【正文】 之前，需要下列設備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于 PCB 的工具和錫膏參數(shù)表。 4) 將溫度采集器記錄的溫度曲線顯示或打印出來。 回流區(qū)，有時叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。 速度和溫度確定后，必須輸入到爐的控制器。一般情況下， PCB 板上的最冷點和最熱點，以及敏感性元件的焊點都可以作為測試點。 3） 潤濕能力相對較差 大多無鉛焊料的潤濕能力（包括潤濕時間與潤濕力的對比）與錫鉛焊料相比相對較差，因此要求適當提高助焊劑活性，或增加焊膏中助焊劑的含量；針對潤濕鋪展能力差，應當北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 適當增加模板開口，或在焊盤設計時圓角過渡，避免裸露焊盤的情況；對 于流動性差，自然自對中效應差，所以應提高印刷與貼裝精度，以及必要時充氮氣可以減少高溫氧化，同時提高潤濕性。 焊接工藝引起的焊點失效機理 焊接工藝中的一些不利因素及隨后進行的不適當?shù)那逑垂に嚳赡軙е潞更c失效。但是含量較多時，焊料會變得易碎?；迳?，表面貼裝元件的引腳則以共諧波頻率受到周期性的作用，最終導致在引腳的彎曲處發(fā)生疲勞斷裂。但是焊接結構的其它部分會發(fā)生失效。這意味著當彈性強度減小一半時，材料已經(jīng)老化到失效了 。 1)為了防止重的元件造成的蠕變破裂，建議有引線元件的焊點施加的應力不超過。 目視檢測 操作員將目視檢測結果與工藝要求的焊點標準進行比較，得出焊點合格或不合格的結論。此外還可以設置份 mark 點防止其中一個 mark 點不 備能使用，可以識別另一個。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 28 第 5 章 結論 SMT 技術作為工業(yè)生產(chǎn)的重要一面，實現(xiàn)從來料檢測到產(chǎn)品生產(chǎn)、返修確保了生產(chǎn)產(chǎn)品實時性和可靠性。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 30 參考文獻 [1] 賈忠中 ． SMT 工藝質(zhì)量控制 ． 北京 ： 電子工業(yè) 出版社 ， 2021． [2] 吳兆華 ， 周德儉 ． 表面組裝技術基礎 .北京：國防工業(yè) 出版社 ， 2021． [3] 張文典 ． 實用表面組裝技術 .北京 ： 電子工業(yè) 出版社 , 2021． [4] 李寧成 .再流焊工藝及缺陷偵斷 ． 拓普達資訊傳播有限公司 , 2021． [5] 王少萍 工程可靠性 北京航空航天大學 出版社 , 2021． [6] 宣大榮 .表面組裝技術 .北京 ：電子 工業(yè)出版社 , 1994. 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[10] 李江蛟 .現(xiàn)代質(zhì)量管理 .北京：中國計量出版社 ,2021. 31 指 導 教 師 情 況 姓 名 曹白楊 技術職稱 教授 工作單位 北華航天工業(yè)學院 指 導 教 師 評 語 。焊盤清理清理通常都是利用焊錫清掃工具、扁頭烙鐵，輔以銅質(zhì)吸錫將殘留于焊盤之上焊錫去除，再以無水酒精或認可的溶劑擦拭去除細微物質(zhì)和殘余助焊劑等成分。 3)設置 mark，盡量選擇對角，距離越遠越準確。焊點外觀是焊點質(zhì)量評定的主要依據(jù)，按照 SJ/T10666 的規(guī)定，焊點的檢測有以下兩大原則： 1）全檢原則：采用目視或儀器檢驗，檢驗率應達到 100％ 。一般來說，當溫度超過材料熔點的 倍以上時，才出現(xiàn)較明顯的蠕變。 基板材料老化 基板材料在溫度升高時發(fā)生老化，而且溫度越高老化越快。這會導致受到機械負載最多的印制板上的元件引線發(fā)生疲勞斷裂。 超聲波清洗有可能造成兩種破壞后果： 1）小液滴對表面的碰撞就像噴砂，類似于表面風化。這些化合物有一個共同的特點是，就是非常脆，剪切強度極低，元件極易脫落。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 20 3）壽命終結階段，失效主要由累積的破環(huán)性因素造成 的，包括化學的、冶金的、機械特性等因素，比如焊料與被焊金屬之間發(fā)生金屬化合反應，或機械應力造成焊點失效。 無鉛再流焊 無鉛焊料種類繁多，熔點溫度變化范圍大，相比于傳統(tǒng)錫鉛焊膏，熔點溫度大致上升300℃ 以上，以及整體而言無鉛焊膏的潤濕能力相對較差，無鉛再流焊工藝面臨如下挑戰(zhàn)： 1） 峰值溫度提升 峰值溫度提升要求設備耐高溫，預熱區(qū)加長，爐溫均勻性要求提高，增加冷卻區(qū)；為了降低由于高溫引起的 PCB 變形問題，需要相應的中間支撐；焊膏助焊劑要 求耐高溫，否則在焊膏熔融前助焊劑早已全部揮發(fā)而導致焊料氧化； PCB 與元器件要求能承受相應的高溫。所有參數(shù)確定后，啟動機器，待爐子穩(wěn)定后（即所有顯示溫度接近設定參數(shù)）開始設置溫度曲線。明智的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯示溫度和實際區(qū)間溫度的關系。雖然有的錫膏制造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是 理想的曲線要求相當平穩(wěn)的溫度，這樣使得 PCB 的溫度在活性區(qū)開始和結束時是相等的。 3) 將被測的 SMA 組件連同溫度采集器一 同置于再流焊機入口處的傳送鏈 /網(wǎng)帶上，隨著傳送鏈 /網(wǎng)帶的運行，將完成一個測試過程。因此，必須作出一個圖形來決定 PCB 的溫度曲線。 溫度曲線是指 SMT 通過再流爐時， SMT 板面的溫度隨時間變化的曲線。 冷卻區(qū)，理想的冷卻區(qū)曲線應該與回流區(qū)曲線成鏡像關系。 再流焊的 溫度曲線組成 圖 33溫度曲線組成 理想的溫度曲線如圖 33（溫度曲線組成）由四個溫區(qū)組成，前面三個區(qū)加熱、最后一個區(qū)冷卻。這意味著受熱元件的溫度比用輻射爐的溫度低。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。電路板隨傳動機構直線勻速進入爐膛，順序通過各個溫區(qū)，完成焊點的焊接。 4) 焊接溫度 焊接溫度是非常重要的焊接參數(shù)﹐通常高于焊料熔點（ 183176。它還可以用來蒸發(fā)掉所有可能吸收的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑，如果這些東西不被去除的話，它們會在過波峰時沸騰并造成焊錫濺射，或者產(chǎn)生蒸汽留在焊錫里面形成中空的焊點或砂眼。 2）以焊接為核心，考慮 SMT 生產(chǎn)中的焊接工藝流程；優(yōu)化程序結構提高焊點可靠性。在深入分析 SMT 焊接工藝的基礎上，著重討論波峰焊、再流焊的焊接原理及主要特點，給出焊接缺陷分析及解決辦法。不管是哪種方法、用哪種設備，其焊接的過程均是在一定時間內(nèi)將焊料與焊區(qū)（元器件引腳和 PCB 焊盤）升高到一定的溫度，以致焊料融化并潤濕焊接區(qū)，隨著溫度的下降，焊料凝固并形成令人滿意的焊點。 良好而堅固的工藝，意味著高成品率、高質(zhì)量、高效率。 業(yè)界知名國際組織 IPC 為實現(xiàn)優(yōu)良的電子組裝焊接技術，制定了一系列相關標準。 波峰焊技術與再流焊技術是印制電路板上進行大批量焊接元器件的主要方式。然后印制電路板的底面通過第二個熔融的焊料波，第二個焊料波是平滑波 (也稱Ω 波 )，平滑波將引腳及焊端之間的連橋分開，并將去除拉尖等焊接缺陷。 焊料和助焊劑 目前一般采用 Sn63／ Pb37 棒狀共晶焊料，熔點 183℃。一般中小批量生產(chǎn)選擇 4～ 5個溫區(qū)，加熱區(qū)長度 左右即能滿足要求； 6) 傳送帶寬度：應根據(jù)最大 PCB 尺寸確定。要定期做溫度曲線的實時測試。 2）強制對流焊設備 全熱風再流焊機的加熱系統(tǒng)主要由熱風馬達、加熱管、熱電耦、固態(tài)繼電器 SSR、溫控模塊等部分組成。再流焊接工藝的關鍵在于找出最適當?shù)脑倭鳒囟惹€，一條優(yōu)化的再流溫度 曲線將保證高品質(zhì)的焊點。應選擇能維持平坦的活化溫度曲線的爐子，將提高可焊性。這種方法通常不太可靠。 幾個參數(shù)影響曲線的形狀， 其中最關鍵的是傳送帶速度和每個區(qū)的溫度設定。附著的位置也要選擇，通常最好是將熱電偶尖附著在 PCB 焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間。在這個區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過每秒 4℃速度連續(xù)上升，溫度升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會感溫過度，沒有 足夠的時間使 PCB 達到活性溫度。越是靠近這種鏡像關系，焊點達到固態(tài)的結構越緊密，得到焊接點的質(zhì)量越高，結合完整性越好。接下來要設定各個溫區(qū)的溫度，應該知道的是北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 實際的區(qū)間溫度與該區(qū)的顯示溫度不一定一致。例如，如果預熱區(qū)和回流區(qū)都不一致，首先調(diào)整預熱區(qū)。 “只有完美的焊點才是合格的焊點”。 PCB 翹曲嚴重時會損壞上面的元件。而在波峰焊中，幾乎不會發(fā)生爆裂。鷗翼形引線在板的平面方向是柔性的，但在與板垂直的方向是剛性的。 會造成以下后果： 1)化學和電化學腐蝕； 2)板的退化； 3)焊料中的錫與焊接金屬之間合金層的生長； 4)由于彈性塑 性變形產(chǎn)生蠕變斷裂； 5)機械焊接疲勞。 2)整個薄層合金的變化將導致粘附力的降低或電接觸的老化。 結論 綜上所述，影響焊點質(zhì)量的因素有很多，我們探討了制造過程中的機械負載、熱沖擊、裝卸和移動造成的破壞、老化等方面的原因，那么在操作時，應該采取以下措施來保證焊點的質(zhì)量： 1)溫度循環(huán)負載要盡可能??； 2)元器件要盡可能 ?。? 3)熱膨脹系數(shù)要匹配； 4)采用柔性引線； 5) 盡量不要裝配那些大而重的元件，通過柔性引線進行電氣連接； 6)通孔與引線的配合應緊密，但不要太緊； 7)印制板的裝配應保證在板的水平方向能自由移動，否則周期性的彎曲會破壞大元件的焊點； 8)焊點尺寸和形狀要適當； 9)在單面板上安裝通孔元件，焊點要飽滿； 10)焊料合金要達到最大的疲勞壽命。 故障覆蓋率高 由于采用了高精密的光學儀器和高智能的測試軟件，通常的 AOI 設備可檢測多種生產(chǎn)缺陷，故障覆蓋率可達到 80%。拆焊過程中防止臨近元件加熱很重要。我要感謝曹老師，他為人隨和熱情，治學嚴謹耐心。除了考慮工藝材料、工藝設備、工藝經(jīng)驗、檢測和質(zhì)量控制等重 要環(huán)節(jié)外，還應重視 PCB 和模板的設計的工藝合理 性．設計工藝不合理，制造缺陷就多，檢測成本也就高。組合式一般配備有各種拆卸烙鐵和修復工具。 總的來說， AOI 檢測各類焊點的外觀質(zhì)量比較成熟，應用比較廣泛，可以檢測橋連、偏移、立碑、焊料過多 /過少等常見缺陷。 焊接疲勞 元件、焊料以及基板材料有著不同的熱膨脹系數(shù)。焊料中的錫也和焊接金屬表現(xiàn)出固化反應（焊料中的鉛不能阻止這種反應），甚至在室溫下，都可能發(fā)生這樣的反應。助焊劑殘 余物易于清除。如果 PCB 上有比較重的元件如變壓器，則應該選擇夾具支撐。 “爆米花”這一詞是專門針對大芯片 IC 的。由于 PCB 和元件之間的熱膨脹系數(shù)不同，有時也會導致陶瓷元件的破裂。目前，在電子行業(yè)中，雖然無鉛焊料的研究取得很大進展，在世界范圍內(nèi)已開始推廣應用，而且環(huán)保問題也受到人們的 廣泛關注，但是由于諸多的原因，采用 SnPb焊料合金的軟釬焊技術現(xiàn)在仍然是電子電路的主要連接技術。 將采集到的數(shù)據(jù)上傳到計算后，畫出溫度曲線，這時可以跟焊膏制造商推薦的曲線進行比較，反復調(diào)整參數(shù)。例如 ,38℃的自動觸發(fā)器，允許測溫儀幾乎在 PCB 剛放入傳送帶進入爐時開始工作，不至于熱電偶在人手上處理時產(chǎn)生誤觸發(fā)。 今天，最普遍使用的合金是 Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。前面三個溫區(qū)主要是加熱的作用，從預熱逐漸升溫至焊錫膏融化的溫度，最后一個區(qū)冷卻，即焊點成形的區(qū)域。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小響應快，得到的結果精確。再流爐的溫區(qū)愈多，愈能使溫度曲線精確。 熱電偶附著于 PCB 的方法有幾種： 1）使用高溫焊料如銀 /錫合金焊接到測試點上，焊點要盡量小。它有兩個功能：第一是 PCB 在相 當穩(wěn)定的溫度下受熱，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上趨于一致，減少它們的相對溫差（△ T）；第二個功能是使助焊劑活化，揮發(fā)性的溶劑從焊膏中揮發(fā)。 4）激光再流焊設備 激光焊接是利用激光束直接照射焊接部位，焊接部 位（器件引腳和焊料）吸收激光能并轉(zhuǎn)成變熱能，溫度急劇上升到焊接溫度，導致焊料熔化，激光照射停止后，焊接部位迅速空冷，焊料凝固，形成牢固可靠的連接。通常， 波長在 ～ l0μ m 的紅外輻射能力最強，約占紅外總能量的 80％～ 90％，輻射到的物體能快速升溫。但由于再流焊加熱方法不同，有時會施加給器件較大的熱應力； 2）只需要在焊盤上施加焊料，并能控制焊料的施加量，避免了虛焊、橋接等焊接缺陷的產(chǎn)生，因此焊接質(zhì)量好，可靠性高； 3）有自定位效應 — 當元器件貼放位置有一定偏離時，由于熔融焊料表面張力作用 ，當其全部焊端或引腳與相應焊盤同時被潤濕時，在表面張力作用自動被拉回到近似目標位置的現(xiàn)象； 4）焊料中不會混入不純物，使用焊膏時，能正確地保證焊料的組分； 5）可以采用局部加熱熱源，從而可在同一基板上，采用不同焊接工藝進行焊接； 6）工藝簡單，修板的工作量極小。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 第 3 章 再流焊 再 流焊的 概念 再流焊又稱回流焊，通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊。在傳熱區(qū)焊接 ,電路板因焊錫完全短路，因此必須在脫錫區(qū)將多