【文章內(nèi)容簡介】 (BGA Bottom) 13℃ /Sec 200 ℃ Peak 225 ℃ 177。 5 ℃ 6090 Sec 140170 ℃ 60120 Sec Preheat Dryout Reflow cooling 熱風(fēng)回流焊過程中，焊膏需經(jīng)過以下幾個階段，溶劑揮發(fā)；焊劑清除焊件 表面的氧化物 ；焊膏的熔融 、再流動以及 焊膏的冷卻、 凝固。 基本工藝： SMA Introduce REFLOW 工藝分區(qū)： （一）預(yù)熱區(qū) 目的： 使 PCB和元器件預(yù)熱 ，達(dá)到平衡，同時除去焊膏中的水份 、溶劑，以防焊膏發(fā)生塌落和焊料飛濺。要保證升溫比較 緩慢，溶劑揮發(fā)。較溫和，對元器件的熱沖擊盡可能小， 升溫過快會造成對元器件的傷害，如會引起多層陶瓷電容 器開裂。同時還會造成焊料飛濺，使在整個 PCB的非焊接 區(qū)域形成焊料球以及焊料不足的焊點。 SMA Introduce REFLOW 目的：保證在達(dá)到再流溫度之前焊料能完全干燥，同時還起 著焊劑活化的作用，清除元器件、焊盤、焊粉中的金 屬氧化物。時間約 60~120秒，根據(jù)焊料的性質(zhì)有所差異。 工藝分區(qū)： （二）保溫區(qū) SMA Introduce REFLOW 目的：焊膏中的焊料使金粉開始熔化，再次呈流動狀態(tài)，替代液態(tài)焊 劑潤濕 焊盤和元器件，這種潤濕作用導(dǎo)致焊料進一步擴展，對 大多數(shù)焊料潤濕時間為 60~90秒。再流焊的溫度要高于焊膏的熔 點溫度，一般要超過熔點溫度 20度才能保證再流焊的質(zhì)量。有 時也將該區(qū)域分為兩個區(qū)，即熔融區(qū)和再流區(qū)。 （四）冷卻區(qū) 焊料隨溫度的降低而凝固，使元器件與焊膏形成良好的電接觸，冷卻速度要求同預(yù)熱速度相同。 （二）再流焊區(qū) 工藝分區(qū)： SMA Introduce REFLOW 影響焊接性能的各種因素： 工藝因素 焊接前處理方式，處理的類型，方法，厚度，層 數(shù)。處理后到焊接的時間內(nèi)是否加熱，剪切或經(jīng)過 其他的加工方式。 焊接工藝的設(shè)計 焊區(qū)：指尺寸，間隙，焊點間隙 導(dǎo)帶（布線）：形狀，導(dǎo)熱性，熱容量 被焊接物：指焊接方向，位置，壓力，粘合狀態(tài)等 SMA Introduce REFLOW 焊接條件 指焊接溫度與時間，預(yù)熱條件，加熱，冷卻速度 焊接加熱的方式，熱源的載體的形式（波長，導(dǎo)熱 速度等） 焊接材料 焊劑：成分，濃度，活性度，熔點，沸點等 焊料：成分，組織，不純物含量，熔點等 母材：母材的組成，組織，導(dǎo)熱性能等 焊膏的粘度，比重，觸變性能 基板的材料，種類，包層金屬等 影響焊接性能的各種因素： SMA Introduce REFLOW 幾種焊接缺陷及其解決措施 回流焊中的錫球 回流焊中錫球形成的機理 回流焊接中出的錫球，常常藏于矩形片式元件兩端 之間的側(cè)面或細(xì)距引腳之間。在元件貼裝過程中，焊膏 被置于片式元件的引腳與焊盤之間，隨著印制板穿過回 流焊爐，焊膏熔化變成液體，如果與焊盤和器件引腳等 潤濕不良，液態(tài)焊錫會因收縮而使焊縫填充不充分，所 有焊料顆粒不能聚合成一個焊點。部分液態(tài)焊錫會從焊 縫流出，形成錫球。因此，焊錫與焊盤和器件引腳潤濕 性差是導(dǎo)致錫球形成的根本原因。 SMA Introduce 原因分析與控制方法 以下主要分析與相關(guān)工藝有關(guān)的原因及解決措施： a) 回流溫度曲線設(shè)置不當(dāng)。焊膏的回流是溫度與時間的函數(shù)，如果未到 達(dá)足夠的溫度或時間，焊膏就不會回流。預(yù)熱區(qū)溫度上升速度過快， 達(dá)到平頂溫度的時間過短，使焊膏內(nèi)部的水分、溶劑未完全揮發(fā)出來 ，到達(dá)回流焊溫區(qū)時，引起水分、溶劑沸騰，濺出焊錫球。實踐證明， 將預(yù)熱區(qū)溫度的上升速度控制在 1～ 4176。 C/s是較理想的。 b) 如果總在同一位置上出現(xiàn)焊球，就有必要檢查金屬板設(shè)計結(jié)構(gòu)。模板 開口尺寸腐蝕精度達(dá)不到要求，對于焊盤大小偏大，以及表面材質(zhì)較 軟（如銅模板），造成漏印焊膏的外形輪廓不清晰，互相橋連，這種 情況多出現(xiàn)在對細(xì)間距器件的焊盤漏印時，回流焊后必然造成引腳間 大量錫珠的產(chǎn)生。因此，應(yīng)針對焊盤圖形的不同形狀和中心距，選擇 適宜的模板材料及模板制作工藝來保證焊膏印刷質(zhì)量。 REFLOW SMA Introduce c) 如果在貼片至回流焊的時間過長，則因焊膏中焊料粒子的氧化，焊劑 變質(zhì)、活性降低，會導(dǎo)致焊膏不回流，焊球則會產(chǎn)生。選用工作壽命 長一些的焊膏（至少 4小時），則會減輕這種影響。 d) 另外，焊膏印錯的印制板清洗不充分，使焊膏殘留于印制板表面及通 孔中?；亓骱钢?，被貼放的元器件重新對準(zhǔn)、貼放，使漏印焊膏變 形。這些也是造成焊球的原因。因此應(yīng)加強操作者和工藝人員在生產(chǎn) 過程的責(zé)任心，嚴(yán)格遵照工藝要求和操作規(guī)程行生產(chǎn)，加強工藝過程 的質(zhì)量控制。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 立片問題（曼哈頓現(xiàn)象） 回流焊中立片形成的機理 矩形片式元件的一端焊接在焊 盤上，而另一端則翹立，這種現(xiàn)象 就稱為曼哈頓現(xiàn)象。引起該種現(xiàn)象 主要原因是元件兩端受熱不均勻， 焊膏熔化有先后所致。 SMA Introduce REFLOW 如何造成元件兩端熱不均勻： a) 有缺陷的元件排列方向設(shè)計。我們設(shè)想在 再流焊爐中有一條橫跨爐子寬度的再流焊 限線，一旦焊膏通過它就會立即熔化。片 式矩形元件的一個端頭先通過再流焊限線， 焊膏先熔化，完全浸潤元件的金屬表面， 具有液態(tài)表面張力 。而另一端未達(dá)到 183176。 C 液相溫度，焊膏未熔化，只有焊劑的粘接 力，該力遠(yuǎn)小于再流焊焊膏的表面張力， 因而，使未熔化端的元件端頭向上直立。 因此，保持元件兩端同時進入再流焊限 線，使兩端焊盤上 的焊膏同時熔化，形 成均衡的液態(tài)表面張力，保持元件位置 不變。 SMA Introduce b) 在進行汽相焊接時印制電路組件預(yù)熱不充分。 c) 汽相焊是利用惰性液體蒸汽冷凝在元件引腳和 PCB焊盤上時，釋放出熱 d) 量而熔化焊膏。汽相焊分平衡區(qū)和飽和蒸汽區(qū)，在飽和蒸汽區(qū)焊接溫度 e) 高達(dá) 217176。 C，在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)，如果被焊組件預(yù)熱不充分，經(jīng)受 f) 一百多度的溫差變化，汽相焊的汽化力容易將小于 1206封裝尺寸的片式 g) 元件浮起，從而產(chǎn)生立片現(xiàn)象。我們通過將被焊組件在高低箱內(nèi)以 h) 145176。 C150176。 C的溫度預(yù)熱 12分鐘，然后在汽相焊的平衡區(qū)內(nèi)再預(yù)熱 1 i) 分鐘左右，最后緩慢進入飽和蒸汽區(qū)焊接消除了立片現(xiàn)象。 c) 焊盤設(shè)計質(zhì)量的影響。 若片式元件的一對焊盤大小不同或不對稱，也會引起漏印的焊膏量不 一致，小焊盤對溫度響應(yīng)快，其上的焊膏易熔化，大焊盤則相反，所 以，當(dāng)小焊盤上的焊膏熔化后，在焊膏表面張力作用下，將元件拉直 豎起。焊盤的寬度或間隙過大，也都可能出現(xiàn)立片現(xiàn)象。嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn) 規(guī)范進行焊盤設(shè)計是解決該缺陷的先決條件。 REFLOW SMA Introduce REFLOW 細(xì)間距引腳橋接問題 導(dǎo)致細(xì)間距元器件引腳橋接缺陷的主要因素有： a) 漏印的焊膏成型不佳； b) 印制板上有缺陷的細(xì)間距引線制作； c) 不恰當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€設(shè)置等。 因而，應(yīng)從模板的制作、絲印工藝、回流焊工藝等關(guān)鍵 工序的質(zhì)量控制入手，盡可能避免橋接隱患。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW ? BLOWHOLES 焊點中（ SOLDER JOINT）所出現(xiàn)的孔洞，大者稱為吹孔，小者叫做針孔，皆由膏體中的溶劑或水分快速氧化所致。 ? 調(diào)整預(yù)熱溫度，以趕走過多的溶劑。 ? 調(diào)整錫膏粘度。 ? 提高錫膏中金屬含量百分比。 問題及原因 對 策 ? VOIDS 是指焊點中的氧體在硬化前未及時逸出所致，將使得焊點的強度不足，將衍生而致破裂。 ? 調(diào)整預(yù)熱使盡量趕走錫膏中的氧體。 ? 增加錫膏的粘度。 ? 增加錫膏中金屬含量百分比。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 問題及原因 對 策 ? MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有：錫膏印不準(zhǔn)、厚度不均、零件放置不當(dāng)、熱傳不均、焊墊或接腳之焊錫性不良，助焊劑活性不足，焊墊比接腳大的太多等，情況較嚴(yán)重時甚至?xí)纬杀?。?TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以質(zhì)輕的小零件為甚。 ? 改進零件的精準(zhǔn)度。 ? 改進零件放置的精準(zhǔn)度。 ? 調(diào)整預(yù)熱及熔焊的參數(shù)。 ? 改進零件或板子的焊錫性。 ? 增強錫膏中助焊劑的活性。 ? 改進零件及與焊墊之間的尺寸比例。 ? 不可使焊墊太大。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 問題及原因 對 策 ? DEWETTING 零件腳或焊墊的焊錫性不佳。 ? DULL JINT 可能有金屬雜質(zhì)污染或給錫成份不在共熔點，或冷卻太慢，使得表面不亮。 ? NONWETTING 接腳或焊墊之焊錫性太差，或助焊劑活性不足，或熱量不足所致。 ? 改進電路板及零件之焊錫性。 ? 增強錫膏中助焊劑之活性。 ? 防止焊后裝配板在冷卻中發(fā)生震動。 ? 焊后加速板子的冷卻率。 ? 提高熔焊溫度。 ? 改進零件及板子的焊錫性。 ? 增加助焊劑的活性。 SMA Introduce 回流焊接缺陷分析 : REFLOW 問題及原因 對 策 ? OPEN 常發(fā)生于 J型接腳與焊墊之間，其主要原因是各腳的共面性不好，以及接腳與焊墊之間的熱容量相差太多所致（焊墊比接腳不容易加熱及蓄熱）。 ? 改進零件腳之共面性 ? 增加印膏厚度，以克服共面性之少許誤差。 ? 調(diào)整預(yù)熱，以改善接腳與焊墊之間的熱差。 ? 增加錫膏中助焊劑之活性。 ? 減少焊熱面積，接近與接腳在受熱上的差距。 ? 調(diào)整熔焊方法。 ? 改變合金成份（比如將 63/37改成 10/90，令其熔融延后，使焊墊也能及時達(dá)到所需的熱量）。 SMA Introduce AOI 自動光學(xué)檢查 (AOI, Automated Optical Inspection) 運用高速高精度視覺處理技術(shù)自動檢測 PCB板上各種 不同帖裝錯誤及焊接缺陷 .PCB板的范圍可從細(xì)間距高密 度板到低密度大尺寸板 ,并可提供在線檢測方案 ,以提高 生產(chǎn)效率 ,及焊接質(zhì)量 . 通過使用 AOI作為減少缺陷的工具 ,在裝配工藝過程 的早期查找和消除錯誤 ,以實現(xiàn)良好的過程控制 .早期發(fā) 現(xiàn)缺陷將避免將壞板送到隨后的裝配階段 ,AOI將減少修 理成本將避免報廢不可修理的電路板 . SMA Introduce 通過使用 AOI作為減少缺陷的工具 ,在裝配工藝過程的早期 查找和消除錯誤 ,以實現(xiàn)良好的過程控制 .早期發(fā)現(xiàn)缺陷將避免 將壞板送到隨后的裝配階段 ,AOI將減少修理成本將避免報廢不 可修理的電路板 . 由于電路板尺寸大小的改變提出更多的挑戰(zhàn) ,因為它使手工檢查更加困難 .為了對這些發(fā)展作出反應(yīng)，越來越多的原設(shè)備制造商采用 AOI. 為 什 么 使 用 AOI AOI SMA Introduce AOI 檢 查 與 人 工 檢 查 的 比 較 人工檢查 AOI檢查人 重要 輔助檢查時間 正常 正常持續(xù)性 因人而異