現(xiàn)超過(guò)5個(gè)釬料球。工藝認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生原因(1) 絲印孔與焊盤(pán)不對(duì)位，印刷不精確，使釬料膏弄臟PCB；(2) 釬料膏在氧化環(huán)境中暴露過(guò)多，吸入水分過(guò)多；(3) 加熱不精確，太慢且不均勻；(4) 加熱速率太快且預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；(5) 釬料膏干得太快；(6) 助焊劑活性不足；(7) 太多顆粒很小的釬料合金粉末；(8) 再流過(guò)程中助焊劑的揮發(fā)不適當(dāng)。共五十八頁(yè)445.3.2 焊錫膏再流焊缺陷(quxin)分析橋連產(chǎn)生(chnshng)原因(1) 釬料膏粘度過(guò)低；(2) 焊盤(pán)上釬料膏過(guò)量；(3) 再流峰值溫度過(guò)高。

13、開(kāi)路產(chǎn)生原因(1) 釬料膏量不足；(2) 元件引線的共面性不好；(3) 釬料熔化及潤(rùn)濕不好；(4) 引線吸錫或附近有連線孔。共五十八頁(yè)456 焊接(hnji)技術(shù)新進(jìn)展主要內(nèi)容1.惰性氣體(duxng q t)保護(hù)焊接2.穿孔再流焊3.焊料無(wú)鉛化4.免清洗焊接工藝共五十八頁(yè)46穿孔再流焊工藝(gngy)步驟共五十八頁(yè)473. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-1共五十八頁(yè)483. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-2共五十八頁(yè)493. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-3共五十八頁(yè)50再流焊工藝窗口(chungku)的大幅縮小如采用Sn-Ag-Cu釬料(熔點(diǎn)為217oC)，再加上5oC的控制限制，實(shí)際的工藝窗口只有8

14、oC。如此之窄，對(duì)于電子組裝絕對(duì)是一個(gè)挑戰(zhàn)。同時(shí)(tngsh)，工藝過(guò)程的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控更為重要。共五十八頁(yè)513. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-4共五十八頁(yè)523. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-5共五十八頁(yè)533. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-6共五十八頁(yè)543. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-7共五十八頁(yè)553. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-8共五十八頁(yè)563. 焊料(hnlio)無(wú)鉛化-9共五十八頁(yè)574 免清洗(qngx)技術(shù)基本概念免清洗的優(yōu)越性免清洗材料(cilio)（Flux、元器件、PCB、VOC）免清洗工藝共五十八頁(yè)內(nèi)容摘要1。90o180o,則液體不能潤(rùn)濕固體。a母材的原子在液態(tài)釬料中的溶解系數(shù)。Q金屬間化合物長(zhǎng)大激活能, = 1.09eV。主要原因有兩點(diǎn)：(1) 母材表面的氧化物未被釬劑去除干凈