【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和脫膜能力。 印刷工藝參數(shù) （ a）一般情況下，印刷工藝不會(huì)受到太大的影響。 （ b）因?yàn)闊o(wú)鉛的低浸潤(rùn)力問(wèn)題。回流時(shí)自校正（ Selfalign）作用非常小，因此印刷精度比有鉛時(shí)要求更高。 （ c）無(wú)鉛焊膏的助焊劑含量高于有鉛焊膏，合金的比重較低，印刷后焊膏圖形容易坍塌；另外由于無(wú)鉛焊劑配方的改變，焊膏的粘性和流變性、化學(xué)穩(wěn)定性、揮發(fā)性等也會(huì)改變。因此有時(shí)需要調(diào)整印刷工藝參數(shù)。特別對(duì)于大尺寸 PCB、開(kāi)口尺寸大小懸殊大、以及高密度的產(chǎn)品，有可能需要重新設(shè)置印刷參數(shù)。 （ d）由于粘性和流變性變化，每次印刷后會(huì)有些無(wú)鉛焊膏粘附在刮刀上，因此印刷周期可能需要放慢。 （ 3）貼裝工藝 （ a）一般情況下，貼裝工藝也不會(huì)受到太大的影響。 （ b）因?yàn)闊o(wú)鉛的低浸潤(rùn)力問(wèn)題。回流時(shí)自校正（ Selfalign）作用非常小，因此，貼片精度比有鉛時(shí)要求更高。 精確編程、控制 Z軸高度、采用 無(wú)接觸拾取可減小震動(dòng)等措施。 （ c）由于無(wú)鉛焊膏粘性和流變性的變化，貼裝過(guò)程中要注意焊膏能否保持粘著性，從貼裝、直到進(jìn)爐前能否保持元件位置不發(fā)生改變。 （ 4）無(wú)鉛回流焊接技術(shù) ? 無(wú)鉛焊料高熔點(diǎn)、潤(rùn)濕性差給回流焊帶來(lái)了焊接溫度高、工藝窗口小的工藝難題，使回流焊 容易產(chǎn)生虛焊、氣孔、立碑等缺陷，還 容易引起損壞元器件、PCB等可靠性問(wèn)題 。 ? 如何設(shè)置 最佳的溫度曲線，既保證焊點(diǎn)質(zhì)量，又保證不損壞元器件和 PCB，就是 無(wú)鉛回流焊接技術(shù)要解決的根本的問(wèn)題 ① 無(wú)鉛再流焊的特點(diǎn)及對(duì)策 特點(diǎn) 對(duì)策 高 溫 設(shè)備耐高溫，加長(zhǎng)升溫預(yù)熱區(qū)， 爐溫均勻，增加冷卻區(qū) 助焊劑耐高溫； PCB耐高溫；元器件耐高溫； 增加中間支撐； 工 藝 窗 口 小 預(yù)熱區(qū)緩慢升溫， 給導(dǎo)軌加熱 ， 減小 PCB及大小元器△ t； 提高浸潤(rùn)區(qū)升溫斜率，避免助焊劑提前結(jié)束活化反應(yīng)； 盡量降低峰值溫度，避免損害 PCB及元器件； 加速冷卻，防止焊點(diǎn)結(jié)晶顆粒長(zhǎng)大 ， 避免枝狀結(jié)晶的形成； 對(duì)濕敏器件進(jìn)行去潮處理。 潤(rùn) 濕 性 差 提高助焊劑活性；增加焊膏中助焊劑含量； 增大模板開(kāi)口尺寸，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤(pán)； 提高印刷與貼裝精度； 充 N2可以減少高溫氧化，提高潤(rùn)濕性。 ? 設(shè)置再流焊溫度曲線的依據(jù)與有鉛工藝相同。 ② 正確設(shè)置和調(diào)整無(wú)鉛回流焊溫度曲線 設(shè)置再流焊溫度曲線的依據(jù)： a 不同金屬含量的焊膏有不同的溫度曲線 ， 應(yīng)按照焊膏加工廠提供的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置 （ 主要控制各溫區(qū)的升溫速率 、 峰值溫度和回流時(shí)間 ） 。 b 根據(jù) PCB板的材料 、 厚度 、 是否多層板 、 尺寸大小 。 c 根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度 、 元器件的大小以及有無(wú) BGA、 CSP等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置 。 d 還要根據(jù)設(shè)備的具體情況 ， 例如加熱區(qū)長(zhǎng)度 、 加熱源材料 、 再流焊爐構(gòu)造和熱傳導(dǎo)方式等因素進(jìn)行設(shè)置 。 ? 熱風(fēng)爐和紅外爐有很大區(qū)別 ， 紅外爐主要是輻射傳導(dǎo) ，其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高 ， 溫度陡度大 ， 易控制溫度曲線 ， 雙面焊時(shí) PCB上 、 下溫度易控制 。 其缺點(diǎn)是溫度不均勻 。 在同一塊 PCB上由于器件的顏色和大小不同 、 其溫度就不同 。為了使深顏色器件周圍的焊點(diǎn)和大體積元器件達(dá)到焊接溫度 ， 必須提高焊接溫度 。 ? 熱風(fēng)爐主要是對(duì)流傳導(dǎo) 。 其優(yōu)點(diǎn)是溫度均勻 、 焊接質(zhì)量好 。 缺點(diǎn)是 PCB上 、 下溫差以及沿焊接爐長(zhǎng)度方向溫度梯度不易控制 。 e 還要根據(jù)溫度傳感器的實(shí)際位置來(lái)確定各溫區(qū)的設(shè)置溫度 。 f 還要根據(jù)排風(fēng)量的大小進(jìn)行設(shè)置 。 g 環(huán)境溫度對(duì)爐溫也有影響 ， 特別是加熱溫區(qū)短 、 爐體寬度窄的再流焊爐 ， 在爐子進(jìn)出口處要避免對(duì)流風(fēng) 。 三角形回流溫度曲線 對(duì)于 PCB相對(duì)容易加熱、元件與板材料有彼此接近溫度、 PCB表面溫差 Δ t較小的 產(chǎn)品可以使用 三角形溫度曲線 。 ? 當(dāng)錫膏有適當(dāng)配方，三角形溫度曲線將得到更光亮的焊點(diǎn)。但助焊劑活化時(shí)間和溫度必須符合無(wú)鉛溫度曲線的較高溫度。 三角形曲線的升溫速度是整體控制的 ，與傳統(tǒng)的升溫 保溫 峰值曲線比較，能量成本較低。 （ a） 簡(jiǎn)單的產(chǎn)品的 無(wú)鉛回流焊溫度曲線 （ b） 推薦的 升溫 保溫 峰值溫度曲線 通過(guò)緩慢升溫，充分預(yù)熱 PCB，降低 PCB表面溫差 Δ t，使 PCB表面溫度均勻，從而實(shí)現(xiàn)較低的峰值溫度（ 235 ~2450C ），避免損壞元器件和 FR4基材 PCB。 K e s t e r R e f l o w P r o f i l e f o r L e a d F r e e A l l o y ( S n A g C u )204060801001201401601802002202402600 50 100 150 200 250 300T i m e ( s e c . )Temperature (C)S o a k Z o n e5 0 7 0 s e c s t y p i c a lR e f l o w Z o n e5 0 6 0 s e c s t y p i c a lP e a k T e m p . ( 2 3 5 2 4 5oC)P r e h e a t Z o n e4 0 7 0 s e c s t y p i c a lP r e h e a t Z o n e = 1 1 0 1 5 0oC S o a k Z o n e = 1 5 0 2 2 0oC R e f l o w Z o n e = A b o v e 2 2 0oCR a m p R a t e 0 . 5 峰值溫度 235~245℃ 可以滿足要求 升溫 保溫 峰值溫度曲線 升溫 保溫 峰值溫度曲線的要求 ? 升溫 速度應(yīng)限制到 ~10C/秒或 40C/秒以下，取決于錫膏 ? 錫膏中助焊劑成分配方應(yīng)該符合曲線，保溫溫度過(guò)高會(huì)損壞錫膏的性能；在氧化特別嚴(yán)重的峰值區(qū)助焊劑必須保持足夠的活性。 ? 第二個(gè)溫度上升斜率在峰值區(qū)入口，典型的斜率為 30C/秒 ? 液相線以上時(shí)間的要求 50~60秒 ,峰值溫度 235~2450C 。 ? 冷卻區(qū)， 為了 防止 焊點(diǎn)結(jié)晶顆粒長(zhǎng)大， 防止 產(chǎn)生偏析，要求 焊點(diǎn) 快速降溫， 但還 應(yīng)特別 注意減小應(yīng)力。例如，陶瓷片狀電容的最大冷卻速度為 2~40C/秒。 因此， 要求有一個(gè) 受控的 冷卻過(guò)程。 如果溫度曲線控制不當(dāng)，可能造成材料中的應(yīng)力過(guò)大 （ c）低峰值溫度 曲線 由于小元件比大元件、散熱片的升溫速度快，為了滿足所有元件液相線以上時(shí)間的要求，采用升溫 保溫 峰值溫度曲線。保溫的目的是要減小 Δ T。 大元件 等大熱容量位置一般都 滯后小元件到達(dá)峰值溫度， 可采取保持 低峰值溫度 ，較寬峰值時(shí)間，讓小元件等一等大元件，然后再降溫的措施。以防損壞元器件。 低峰值溫度 (230~240C )曲線 （接近 Sn63/Pb37） 230~240C 小元件 大元件 *低峰值溫度損壞器件風(fēng)險(xiǎn)小，能耗少； *但對(duì) PCB的布局、熱設(shè)計(jì)、回流焊接工藝曲線的調(diào)整、工藝控制、以及對(duì)設(shè)備橫向溫度均勻性等要求比較高； *對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要 260℃ 。 （ d） 對(duì)于復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要 260℃ 才能焊好 。因此FR4基材 PCB就不能滿足要求了。 ③ 無(wú)鉛回流焊工藝控制 ? 由于工藝窗口變小了，因此更要 嚴(yán)格控制溫度曲線 再流焊工藝過(guò)程控制 （ a）設(shè)備控制不等于過(guò)程控制 ? 再流焊爐中裝有溫度（ PT）傳感器來(lái)控制爐溫。例如將加熱器的溫度設(shè)置為 230℃ ，當(dāng) PT傳感器探測(cè)出溫度高于或低于設(shè)置溫度時(shí)，就會(huì)通過(guò)爐溫控制器（可控硅繼電器）停止或繼續(xù)加熱 （新的技術(shù)是控制加熱速度和時(shí)間） 。然而，這并不是實(shí)際的工藝控制信息。 ? 由于 PCB的質(zhì)量、層數(shù)、組裝密度、進(jìn)入爐內(nèi)的 PCB數(shù)量、傳送速度、氣流等的不同，進(jìn)入爐子的 PCB的溫度曲線也是不同的，因此，再流焊工序的過(guò)程控制不只是監(jiān)控機(jī)器的控制數(shù)據(jù)，而是 對(duì)制造的每塊 PCB的溫度曲線進(jìn)行監(jiān)控 。否則它就只是機(jī)器控制，算不上真正的工藝過(guò)程控制。 必須監(jiān)控實(shí)時(shí)溫度曲線 （ b）必須對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化 ——設(shè)置最佳溫度曲線 ? 再流焊溫度曲線優(yōu)化依據(jù)： ? ① 焊膏供應(yīng)商提供的溫度曲線 ? ② 元件能承受的最高溫度及其它要求。 ? ③ PCB材料能承受的最高溫度， PCB的質(zhì)量、層數(shù)、組裝密度以及銅的分布等情況。 ? 在實(shí)施過(guò)程控制之前，必須了解再流焊的焊接機(jī)理， 具有明確的技術(shù)規(guī)范 。 再流焊技術(shù)規(guī)范一般包括： 最高的升溫速率、預(yù)熱溫度和時(shí)間、焊劑活化溫度和時(shí)間、熔點(diǎn)以上的時(shí)間及峰值溫度和時(shí)間、冷卻速率。 焊料再流焊技術(shù)規(guī)范 （ c）再流焊爐的參數(shù)設(shè)置必須以工藝控制為中心 ? 根據(jù)再流焊技術(shù)規(guī)范對(duì)再流焊爐進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（包括各溫區(qū)的溫度設(shè)置、傳送速度、風(fēng)量等），但這些一般的參數(shù)設(shè)置對(duì)于許多產(chǎn)品的焊接要求是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。例如較復(fù)雜的印制板要使最大和最小元件都能達(dá)到 ~4μm界面合金層厚度，當(dāng) PCB進(jìn)爐的數(shù)量發(fā)生變化時(shí)、當(dāng)環(huán)境溫度或排風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)、當(dāng)電源電壓和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生波動(dòng)時(shí)，都可能不同程度的影響每個(gè)焊點(diǎn)的實(shí)際溫度。因此 如果產(chǎn)生的實(shí)時(shí)溫度曲線接接近于上限值或下限值，這種工藝過(guò)程就不穩(wěn)定 。由于 工藝過(guò)程是動(dòng)態(tài)的 ，即使出現(xiàn)很小的工藝偏移，也可能會(huì)發(fā)生不符合技術(shù)規(guī)范的現(xiàn)象。 由此可見(jiàn)， 再流焊爐的參數(shù)設(shè)置必須以工藝控制為中心，避開(kāi)技術(shù)規(guī)范極限值。這種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的設(shè)備設(shè)置可容納更多的變量，