《SMTandDIP生产流程介绍.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SMTandDIP生产流程介绍.ppt（114页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 生產工藝介紹n1.1 SMT生產流程介紹n1.2 DIP生產流程介紹n1.3 PCB設計工藝簡析2021/9/171“SMTSMT”表面安裝技術表面安裝技術(Surface Surface Mounting Mounting Technology)(Technology)(簡簡稱稱SMT)SMT)它它是是將將電電子子元元器器件件直直接接安安裝裝在在印印製製電電路路板板的的表表面面，它它的的主主要要特特徵徵是是元元器器件件是是無無引引線線或或短短引引線線，元元器器件件主主體體與與焊焊點點均均處在印製電路板的同一側面。處在印製電路板的同一側面。2021/9/1721.11.1表面安裝的工藝流程表
2、面安裝的工藝流程1.1.11.1.1表面安裝元件的類型表面安裝元件的類型:表面安裝元件表面安裝元件(Surface Mounting Assembly)(Surface Mounting Assembly)(簡稱：簡稱：SMA)SMA)類型：類型：全表面安裝全表面安裝(型型)雙面混裝雙面混裝 (型型)單面混裝單面混裝(型型)2021/9/173a.a.全表面安裝全表面安裝(型型)：全全部部採採用用表表面面安安裝裝元元器器件件，安安裝裝的的印印製製電電路板是單面或雙面板路板是單面或雙面板.表面安裝示意圖2021/9/174b.b.雙面混裝雙面混裝(型型)：表表面面安安裝裝元元器器件件和和有有引引
3、線線元元器器件件混混合合使用，印製電路板是雙面板。使用，印製電路板是雙面板。雙面混裝示意圖2021/9/175c.c.單面混裝單面混裝(型型)：表表面面安安裝裝元元器器件件和和有有引引線線元元器器件件混混合合使使用用，與與型不同的是印製電路板是單面板。型不同的是印製電路板是單面板。單面混裝示意圖2021/9/1761.1.2 1.1.2 工藝流程工藝流程 由於由於SMASMA有單面安裝和雙面安裝；有單面安裝和雙面安裝；元元器器件件有有全全部部表表面面安安裝裝及及表表面面安安裝裝與與通通孔孔插插裝裝的的混混合合安裝；安裝；焊焊接接方方式式可可以以是是回回流流焊焊、波波峰峰焊焊、或或兩兩種種方方法
4、法混混合合使使用；用；通通孔孔插插裝裝方方式式可可以以是是手手工工插插，或或機機械械自自動動插插；從從而而演演變變為為多多種種工工藝藝流流程程，目目前前採採用用的的方方式式有有幾幾十十種種之多，下面僅介紹通常採用的幾種形式。之多，下面僅介紹通常採用的幾種形式。2021/9/177a.a.單面全表面安裝單面全表面安裝單面安裝流程2021/9/178b b雙面全表面安裝雙面全表面安裝雙面安裝流程2021/9/179c.c.單面混合安裝單面混合安裝單面混合安裝流程2021/9/1710d、雙面混合安裝雙面混合安裝流程2021/9/17111.1.3 錫膏印刷n錫膏錫膏印刷工藝工藝環節是整個SMT流程
5、的重要工序，這一關的品質不過關，就會造成後面工序的大量不良。因此，抓好印刷品質管制是做好SMT加工、保證品質的關鍵。2021/9/1712錫膏錫膏印刷工藝工藝的控制包括幾個方面：n錫膏錫膏的選擇 n錫膏錫膏的儲存 n錫膏錫膏的使用和回收 n鋼網開口設計 n印刷注意事項 n線路板的儲存和使用等 下面就來具體的談一下這些工序如何進行有效的管控。2021/9/17131、錫膏的選擇：n錫膏的成份包含錫膏的成份包含金屬粉末金屬粉末溶濟溶濟助焊劑助焊劑抗垂流劑抗垂流劑活性劑活性劑按重量分按重量分金屬粉末占金屬粉末占85-92%按體積分金屬粉末占按體積分金屬粉末占50%錫膏錫膏中錫粉顆粒與中錫粉顆粒與Fl
6、ux(助焊劑助焊劑)的體積之比約為的體積之比約為1:1,重量之比約為重量之比約為9:1;助焊劑在焊接中的主要助焊劑在焊接中的主要作用是去除氧化物作用是去除氧化物破壞融錫表面張力破壞融錫表面張力防止防止再度氧化。再度氧化。n錫膏分為錫膏分為有鉛錫膏有鉛錫膏和和無鉛錫膏無鉛錫膏兩種兩種2021/9/1714 a、有鉛錫膏:有鉛錫膏中的主要金屬粉末為錫和鉛：的有傳統的63Sn/37Pb（即錫膏錫膏含量中錫占63%，鉛占37%）,和 62Sn/36.5Pb/0.5Ag(含銀錫膏錫膏）,熔點為183；2021/9/1715 b、無鉛錫膏：分類：nSNAg系列nSNAg-Cu系列nSNAB系列n目前，錫-
7、銀-銅是一種用於 SMT 裝配應用的常用合金。這些合金的回流溫度範圍為 217-221 C，峰值溫度為 235-255 C 時即可對大多數無鉛表面(如錫、銀、鎳鍍金、以及裸銅 OSP)達到良好的可焊性。2021/9/17162021/9/17172021/9/1718n2、錫膏的儲存：錫膏錫膏的儲存環境必須是在3到10度範圍內，儲存時間是出廠後6個月。超過這個時間的錫膏錫膏就不能再繼續使用，要做報廢處理。因此，錫膏錫膏在購買回來以後一定要做管控標籤，上面必須注明出廠時間、購入時間、最後儲存期限。同時，對於儲存的溫度也必須每天定時進行檢查，以確保錫膏錫膏是在規定的範圍內儲存。錫膏錫膏的使用要做到
8、先進先出，以避免因為過期而造成報廢。2021/9/1719n3、錫膏錫膏的使用和回收：錫膏在使用前4個小時必須從儲存櫃裡拿出來，放在常溫下進行回溫，回溫時間為4個小時。回溫後的錫膏在使用時要進行攪拌，攪拌分為機器攪拌和手工攪拌。機器攪拌時間為15分鐘，手工攪拌時間為30分鐘，以攪拌刀勾取的錫膏可以成一條線流下而不斷為最佳。目的是讓冷藏的錫膏溫度回復常溫以利印刷。如果不回溫則在PCB進Reflow後易產生的不良為錫珠。添加錫膏錫膏時以印刷機刮刀移動時錫錫膏膏滾動不超過刮刀的三分之二為原則，過少印刷不均勻，會出現少錫現象；過多會因短時間用不完，造成錫膏錫膏暴露在空氣中時間太長而吸收水分，引起焊接不
9、良。2021/9/1720n4、鋼網開口設計：印刷效果的好壞和焊接品質的好壞，取決於鋼網的開口設計。鋼網開口設計不好就會造成印刷少錫、短路等不良，回流焊接時會出現錫珠、立碑等現象。鋼鋼網網常見的製作方法為常見的製作方法為化學化學蝕刻蝕刻鐳射鐳射切割切割電鑄電鑄;目前鐳射切割用的比較目前鐳射切割用的比較廣泛。廣泛。2021/9/1721開鋼網應注意的幾點：n鋼網開口設計一般0805以上的焊盤不會有什麼影響，但對於0603以下的元件和一些細間距IC，開口就必須考慮防錫珠、防立碑、防短路、防少錫等問題。n一般對於小CHIP元件（即片狀元件)，開口應設計為內凹形狀或者是半圓形狀，這樣可以有效防止錫珠的
10、產生。n對於細間距IC焊盤，開口應設計為漏斗形，以便於印刷下錫。大小以覆蓋焊盤的90%為宜，如果擔心錫量不夠的話，可以寬度縮小10%，長度加長20%，這樣既可以防止印刷短路，又可以防止出現少錫現象。n對於一些大焊盤元件，因為錫量比較多，因此要做局部擴大，一般擴大為120%到130%之間。n鋼網的厚度一般在0.13到0.15mm之間，有小元件和細間距IC的時候，厚度為0.13mm，沒有小元件的時候厚度為0.15mm。2021/9/1722n5、印刷注意事項：印刷有手印和機器印刷兩種，如果是手印的話，要注意調整好鋼網，確保印刷沒有偏移；同時要注意定時清潔鋼網，一般是印刷50片左右清潔一次，如果有細
11、間距元件則應調整為30片清潔一次；印刷時注意手不可觸摸線路板正面焊盤位置，避免手上的汗漬污染焊盤，最好是戴手套作業。如果是機器印刷的話要注意定時檢查印刷效果和隨時添加錫膏錫膏，確保印刷出來的都是良品。2021/9/1723n6、線路板的儲存和使用：線路板必須放在乾燥的環境下保存，避免因為受潮而引起焊盤氧化，造成焊接不良。如果有受潮的現象，在使用時必須放在烤箱裡以80到100攝氏度的溫度烘烤8個小時才能使用，否則會因為線路板裡的水分在過爐時蒸發而引起焊錫迸濺，造成錫珠。2021/9/1724制程中因印刷不良造成短路的原因 na.錫膏金屬含量不夠，造成塌陷nb.鋼板開孔過大，造成錫量過多nc.鋼板
12、品質不佳，下錫不良nd.Stencil背面殘有錫膏，降低刮刀壓力 2021/9/17251.1.4 貼片n在SMT流程中，貼片加工環節是完全靠機器完成的，當然也有採用手工貼片的，不過那是針對量少、元件數不多而且對加工品質要求不嚴格的產品。n對於貼片機器的分類，一般按速度分為高速機和中速機；按貼片功能分，分為CHIP機和泛用機，也叫多功能機。2021/9/1726n 貼片機器的工作原理是採用圖形識別和座標跟蹤來決定什麼元件該貼裝到什麼位置。貼片機器的工作程式一般來說有5大塊：1、線路板數據：線路板的長、寬、厚，用來給機器識別線路板的大小，從而自動調整傳輸軌道的寬度；線路板的識別標識（統稱MARK
13、），用來給機器校正線路板的分割偏差，以保證貼裝位置的正確。這些是基本資料2021/9/1727n2、元件資訊資料：包括元件的種類，即是電阻、電容，還是IC、三極管等，元件的尺寸大小（用來給機器做圖像識別參考），元件在機器上的取料位置等（便於機器識別什麼物料該在什麼位置去抓取）n3、貼片座標資料：這裡包括每個元件的貼裝座標（取元件的中心點），便於機器識別貼裝位置；還有就是每個座標該貼什麼元件（便於機器抓取，這裡要和資料2進行連結）；再有就是元件的貼裝角度（便於機器識別該如何放置元件，同時也便於調整極性元件的極性 2021/9/1728n4、線路板分割數據：線路板的分板數據（即一整塊線路板上有幾小
14、塊拼接的線路板），用來給機器識別同樣的貼裝資料需要重複貼幾次。n5、識別標識資料：也就是MARK資料，是給機器校正線路板分割偏差使用的，這裡需要錄入標識的座標，同時還要對標識進行標準圖形錄入，以供機器做對比參考。有了這5大基本資料，一個貼片程式基本就完成了，也就是說可以實現貼片加工的要求了。2021/9/1729 1.1.5 回流焊（Reflow Oven）回流焊的定義：是靠熱氣流對焊點的作用,膠狀的焊劑(錫膏)在一定的高溫氣流下進行物理反應達到SMD的焊接;因為是氣體在焊機內迴圈流動產生高溫達到焊接目的,所以叫回流焊“2021/9/1730 1、回流焊設備回流焊設備n在電子製造業中在電子製造
15、業中,大量的表面組裝元件大量的表面組裝元件(SMA)通過回流焊進行焊接通過回流焊進行焊接,回流焊的熱回流焊的熱傳遞方式可將其分為三類傳遞方式可將其分為三類:遠紅外、全熱遠紅外、全熱風、紅外風、紅外/熱風。熱風。2021/9/1731a.遠紅外回流焊遠紅外回流焊n八十年代使用的遠紅外回流焊具有加熱快、節能、八十年代使用的遠紅外回流焊具有加熱快、節能、運行平穩等特點運行平穩等特點,但由於印製板及各種元器件的材質、但由於印製板及各種元器件的材質、色澤不同而對輻射熱吸收率有較大差異色澤不同而對輻射熱吸收率有較大差異,造成電路上各造成電路上各種不同元器件以及不同部位溫度不均勻種不同元器件以及不同部位溫度
16、不均勻,即局部溫差。即局部溫差。例如例如,積體電路的黑色塑膠封裝體上會因輻射吸收率高積體電路的黑色塑膠封裝體上會因輻射吸收率高而過熱而過熱,而其焊接部位而其焊接部位銀白色引線上反而溫度低銀白色引線上反而溫度低產生虛焊。另外產生虛焊。另外,印製板上熱輻射被阻擋的部位印製板上熱輻射被阻擋的部位,例如在例如在大大(高高)元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件會由於元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件會由於加熱不足而造成焊接不良。加熱不足而造成焊接不良。2021/9/1732 b、全熱風回流焊全熱風回流焊 全熱風回流焊是一種通過對流噴射管嘴或者耐熱風全熱風回流焊是一種通過對流噴射管嘴或者耐熱風機來迫使氣流迴
17、圈機來迫使氣流迴圈,從而實現被焊件加熱的焊接方法從而實現被焊件加熱的焊接方法,該該類設備在類設備在90年代開始興起。由於採用此種加熱方式年代開始興起。由於採用此種加熱方式,印印製板製板(PCB)和元器件的溫度接近給定加熱溫區的氣體和元器件的溫度接近給定加熱溫區的氣體溫度溫度,完全克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應完全克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應,故故目前應用較廣。在全熱風回流焊設備中目前應用較廣。在全熱風回流焊設備中,循環氣體的對循環氣體的對流速度至關重要。流速度至關重要。為確保循環氣體作用於印製板的任一區域為確保循環氣體作用於印製板的任一區域,氣流必須氣流必須具有足夠快的速度具有足
18、夠快的速度,這在一定程度上易造成印製板的抖這在一定程度上易造成印製板的抖動和元器件的移位。此外動和元器件的移位。此外,採用此種加熱方式的熱交換採用此種加熱方式的熱交換效率較低效率較低,耗電較多。耗電較多。2021/9/1733 C、紅外熱風回流焊紅外熱風回流焊n這類回流焊爐是在紅外爐基礎上加上熱風使這類回流焊爐是在紅外爐基礎上加上熱風使爐內溫度更均勻爐內溫度更均勻,是目前較為理想的加熱方式。是目前較為理想的加熱方式。這類設備充分利用了紅外線穿透力強的特點這類設備充分利用了紅外線穿透力強的特點,熱熱效率高、節電效率高、節電;同時有效克服了紅外回流焊的局同時有效克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應
19、部溫差和遮蔽效應,並彌補了熱風回流焊對氣體並彌補了熱風回流焊對氣體流速要求過快而造成的影響流速要求過快而造成的影響,因此這種回流焊目因此這種回流焊目前是使用得最普遍的。前是使用得最普遍的。2021/9/1734n氮氣回流焊在回流焊工藝中使用惰性氣體(通常是氮氣)已經有一段時間了，但對於成本效益的評估還有很多爭論。在回流焊工藝中，惰性氣體環境能減少氧化，而且可以降低焊膏內助焊劑的活性，這一點對一些低殘留物或免洗焊膏的有效性能來講，或者在回流焊工藝中需要經過多次的時候(比如雙面板)，可能是必需的。如果涉及到多個加熱過程，帶OSP的板子也會受益，因為在氮氣裡底層銅線的可焊性會得到比較好的保護。氮氣工
20、藝其它好處還包括較高表面張力，可以擴寬工藝視窗(尤其對超細間距器件)、改善焊點形狀以及降低覆層材料變色的可能性。另一個方面是成本，在一個特定的工廠裡氮氣的成本根據地理位置和用量的不同差別很大。嚴格的構成成本研究通常都顯示出，在將生產率和品質改善的成本效益進行分解後，氮氣的成本就不是一個主要的因素了。在沒有強制對流同時氣流又呈薄片狀的爐內，控制氣體的消耗量(圖1)相對比較容易。有幾種方法可用來減少氮氣的消耗，包括減小爐子兩端的開口大小，使用空白檔板、渦形簾子或其它類似的設置將入口和出口的孔縫沒有用到的部分擋住等。用檔板或簾子隔開的區域可以用來控制流出爐子的氣流，並儘量減少與外部空氣的混和。另一種
21、方法應用回流爐改進技術，它利用熱的氮氣會在空氣上面形成一個氣層，而兩層氣體不會混和的原理。在爐子的設計中加熱室比爐子的入口和出口都要高，這樣氮氣會自然形成一個氣層，可以減少為維持一定氣體純度所需輸入的氣體數量。2021/9/1735n2 溫度曲線分析與設計溫度曲線分析與設計溫度曲線是指溫度曲線是指SMA 通過回流爐通過回流爐,SMA 上某一點的溫度隨時間變化的曲線上某一點的溫度隨時間變化的曲線;其本其本質是質是SMA在某一位置的熱容狀態。溫度在某一位置的熱容狀態。溫度曲線提供了一種直觀的方法曲線提供了一種直觀的方法,來分析某個來分析某個元件在整個回流焊過程中的溫度變化情元件在整個回流焊過程中的
22、溫度變化情況。這對於獲得最佳的可焊性況。這對於獲得最佳的可焊性,避免由於避免由於超溫而對元件造成損壞以及保證焊接品超溫而對元件造成損壞以及保證焊接品質都非常重要。質都非常重要。2021/9/1736n溫度曲線熱容分析溫度曲線熱容分析理想的溫度曲線由四個部分組成理想的溫度曲線由四個部分組成,前面三個區加熱和最前面三個區加熱和最後一個區冷卻。一個典型的溫度曲線其包含回流持續後一個區冷卻。一個典型的溫度曲線其包含回流持續時間、錫膏活性溫度、合金熔點和所希望的回流最高時間、錫膏活性溫度、合金熔點和所希望的回流最高溫度等。回流焊爐的溫區越多溫度等。回流焊爐的溫區越多,越能使實際溫度曲線的越能使實際溫度曲
23、線的輪廓達到理想的溫度曲線。大多數錫膏都能用有四個輪廓達到理想的溫度曲線。大多數錫膏都能用有四個基本溫區的溫度曲線完成回流焊工藝過程。基本溫區的溫度曲線完成回流焊工藝過程。溫度曲線圖2021/9/1737 a、預熱區 也叫斜坡區,用來將PCB的溫度從周圍環境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區,電路板和元器件的熱容不同,他們的實際溫度提升速率不同。電路板和元器件的溫度應不超過每秒3速度連續上升,如果過快,會產生熱衝擊,電路板和元器件都可能受損,如陶瓷電容的細微裂紋。而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,溶劑揮發不充分,影響焊接品質。爐的預熱區一般占整個加熱區長度的1525%。2021/9/1738b、
24、活性區活性區 也也叫做叫做均溫均溫區區,這個區一般占加熱區的這個區一般占加熱區的30 50%。活性區的主要目的是使活性區的主要目的是使SMA內各元件的溫度趨於穩定內各元件的溫度趨於穩定,儘量減少溫差。在這個區域裡給予足夠的時間使熱容儘量減少溫差。在這個區域裡給予足夠的時間使熱容大的元器件的溫度趕上較小元件大的元器件的溫度趕上較小元件,並保證焊膏中的助焊並保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發。到活性區結束劑得到充分揮發。到活性區結束,焊盤、焊料球及元件焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去引腳上的氧化物被除去,整個電路板的溫度達到平衡。整個電路板的溫度達到平衡。應注意的是應注意的是SMA上所有元件在這
25、一區結束時應具有相上所有元件在這一區結束時應具有相同的溫度同的溫度,否則進入到回流區將會因為各部分溫度不均否則進入到回流區將會因為各部分溫度不均產生各種不良焊接現象。一般普遍的活性溫度範圍是產生各種不良焊接現象。一般普遍的活性溫度範圍是120170,如果活性區的溫度設定太高如果活性區的溫度設定太高,助焊劑沒有助焊劑沒有足夠的時間活性化足夠的時間活性化,溫度曲線的斜率是一個向上遞增的溫度曲線的斜率是一個向上遞增的斜率。雖然有的錫膏製造商允許活性化期間一些溫度斜率。雖然有的錫膏製造商允許活性化期間一些溫度的增加的增加,但是理想的溫度曲線應當是平穩的溫度。但是理想的溫度曲線應當是平穩的溫度。2021
26、/9/1739 C、回流區 有時叫做峰值區或最後升溫區有時叫做峰值區或最後升溫區,這個區的這個區的作用是作用是將將PCBPCB的溫度從活性溫度提高到所推薦的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度。活性溫度總是比合金的熔點溫度的峰值溫度。活性溫度總是比合金的熔點溫度低一點低一點,而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度範圍是焊膏合金的熔點溫度加值溫度範圍是焊膏合金的熔點溫度加4040左右左右,回流區工作時間範圍是回流區工作時間範圍是3 30-0-6 60s0s。這個區的溫。這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超過每秒度設定太高會使其溫升斜率超過每秒3 3,或使或使回流峰
27、值溫度比推薦的高回流峰值溫度比推薦的高,或工作時間太長可或工作時間太長可能引起能引起PCBPCB的過分捲曲、脫層或燒損的過分捲曲、脫層或燒損,並損害元並損害元件的完整性。回流峰值溫度比推薦的低件的完整性。回流峰值溫度比推薦的低,工作工作時間太短可能出現冷焊等缺陷。時間太短可能出現冷焊等缺陷。2021/9/1740 d d、冷卻區冷卻區 這個區中焊膏的錫合金粉末已經熔化並充這個區中焊膏的錫合金粉末已經熔化並充分潤濕被連接表面分潤濕被連接表面,應該用盡可能快的速度來應該用盡可能快的速度來進行冷卻進行冷卻,這樣將有助於合金晶體的形成這樣將有助於合金晶體的形成,得到得到明亮的焊點明亮的焊點,並有較好的
28、外形和低的接觸角度。並有較好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致電路板的雜質更多分解而進入緩慢冷卻會導致電路板的雜質更多分解而進入錫中錫中,從而產生灰暗粗糙的焊點。在極端的情從而產生灰暗粗糙的焊點。在極端的情形下形下,其可能引起沾錫不良和減弱焊點結合力。其可能引起沾錫不良和減弱焊點結合力。冷卻段降溫速率一般為冷卻段降溫速率一般為3 310/S10/S。2021/9/1741 按工作熱容設計溫度曲線按工作熱容設計溫度曲線 溫度曲線的本質是描述溫度曲線的本質是描述SMA SMA 在某一在某一位置的熱容狀態位置的熱容狀態,溫度曲線受多個參數影溫度曲線受多個參數影響響,其中最關鍵的是傳輸帶速度和每個區
29、其中最關鍵的是傳輸帶速度和每個區溫度的設定。而傳輸帶速度和每個區溫溫度的設定。而傳輸帶速度和每個區溫度的設定取決與度的設定取決與SMA SMA 的尺寸大小、元器的尺寸大小、元器件密度和件密度和SMA SMA 的爐內密度。的爐內密度。2021/9/1742n 作溫度曲線首先考慮傳輸帶的速度設定作溫度曲線首先考慮傳輸帶的速度設定,該設定值該設定值將決定將決定PCB PCB 在加熱通道所花的時間。典型的錫膏要求在加熱通道所花的時間。典型的錫膏要求3 34 4 分鐘的加熱時間分鐘的加熱時間,用總的加熱通道長度除以總的加用總的加熱通道長度除以總的加熱時間熱時間,即為準確的傳輸帶速度。即為準確的傳輸帶速度
30、。n傳送帶速度決定傳送帶速度決定PCB PCB 暴露在每個區所設定的溫度暴露在每個區所設定的溫度下的持續時間下的持續時間,增加持續時間可以使表面組裝元件接近增加持續時間可以使表面組裝元件接近該區的溫度設定。該區的溫度設定。n接下來必須確定各個區的溫度設定。由於實際區接下來必須確定各個區的溫度設定。由於實際區間溫度不一定就是該區的顯示溫度間溫度不一定就是該區的顯示溫度,因此顯示溫度只是因此顯示溫度只是代表區內熱敏電偶的溫度。如果熱電偶越靠近加熱源代表區內熱敏電偶的溫度。如果熱電偶越靠近加熱源,顯示的溫度將比區間實際溫度高顯示的溫度將比區間實際溫度高,熱電偶越靠近熱電偶越靠近PCB PCB 的的直
31、接通道直接通道,顯示的溫度將越能反應區間實際溫度。顯示的溫度將越能反應區間實際溫度。2021/9/1743n速度和溫度確定後速度和溫度確定後,將參數輸入到焊爐的控制器將參數輸入到焊爐的控制器,從從而調整設定溫度、風扇速度、強制空氣流量和惰性氣而調整設定溫度、風扇速度、強制空氣流量和惰性氣體流量等。爐子穩定後體流量等。爐子穩定後,可以開始作曲線。一旦最初的可以開始作曲線。一旦最初的溫度曲線圖產生溫度曲線圖產生,可以和錫膏製造商推薦的曲線進行比可以和錫膏製造商推薦的曲線進行比較。較。n首先首先,必須確定從環境溫度到回流峰值溫度的總時必須確定從環境溫度到回流峰值溫度的總時間和所希望的加熱時間相協調間
32、和所希望的加熱時間相協調,如果太長如果太長,按比例地增加按比例地增加傳送帶速度傳送帶速度,如果太短如果太短,則相反。則相反。n 圖形曲線的形狀必須和所希望的圖形曲線的形狀必須和所希望的曲線曲線 相比較相比較,如果如果形狀不協調形狀不協調,則則繼續調整繼續調整。選擇與理論圖形形狀最相協。選擇與理論圖形形狀最相協調的曲線。例如調的曲線。例如,如果預熱和回流區中存在差異如果預熱和回流區中存在差異,首先將首先將預熱區的差異調整預熱區的差異調整,一般最好每次調一個參數一般最好每次調一個參數,在作進一在作進一步調整之前運行這個曲線設定。這是因為一個給定區步調整之前運行這個曲線設定。這是因為一個給定區的改變
33、也將影響隨後區的結果。的改變也將影響隨後區的結果。n 當最後的曲線圖盡可能的與所希望的圖形相吻合當最後的曲線圖盡可能的與所希望的圖形相吻合,應該把爐的參數記錄或儲存以備後用。應該把爐的參數記錄或儲存以備後用。2021/9/1744結論結論n在在SMT回流焊工藝造成對元件加熱不均勻的原因主要有回流焊工藝造成對元件加熱不均勻的原因主要有:回流焊元件回流焊元件熱容量的差別熱容量的差別,傳送帶或加熱器邊緣影響傳送帶或加熱器邊緣影響,回流焊爐上的負載等三個方面。回流焊爐上的負載等三個方面。通常通常PLCC、QFP、BGA、遮罩罩等器件熱容量大、遮罩罩等器件熱容量大,焊接面積大焊接面積大,焊接困難焊接困難
34、;在回流焊爐中傳送帶在周而復始傳送產品進行回流焊的同時在回流焊爐中傳送帶在周而復始傳送產品進行回流焊的同時,也成為一個也成為一個散熱系統散熱系統,此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同,邊緣一般溫度偏低邊緣一般溫度偏低,爐內除各溫區溫度要求不同外爐內除各溫區溫度要求不同外,同一載面的溫度也有差異同一載面的溫度也有差異;產品裝載量不同產品裝載量不同的影響。回流焊溫度曲線的調整要考慮在空載、負載及不同負載因數的影響。回流焊溫度曲線的調整要考慮在空載、負載及不同負載因數(負負載因數定義為：載因數定義為：Ls=S1/S;其中其中S1=組裝基板的面積組裝基板的面積,
35、S=爐內加熱區爐內加熱區的有效面積的有效面積)情況下能得到良好的重複性。回流焊工藝要得到重複性好的情況下能得到良好的重複性。回流焊工藝要得到重複性好的結果結果,必須控制負載因數。負載因數愈大必須控制負載因數。負載因數愈大,焊接品質愈難控制。通常回流焊焊接品質愈難控制。通常回流焊爐的最大負載因數的範圍為爐的最大負載因數的範圍為0.30.5。這要根據產品情況。這要根據產品情況(元件焊接密元件焊接密度、不同基板度、不同基板)和回流爐的性能來決定和回流爐的性能來決定;同時同時,要得到良好的焊接效果和重要得到良好的焊接效果和重複性複性,實踐經驗很重要。實踐經驗很重要。n與回流焊相關的焊接缺陷很多與回流焊
36、相關的焊接缺陷很多,主要有主要有:橋接、立碑橋接、立碑(曼哈頓現象曼哈頓現象)、潤、潤濕不良等。究其原因多數與溫度曲線有關。設定合理的焊接溫度曲線濕不良等。究其原因多數與溫度曲線有關。設定合理的焊接溫度曲線,選選擇合適的焊料擇合適的焊料,應用合理的工藝是保證品質的關鍵。應用合理的工藝是保證品質的關鍵。n回流焊接是回流焊接是SMT 工藝中複雜而關鍵的工藝工藝中複雜而關鍵的工藝,涉及到自動控制、材料、涉及到自動控制、材料、流體力學和冶金學等多種科學。要獲得優質的焊接品質流體力學和冶金學等多種科學。要獲得優質的焊接品質,必須深入研究回必須深入研究回流焊接工藝參數的設計、溫度場的影響、元器件的影響、焊
37、接材料影響、流焊接工藝參數的設計、溫度場的影響、元器件的影響、焊接材料影響、焊接設備等方方面面。焊接設備等方方面面。2021/9/1745n1.2 DIP生產流程元件成型加工外掛程式過波峰焊元件切腳補焊洗板功能測試2021/9/1746波峰焊 Wave solder n定義：波峰焊是將熔融的液態焊料，借助與泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波，插裝了元器件的PCB置與傳送鏈上，經過某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現焊點焊接的過程。2021/9/1747n 波峰焊有單波峰焊和雙波峰焊之分。單波峰焊用於SMT時，由於焊料的“遮蔽效應”容易出現較嚴重的品質問題，如 漏焊、橋接和
38、焊縫不充實等缺陷。而雙波峰則較好地克服了這個問題，大大減少漏焊、橋接和焊縫不充實等缺陷，因此目前在表面組裝中廣泛採用雙波峰焊工藝和設備 波峰焊解析圖2021/9/1748設備組成：不同的波峰焊機設備組成的原理不同，但是各部件最終的結果相同。大體上可以分成以下幾個部分：n治具安裝n噴塗助焊劑系統n預熱系統n焊接系統n冷卻系統2021/9/1749 2.1.1 治具安裝 治具安裝是指給待焊接的PCB板安裝夾持的治具，可以限制基板受熱變形的程度，防止冒錫現象的發生，從而確保浸錫效果的穩定 2021/9/1750 2.1.2 助焊劑系統 n助焊劑系統是保證焊接品質的第一個環節，其主要作用是均勻地塗覆助
39、焊劑，除去PCB和元器件焊接表面的氧化層和防止焊接過程中再氧化。助焊劑的塗覆一定要均勻，儘量不產生堆積，否則將導致焊接短路或開路。助焊劑系統2021/9/1751助焊劑在焊接過程中的作用：不同的產品需要的助焊劑成份類型各有不同，但是使用助焊劑的目的是相同的，這就是助焊劑在焊接過程中的作用：a.獲得無鏽金屬表面，保持被焊面的潔淨狀態；b.對表面張力的平衡施加影響，減小接觸角，促進焊料漫流；c.輔助熱傳導，浸潤待焊金屬表面。2021/9/1752n助焊劑系統有多種，包括噴霧式、噴流式和發泡式。目前一般使用噴霧式助焊系統，採用免清洗助焊劑，這是因為免清洗助焊劑中固體含量極少，不揮發無含量只有1/51
40、/20。所以必須採用噴霧式助焊系統塗覆助焊劑，同時在焊接系統中加防氧化系統，保證在PCB上得到一層均勻細密很薄的助焊劑塗層，這樣才不會因第一個波的擦洗作用和助焊劑的揮發，造成助焊劑量不足，而導致焊料橋接和拉尖。n噴霧式有兩種方式：一是採用超聲波擊打助焊劑，使其顆粒變小，再噴塗到PCB板上。二是採用微細噴嘴在一定空氣壓力下噴霧助焊劑。這種噴塗均勻、細微性小、易於控制，噴霧高度/寬度可自動調節，是今後發展的主流 2021/9/1753噴霧式及發泡式2021/9/17542.1.3 預熱系統 a 預熱系統的作用：（1）揮發助焊劑中的溶劑，揮發助焊劑中的溶劑，使助焊劑呈膠粘狀。使助焊劑呈膠粘狀。液態的
41、助焊劑內有大量溶劑，主要是無水酒精，如液態的助焊劑內有大量溶劑，主要是無水酒精，如直接進入錫缸，在高溫下會急劇的揮發，產生氣體使直接進入錫缸，在高溫下會急劇的揮發，產生氣體使焊料飛濺，在焊點內形成氣孔，影響焊接品質。焊料飛濺，在焊點內形成氣孔，影響焊接品質。（2）活化助焊劑，增加助焊能力活化助焊劑，增加助焊能力。在室溫下焊劑還原氧化膜的作用是很緩慢的，必須在室溫下焊劑還原氧化膜的作用是很緩慢的，必須通過加熱使助焊劑活性提高，起到加速清除氧化膜的通過加熱使助焊劑活性提高，起到加速清除氧化膜的作用作用2021/9/1755（3）減少焊接高溫對被焊母材的熱衝擊。減少焊接高溫對被焊母材的熱衝擊。焊接溫
42、度約焊接溫度約245245，在室溫下的印製電路板及元器，在室溫下的印製電路板及元器件若直接進入錫槽，急劇的升溫會對它們造成不良影件若直接進入錫槽，急劇的升溫會對它們造成不良影響。響。（4）減少錫槽的溫度損失減少錫槽的溫度損失。未經預熱的印製電路板與錫面接觸時，使錫面溫度未經預熱的印製電路板與錫面接觸時，使錫面溫度會明顯下降，從而影響潤濕、擴散的進行。會明顯下降，從而影響潤濕、擴散的進行。2021/9/1756nb、預熱方法 波峰焊機中常見的預熱方法有三種：n空氣對流加熱n紅外加熱器加熱n熱空氣和輻射相結合的方法加熱。2021/9/1757nc、預熱溫度 一般預熱溫度為90150，預熱時間為13
43、min。預熱溫度控制得好，可防止虛焊、拉尖和橋接，減小焊料波峰對基板的熱衝擊，有效地解決焊接過程中PCB板翹曲、分層、變形問題。有鉛焊接時預熱溫度大約維持在80-100之間，而無鉛免洗的助焊劑由於活性低需在高溫下才能激化活性，故其活化溫度維持在150左右。在能保證溫度能達到以上要求以及保持元器件的升溫速率（2/S以內）情況下，此過程所處的時間為1分半鐘左右。若超過界限，可能使助焊劑活化不足或焦化失去活性引起焊接不良，產生橋連或虛焊。2021/9/1758n2.1.4 焊接系統 焊接系統一般採用雙波峰。在波峰焊接時，PCB板先接觸第一個波峰，然後接觸第二個波峰。第一個波峰是由窄噴嘴噴流出的湍流波
44、峰，流速快，對組件有較高的垂直壓力，使焊料對尺寸小，貼裝密度高的表面組裝元器件的焊端有較好的滲透性；通過湍流的熔融焊料在所有方向擦洗元件表面，從而提高了焊料的潤濕性，並克服了由於元器件的複雜形狀和取向帶來的問題；同時也克服了焊料的遮蔽效應湍流波向上的噴射力足以使焊劑氣體排出。因此，即使印製板上不設置排氣孔也不存在焊劑氣體的影響，從而大大減小了漏焊、橋接和焊縫不充實等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。2021/9/1759n經過第一個波峰的產品，因浸錫時間短以及部品自身的散熱等因素，浸錫後存在著很多的短路，錫多，焊點光潔度不正常以及焊接強度不足等不良內容。因此，緊接著必須進行浸錫不良的修正，這個動作由
45、噴流面較平較寬闊，波峰較穩定的二級噴流進行。這是一個平滑的波峰，流動速度慢，有利於形成充實的焊縫，同時也可有效地去除焊端上過量的焊料，並使所有焊接面上焊料潤濕良好，修正了焊接面，消除了可能的拉尖和橋接，獲得充實無缺陷的焊縫，最終確保了元件焊接的可靠性。2021/9/1760n2.1.5 冷卻系統 浸錫後適當的冷卻有助於增強焊點接合強度的功能，同時，冷卻後的產品更利於爐後操作人員的作業，因此，浸錫後產品需進行冷卻處理。2021/9/17612.2 提高波峰焊接品質的方法和措施 n分別從焊接前的品質控制、生產工藝材料及工藝參數這三個方面探討提高波峰焊品質的方法。2021/9/17622.1 焊接前
46、對印製板品質及元件的控制 2.2.1 焊接前對印製板品質及元件的控制 na、焊盤設計（1）在設計外掛程式元件焊盤時，焊盤大小尺寸設計應合適。焊盤太大，焊料鋪展面積較大，形成的焊點不飽滿，而較小的焊盤銅箔表面張力太小，形成的焊點為不浸潤焊點。孔徑與元件引線的配合間隙太大，容易虛焊，當孔徑比引線寬0.050.2mm，焊盤直徑為孔徑的22.5倍時，是焊接比較理想的條件。（2）在設計貼片元件焊盤時，應考慮以下幾點：n 為了儘量去除“陰影效應”，SMD的焊端或引腳應正對著錫流的方向，以利於與錫流的接觸，減少虛焊和漏焊，波峰焊時推薦採用的元件佈置方向圖如圖4所示；n波峰焊接不適合於細間距QFP、PLCC、
47、BGA和小間距SOP器件焊接，也就是說在要波峰焊接的這一面儘量不要佈置這類元件；n較小的元件不應排在較大的元件後，以免較大元件妨礙錫流與較小元件的焊盤接觸，造成漏焊。2021/9/17632021/9/1764nb、PCB平整度控制 波峰焊接對印製板的平整度要求很高，一般要求翹曲度要小於0.5mm，如果大於0.5mm要做平整處理。尤其是某些印製板厚度只有1.5mm左右，其翹曲度要求就更高，否則無法保證焊接品質。2021/9/1765nc、妥善保存印製板及元件，儘量縮短儲存週期 在焊接中，無塵埃、油脂、氧化物的銅箔及元件引線有利於形成合格的焊點，因此印製板及元件應保存在乾燥、清潔的環境下，並且儘
48、量縮短儲存週期。對於放置時間較長的印製板，其表面一般要做清潔處理，這樣可提高可焊性，減少虛焊和橋接，對表面有一定程度氧化的元件引腳，應先除去其表面氧化層。2021/9/1766n2.3 生產工藝材料的品質控制 n 在波峰焊接中，使用的生產工藝材料有：助焊劑和焊料。2021/9/1767助焊劑品質控制 助焊劑在焊接品質的控制上舉足輕重，其作用是：n（1）除去焊接表面的氧化物；n（2）防止焊接時焊料和焊接表面再氧化；（3）降低焊料的表面張力；n（4）有助於熱量傳遞到焊接區。n目前波峰焊接所採用的多為免清洗助焊劑。選擇助焊劑時有以下要求：n（1）熔點比焊料低；n（2）浸潤擴散速度比熔化焊料快；n（3
49、）粘度和比重比焊料小；n（4）在常溫下貯存穩定。2021/9/1768n焊料的品質控制 錫鉛焊料在高溫下（250）不斷氧化，使錫鍋中錫鉛焊料含錫量不斷下降，偏離共晶點，導致流動性差，出現連焊、虛焊、焊點強度不夠等品質問題。可採用以下幾個方法來解決這個問題：n添加氧化還原劑，使已氧化的SnO還原為Sn，減小錫渣的產生；n不斷除去浮渣；n 每次焊接前添加一定量的錫；n採用含抗氧化磷的焊料；n採用氮氣保護，讓氮氣把焊料與空氣隔絕開來，取代普通氣體，這樣就避免了浮渣的產生，這種方法要求對設備改型，並提供氮氣。目前最好的方法是在氮氣保護的氛圍下使用含磷的焊料，可將浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少，工藝
50、控制最佳。2021/9/1769n焊接過程中的工藝參數控制 焊接工藝參數對焊接表面品質的影響比較複雜，並涉及到較多的技術範圍。預熱溫度的控制 預熱的作用：n使助焊劑中的溶劑充分發揮，以免印製板通過焊錫時，影響印製板的潤濕和焊點的形成；n印製板在焊接前達到一定溫度，以免受到熱衝擊產生翹曲變形。一般預熱溫度控制在90150，預熱時間13min。2021/9/1770nb、焊接軌道傾角 軌道傾角對焊接效果的影響較為明顯，特別是在焊接高密度SMT器件時更是如此。當傾角太小時，較易出現橋接，特別是焊接中，SMT器件的遮蔽區更易出現橋接；而傾角過大，雖然有利於橋接的消除，但焊點吃錫量太小，容易產生虛焊。軌