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SMT組裝工(gong)藝

      SMT組裝工藝(yi)與焊接前的(de)每一工藝步(bu)驟密切相關(guan),其中包括資(zī)金投入、PCB設計(jì)、元件可焊性(xing)、組裝操作、焊(han)劑選擇、溫度(dù)/時間的控制(zhì)、焊料及晶體(ti)結構等。
一、焊(han)料
      波峰焊接(jiē)常用的焊料(liao)是共晶錫鉛(qiān)合金:錫63%;鉛37%,應(ying)時刻掌握焊(hàn)錫鍋中的焊(hàn)料溫度,其溫(wen)度應高于合(hé)金液體溫度(dù)183℃,并使溫度均(jun)勻。過去,250℃的焊(hàn)錫鍋溫度被(bèi)視爲“标準”。
      随(suí)着焊劑技術(shu)的革新,整個(gè)焊錫鍋中的(de)焊料溫度的(de)均勻性得到(dao)了控制,并增(zeng)設了預熱器(qi),發展趨勢是(shi)使用溫度較(jiào)低的焊錫鍋(guo)。在230-240℃的範圍内(nei)設置焊錫鍋(guo)溫度是普遍(biàn)的。通常,組件(jiàn)沒有均勻的(de)熱質量,要保(bao)證所有的焊(hàn)點達到足夠(gòu)的溫度,以便(biàn)形成合格的(de)焊點是必要(yao)的。重要的問(wèn)題是要提供(gong)足夠的熱量(liàng),提高所有引(yǐn)線和焊盤的(de)溫度,從而确(que)保焊料的流(liu)動性,濕潤焊(hàn)點的兩面。焊(hàn)料的溫度較(jiao)低就會降低(dī)對元件和基(jī)闆的熱沖擊(ji),有助于減少(shao)浮渣的形成(cheng),在較低的強(qiáng)度下,進行焊(han)劑塗覆操作(zuò)和焊劑化合(hé)物的共同作(zuo)用下,可使波(bo)峰出口具有(yǒu)足夠的焊劑(jì),這樣就可減(jian)少毛刺和焊(han)球的産生。
      錫(xi)鍋中的焊料(liào)成份與時間(jiān)有密切關系(xì),即随着時間(jian)而變化,這樣(yàng)就導緻了浮(fu)渣的形成,這(zhè)就是要從焊(han)接的組件上(shang)去除殘餘物(wù)和其它金屬(shu)雜質的原因(yīn)及在焊接工(gōng)藝中錫損耗(hào)的原因。以上(shàng)這些因素可(kě)降低焊料的(de)流動性。在采(cǎi)購中,要規定(ding)的金屬微量(liang)浮渣和焊料(liào)的錫含量的(de)高限,在各個(ge)标準中,(如象(xiang)IPC/J-STD-006都有明确的(de)規定)。在焊接(jie)過程中,對焊(han)料純度的要(yao)求在ANSI/J-STD-001B标準中(zhong)也有規定。除(chú)了對浮渣的(de)限制外,對63%錫(xī);37%鉛合金中規(gui)定錫含量低(di)不得低于61.5%。波(bo)峰焊接組件(jian)上的金和有(you)機泳層銅濃(nong)度聚集比過(guò)去快。這種聚(ju)集,加上明顯(xiǎn)的錫損耗,可(kě)使焊料喪失(shī)流動性,并産(chǎn)生焊接問題(tí)。外表粗糙、呈(chéng)顆粒狀的焊(han)點常常是由(you)于焊料中的(de)浮渣所緻。由(you)于焊錫鍋中(zhōng)的集聚的浮(fu)渣或組件自(zì)身固有的殘(can)餘物暗淡、粗(cū)糙的粒狀焊(han)點也可能是(shì)錫含量低的(de)征兆,不是局(jú)部的特種焊(hàn)點,就是錫鍋(guo)中錫損耗的(de)結果。這種外(wai)觀也可能是(shi)在凝固過程(cheng)中,由于振動(dòng)或沖擊所造(zào)成的。
      焊點的(de)外觀就能直(zhi)接體現出工(gōng)藝問題或材(cai)料問題。爲保(bao)持焊料“滿鍋(guo)”狀态和按照(zhào)工藝控制方(fāng)案對檢查焊(hàn)錫鍋分析是(shì)重要的。由于(yú)焊錫鍋中有(yǒu)浮渣而“倒掉(diao)”焊錫鍋中的(de)焊劑,通常來(lái)說是不必要(yao)的,由于在常(cháng)規的應用中(zhōng)要求往錫鍋(guō)中添加焊料(liao),使錫鍋中的(de)焊料始終是(shì)滿的。在損耗(hao)錫的情況下(xia),添加純錫有(yǒu)助于保持所(suǒ)需的濃度。爲(wèi)了監控錫鍋(guo)中的化合物(wu),應進行常規(guī)分析。如果添(tian)加了錫,就應(ying)采樣分析,以(yǐ)确保焊料成(cheng)份比例正确(que)。浮渣過多又(you)是一個令人(rén)棘手的問題(ti)。毫無疑問,焊(han)錫鍋中始終(zhong)有浮渣存在(zài),在大氣中進(jin)行焊接時尤(yóu)其是這樣。使(shǐ)用“芯片波峰(feng)”這對焊接高(gāo)密度組件有(you)幫助,由于暴(bao)露于大氣的(de)焊料表面太(tài)大,而使焊料(liao)氧化,所以會(huì)産生多的浮(fu)渣。焊錫鍋中(zhōng)焊料表面有(yǒu)了浮渣層的(de)覆蓋,氧化速(sù)度就放慢了(le)。
      在焊接中,由(you)于錫鍋中波(bō)峰的湍流和(he)流動而會産(chǎn)生多的浮渣(zhā)。推薦使用的(de)常規方法是(shi)将浮渣撇去(qu),要是經常進(jin)行撇削的話(huà),就會産生多(duo)的浮渣,而且(qie)耗用的焊料(liao)多。浮渣還可(ke)能夾雜于波(bō)峰中,導緻波(bō)峰的不穩定(ding)或湍流,因此(ci)要求對焊錫(xī)鍋中的液體(ti)成份給予多(duō)的維護。如果(guo)允許減少錫(xī)鍋中焊料量(liàng)的話,焊料表(biǎo)面的浮渣會(hui)進入泵中,這(zhe)種現象可能(neng)發生。有時,顆(ke)粒狀焊點會(huì)夾雜浮渣。初(chu)發現的浮渣(zha),可能是由粗(cu)糙波峰所緻(zhì),而且有可能(néng)堵塞泵。錫鍋(guo)上應配備可(ke)調節的低容(róng)量焊料傳感(gǎn)器和報警裝(zhuāng)置。
二、波峰
      在(zài)波峰焊接工(gōng)藝中,波峰是(shi)核心。可将預(yu)熱的、塗有焊(han)劑、無污物的(de)金屬通過傳(chuán)送帶送到焊(han)接工作站,接(jiē)觸具有一定(ding)溫度的焊料(liào),而後加熱,這(zhe)樣焊劑就會(hui)産生化學反(fan)應,焊料合金(jīn)通過波峰動(dong)力形成互連(lián),這是關鍵的(de)一步。常用的(de)對稱波峰被(bèi)稱爲主波峰(feng),設定泵速度(du)、波峰高度、浸(jìn)潤深度、傳送(song)角度及傳送(song)速度,爲達到(dào)良好的焊接(jie)特性提供全(quán)方位的條件(jiàn)。應該對數據(jù)進行适當的(de)調整,在離開(kai)波峰的後面(mian)(出口端)就應(yīng)使焊料運行(hang)降速,并慢慢(man)地停止運行(háng)。PCB随着波峰運(yun)行終要将焊(hàn)料推至出口(kou)。在好的情況(kuàng)下,焊料的表(biǎo)面張力和好(hao)化的闆的波(bō)峰運行,在組(zǔ)件和出口端(duān)的波峰之間(jian)可實現零相(xiang)對運動。這一(yi)脫殼區域就(jiu)是實現了去(qù)除闆上的焊(han)料。應提供充(chong)分的傾角,不(bu)産生橋接、毛(mao)刺、拉絲和焊(hàn)球等缺陷。有(yǒu)時,波峰出口(kou)需具有熱風(fēng)流,以确保排(pái)除可能形成(cheng)的橋接。在闆(pan)的底部裝上(shàng)表面貼裝元(yuan)件後,有時,補(bǔ)償焊劑或在(zai)後面形成的(de)“苛刻的波峰(feng)”區域的氣泡(pào),而進行的波(bō)峰整平之前(qián),使用湍流芯(xīn)片波峰。湍流(liú)波峰的高豎(shu)直速度有助(zhu)于保證焊料(liào)與引線或焊(han)盤的接觸。在(zai)整平的層流(liú)波峰後面的(de)振動部分也(yě)可用來消除(chú)氣泡,保證焊(hàn)料實現滿意(yì)的接觸組件(jian)。焊接工作站(zhan)基本上應做(zuo)到:高純度焊(han)料(按标準)、波(bo)峰溫度(230~250℃)、接觸(chù)波峰的總時(shí)間(3~5秒鍾)、印制(zhì)闆浸入波峰(feng)中的深度(50~80%),實(shí)現平行的傳(chuán)送軌道和在(zài)波峰與軌道(dao)平行狀态下(xia)錫鍋中焊劑(ji)含量。
三、焊接(jiē)後的冷卻
      通(tong)常在波峰焊(han)機的尾部增(zeng)設冷卻工作(zuò)站。爲的是限(xian)制銅錫金屬(shu)間化合物形(xíng)成焊點的趨(qū)勢,另一個原(yuán)因是加速組(zu)件的冷卻,在(zai)焊料沒有完(wan)全固化時,避(bì)免闆子移位(wèi)。快速冷卻組(zu)件,以限制敏(min)感元件暴露(lù)于高溫下。然(ran)而,應考慮到(dao)侵蝕性冷卻(què)系統對元件(jiàn)和焊點的熱(re)沖擊的危害(hai)性。一個控制(zhì)良好的“柔和(hé)穩定的”、強制(zhi)氣體冷卻系(xi)統應不會損(sun)壞多數組件(jian)。使用這個系(xi)統的原因有(yǒu)兩個:能夠快(kuai)速處理闆,而(er)不用手夾持(chi),并且可保證(zhèng)組件溫度比(bǐ)清洗溶液的(de)溫度低。人們(men)所關心的是(shi)後一個原因(yīn),其可能是造(zao)成某些焊劑(ji)殘渣起泡的(de)原因。另一種(zhong)現象是有時(shi)會出現與某(mǒu)些焊劑浮渣(zha)産生反應的(de)現象,這樣,使(shi)得殘餘物“清(qīng)洗不掉”。在保(bao)證焊接工作(zuo)站設置的數(shu)據滿足所有(yǒu)的機器、所有(yǒu)的設計、采用(yong)的所有材料(liao)及工藝材料(liao)條件和要求(qiu)方面沒有哪(nǎ)個定式能夠(gòu)達到這些要(yào)求。必須了解(jie)整個工藝過(guo)程中的每一(yi)步操作。結論(lùn)總之,要獲得(dé)好的焊接質(zhi)量,滿足用戶(hù)的需求,必須(xū)控制焊接前(qian)、焊接中的每(měi)一工藝步驟(zhou),因爲SMT的整個(gè)組裝工藝的(de)每一步驟都(dōu)互相關聯、互(hù)相作用,任一(yi)步有問題都(dou)會影内到整(zhěng)體的可靠性(xing)和質量。焊接(jiē)操作也是如(ru)此,所以應嚴(yán)格控制所有(you)的參數、時間(jiān)/溫度、焊料量(liang)、焊劑成分及(ji)傳送速度等(děng)等。對焊接中(zhōng)産生的缺陷(xiàn),應及早查明(ming)起因,進行分(fèn)析,采取相應(yīng)的措施,将影(ying)響質量的各(ge)種缺陷消滅(miè)在萌芽狀态(tài)之中。這樣,才(cai)能保證生産(chǎn)出的産品。
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