【文章內(nèi)容簡介】 濕性差，因此 無鉛焊膏的管理比有鉛更加嚴(yán)格 。 模板設(shè)計應(yīng)考慮的因素 （無鉛焊膏和有鉛焊膏在物理特性上的區(qū)別） ? 無鉛焊膏的浸潤性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有鉛 焊膏； ? 無鉛焊膏的助焊劑含量通常要高于有鉛焊膏，無鉛合金的比重較低； ? 由于缺少鉛的潤滑作用，焊膏印刷時填充性和脫膜性較差。 無鉛模板開口設(shè)計 開口設(shè)計比有鉛大，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤 ①對于 Pitch 一般采取 1: ~ 1:，并且適當(dāng)增大模板厚度。 ②對于 Pitch≤ 通常采用 1:1開口，原則上至少不用縮小 ③對于 0402的器件 通常采用 1:1開口，為防止元件底部錫絲、墓碑、回流時旋轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，可 將焊盤開口內(nèi)側(cè)修改成弓形或圓弧形 ； 無鉛模板 寬厚比和面積比 由于無鉛焊膏填充和脫膜能力較差，對模板開口孔壁光滑度和寬厚比 /面積比要求更高， 無鉛要求：寬厚比＞ ， 面積比＞ T L W 開口寬度 (W)/模板厚度 (T)＞ 開口面積 (W L)/孔壁面積 [2 (L+W) T] ＞ （ IPC7525標(biāo)準(zhǔn)） 無鉛 模板 制造方法的選擇 ? 0201等高密度的元器件采用激光 +電拋光、或電鑄更有利于提高無鉛焊膏填充和脫膜能力。 印刷工藝參數(shù) （ a）一般情況下，印刷工藝不會受到太大的影響。 （ b）因為無鉛的低浸潤力問題?；亓鲿r自校正（ Selfalign）作用非常小，因此印刷精度比有鉛時要求更高。 （ c）無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)性等也會改變。因此有時需要調(diào)整印刷工藝參數(shù)。特別對于大尺寸 PCB、開口尺寸大小懸殊大、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，每次印刷后會有些無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，貼裝工藝也不會受到太大的影響。 （ b）因為無鉛的低浸潤力問題?；亓鲿r自校正（ Selfalign）作用非常小，因此，貼片精度比有鉛時要求更高。 精確編程、控制 Z軸高度、采用 無接觸拾取可減小震動等措施。 （ c）由于無鉛焊膏粘性和流變性的變化，貼裝過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）無鉛回流焊接技術(shù) ? 無鉛焊料高熔點、潤濕性差給回流焊帶來了焊接溫度高、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等可靠性問題 。 ? 如何設(shè)置 最佳的溫度曲線，既保證焊點質(zhì)量，又保證不損壞元器件和 PCB，就是 無鉛回流焊接技術(shù)要解決的根本的問題 ① 無鉛再流焊的特點及對策 特點 對策 高 溫 設(shè)備耐高溫，加長升溫預(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，防止焊點結(jié)晶顆粒長大 ， 避免枝狀結(jié)晶的形成； 對濕敏器件進(jìn)行去潮處理。 潤 濕 性 差 提高助焊劑活性；增加焊膏中助焊劑含量； 增大模板開口尺寸，焊膏盡可能完全覆蓋焊盤； 提高印刷與貼裝精度； 充 N2可以減少高溫氧化，提高潤濕性。 ? 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 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)點是熱效率高 ， 溫度陡度大 ， 易控制溫度曲線 ， 雙面焊時 PCB上 、 下溫度易控制 。 其缺點是溫度不均勻 。 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)爐主要是對流傳導(dǎo) 。 其優(yōu)點是溫度均勻 、 焊接質(zhì)量好 。 缺點是 PCB上 、 下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制 。 e 還要根據(jù)溫度傳感器的實際位置來確定各溫區(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)出口處要避免對流風(fēng) 。 三角形回流溫度曲線 對于 PCB相對容易加熱、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。但助焊劑活化時間和溫度必須符合無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） 簡單的產(chǎn)品的 無鉛回流焊溫度曲線 （ b） 推薦的 升溫 保溫 峰值溫度曲線 通過緩慢升溫，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，保溫溫度過高會損壞錫膏的性能；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 ? 液相線以上時間的要求 50~60秒 ,峰值溫度 235~2450C 。 ? 冷卻區(qū)， 為了 防止 焊點結(jié)晶顆粒長大， 防止 產(chǎn)生偏析，要求 焊點 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 受控的 冷卻過程。 如果溫度曲線控制不當(dāng)，可能造成材料中的應(yīng)力過大 （ 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 (230~240℃ )曲線 （接近 Sn63/Pb37） 230~240℃ 小元件 大元件 *低峰值溫度損壞器件風(fēng)險小，能耗少； *但對 PCB的布局、熱設(shè)計、回流焊接工藝曲線的調(diào)整、工藝控制、以及對設(shè)備橫向溫度均勻性等要求比較高； *對于復(fù)雜產(chǎn)品，可能需要 2