RoHS波峰焊技術(shù)介紹

RoHS波峰焊技術(shù)介紹CMMSGAMBGME

羅輝1目錄

概述一.波峰焊設(shè)備二.助焊劑(FLUX)三.波峰焊曲線四.無(wú)鉛制程的解決方法2

概述波峰焊,就是將助焊劑塗布在PCB背面,并使之預(yù)熱到活化溫度,利用焊錫將PCB與PTH電子元器件焊接起來(lái).無(wú)鉛與有鉛在波峰焊方面的區(qū)別無(wú)鉛:較差的流動(dòng)性,潤(rùn)濕性,易產(chǎn)生錫渣,焊點(diǎn)外觀黯淡粗糙,延展性差.

合金共晶溫度錫溫有鉛Sn63/Pb37183℃

245℃無(wú)鉛SAC305217~219℃260℃3無(wú)鉛在波峰焊制程的表現(xiàn):

a.波峰焊設(shè)備:增加上預(yù)熱,增大功率,錫槽鍍鈦合金

b.助焊劑:活性增加

c.預(yù)熱和錫槽溫度增加4一.波峰焊設(shè)備預(yù)熱系統(tǒng)﹑噴塗系統(tǒng)﹑錫槽﹑傳動(dòng)系統(tǒng)及爪牙清洗系統(tǒng)﹑降溫系統(tǒng)及外殼1.預(yù)熱系統(tǒng):1.1下預(yù)熱段:a.活化助焊劑;b.烘幹助焊劑中的溶劑成份;c.減少基板在與高溫錫波接觸時(shí)的熱沖擊.

51.2

上預(yù)熱段

增加PCB上表面的溫度,使PTH上錫良好1.3熱風(fēng)段保持PCB從預(yù)熱段到錫波的預(yù)熱溫度

注:採(cǎi)用熱輻射加熱,效率低,穩(wěn)定採(cǎi)用對(duì)流(熱風(fēng))加熱,效率高,不穩(wěn)定61.4預(yù)熱效果預(yù)熱段的設(shè)定溫度應(yīng)盡量使其預(yù)熱效果符合助焊劑的技朮要求,達(dá)到最好的焊接效果?？刂埔欢ǖ暮竸┍戎睾皖A(yù)熱溫度,使PCB進(jìn)入錫槽時(shí),助焊劑中的溶劑揮發(fā)得差不多,但又不太干燥,便能最大限度地起到助焊作用.如未烘干,則溫度較低、焊接時(shí)間延長(zhǎng),通過(guò)錫峰的時(shí)間不足；如烘得過(guò)于干,則助焊劑性能降低,甚至附著在引線、焊盤(pán)上,起不到去除氧化層的作用.72.噴塗系統(tǒng)2.1塗布方式發(fā)泡式,噴灑式,浸漬式,濺落式,塗敷式.a.發(fā)泡式:使高壓空氣通過(guò)一種天然石塊或塑料制品與特殊濾蕊制成的帶有微孔的發(fā)泡管,氣體從微孔中吹入助焊劑形成眾多細(xì)碎的助焊劑泡沫.當(dāng)PCB通過(guò)發(fā)泡槽時(shí),板子底面得到均勻的薄層塗布,并有風(fēng)刀將多余的液滴吹掉.

8優(yōu)點(diǎn)﹕操作簡(jiǎn)單方便缺點(diǎn)﹕由于揮發(fā)大,能造成比重失調(diào)且節(jié)約性差,并有助焊劑爬到PCB的正面.b.噴霧式:常用于免洗低固體物之助焊劑

優(yōu)點(diǎn)﹕節(jié)約助焊劑用量﹐比重變化小﹐助焊劑涂布均勻﹐能保持板面的干淨(jìng).缺點(diǎn)﹕結(jié)構(gòu)復(fù)雜﹐需頻繁清洗﹐容易堵塞.92.2噴塗參數(shù)a.噴嘴流量:調(diào)整助焊劑的量

b.噴嘴壓力:調(diào)整噴霧的穿透力c.噴嘴移動(dòng)的速度*:調(diào)整助焊劑量的均勻度,噴霧的穿透力10d.噴塗示意圖:保證PCB噴塗均勻.進(jìn)板方向113.錫槽成份:不鏽鋼+鍍鈦合金---防腐蝕3.1平流波平流波的主要功能是完成PTH零件的焊接。平流波可以分為前峰區(qū)﹑平流區(qū)和后峰區(qū)﹐大部分的焊錫是從后峰區(qū)和前峰區(qū)流出,在平流區(qū)和后峰區(qū)完成焊接任務(wù).平流區(qū)應(yīng)保持平穩(wěn)﹐波峰過(guò)高會(huì)導(dǎo)致平流區(qū)的劇烈跳動(dòng)﹐使其起不到平流區(qū)完成良好焊接的作用﹐而造成焊點(diǎn)有拉尖及連錫的現(xiàn)象。123.2擾流波擾流波一般是起到輔助焊接的作用﹐對(duì)一些較難上錫的零件,在進(jìn)入平流波進(jìn)行焊接前先在擾流波處對(duì)其進(jìn)行預(yù)焊接﹐再使其在平流波進(jìn)行二次焊接﹐以達(dá)到更好的焊接效果。比較:

平流波與PCB流向接近平行,且速度慢,而擾流波與PCB流向接近垂直,且速度快,對(duì)PCB有衝擊力.133.3錫渣錫在高溫溶化后會(huì)被空氣的中氧氣氧化形成氧化層,以及被助焊劑去除掉的PCB及零件上的氧化層﹐這些氧化物的比重比液態(tài)的錫比重要小﹐所以會(huì)漂浮在錫面上﹐并且溫度會(huì)低于液錫的溫度.

錫渣會(huì)影響錫波的流動(dòng)性,導(dǎo)致上錫差,并且會(huì)殘留在PCB背面,因此要定時(shí)清潔.143.4焊錫成份錫條SAC305:Sn96.5%/Ag3.0%/Cu0.5%

此合金容易吃銅,使用一段時(shí)間后,銅含量會(huì)增加,特別是對(duì)OSP板.銅含量過(guò)高,合金的液化溫度會(huì)增加,這導(dǎo)致焊錫流動(dòng)性變差,影響上錫.需增加SAC300來(lái)降低銅含量.根據(jù)J-STD-001C和RoHS指令,錫槽中成份(%):

PbCdCuAgSbBiFeZnAsAl<0.1<0.0020.3~0.92.8~3.2<0.5<0.1<0.02<0.005<0.03<0.006OSP板,每周測(cè)一次15二.助焊劑(FLUX)

升貿(mào)SM-8161.助焊劑的四大功能

a.清除焊接金屬表面的氧化物;

b.在焊接物表面形成一液態(tài)的保護(hù)膜隔絕高溫時(shí)四周的空氣,防止金屬表面的再氧化;

c.降低焊錫的表面張力,增加其擴(kuò)散能力

d.焊接的瞬間,可以讓熔融狀的焊錫取代,順利完成焊接。162.物理性質(zhì)成份:異丙醇>80%,樹(shù)脂<3.2%,活性劑>1.3%外觀:透明至微黃色液體比重:0.8060.016(25℃)酸價(jià):205mgKOH/g

固形份含量:3.40.5％PH(5%的水溶液):3.5閃火點(diǎn):12.0℃(54℉)助銲劑中的溶劑易揮發(fā),應(yīng)使用酸價(jià)滴定法來(lái)精確測(cè)量,若無(wú)法使用酸價(jià)滴定法檢驗(yàn),則用比重法來(lái)控制.未達(dá)要求時(shí)可適量添加稀釋劑以保持其活性.173.建議錫爐參數(shù)助銲劑塗佈量:固形份350~850μg/in2

板面預(yù)熱溫度:85℃~105℃板面升溫速率:每秒2℃以下遞送角度:4°~8°(通常用6°)沾錫時(shí)間:3~6sec

錫溫:255℃~275℃18三.波峰焊曲線1.波峰焊曲線管控目的a.PTH零件上錫是否良好.b.SMT零件焊接是否良好.c.PCB是否會(huì)變形.192.波峰焊曲線規(guī)格PTH零件正面預(yù)熱溫度:85~100℃SMT零件峰值溫度:＜195℃PTH反面零件腳峰值溫度:235~260℃錫溫:260℃+/-2℃,263℃+/-2℃焊錫時(shí)間:3~5秒

升溫斜率:＜2.0℃/Sec

降溫斜率:＜3.0℃/Sec

PCB出爐溫度:＜140℃203.波峰焊曲線圖Waikiki(SOUNG-E)21Rist(Vitronics)22四.無(wú)鉛制程的解決方法PCB:OSP,Im-Ag1.問(wèn)題點(diǎn)

a.PTH孔上錫

b.ICT直通率

2.解決方法2.1單面OSP制程

方法:鏤空載具+擾流波Why?23a.在Reflow高溫下,OSP膜不能很好保護(hù)銅面,會(huì)有氧氣侵入,在銅面上形成氧化膜.導(dǎo)致過(guò)波峰焊時(shí),不能很好上錫.b.OSPPCB,焊盤(pán)越小,OSP膜越厚.c.波峰焊時(shí),助焊劑與OSP膜及氧化膜分解反應(yīng)后,錫波再將它們排擠出焊盤(pán)表面,使焊盤(pán)上錫.d.擾流波方向與PCB方向垂直,且速度快,對(duì)PCB有衝擊力,容易將測(cè)點(diǎn)和PTH孔內(nèi)的分解物和贓污沖走,便於測(cè)點(diǎn)和PTH