表面贴装工程SMT介绍-refl.ppt

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1、表面贴装工程,-关于Reflow的介绍,目 录,SMA Introduce,SMT历史,印刷制程,贴装制程,焊接制程,检测制程,质量控制,ESD,再流的方式,Conveyor Speed 的简单检测,测温器以及测温线的简单检测,基本工艺,影响焊接性能的各种因素：,几种焊接缺陷及其解决措施,回流焊接缺陷分析,SMA Introduce,REFLOW,再流的方式：,SMA Introduce,REFLOW,Conveyor Speed 的简单检测：,需要的工具：秒表，米尺，胶带，笔，纸,检测工程：首先，在电脑中设定conveyor speed并且运行系统，使之达到设定速度 其次，打开炉盖，可以看到

2、conveyor。然后，在conveyor上设定一点，做明显的标记。第四，使用秒表测定标记点通过一定距离的时间 最后，距离/时间=速度,用于检测设定的速度与实际的速度间的差异,SMA Introduce,REFLOW,测温器以及测温线的简单检测：,温度计,热开水,需要的工具：温度计，热开水，测试线，测试器,SMA Introduce,REFLOW,热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。,基本工艺：,SMA Introduce,REFLOW,工艺分区：,（一）预热区 目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏

3、中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较 缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容 器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接 区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。,SMA Introduce,REFLOW,目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起 着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金 属氧化物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。,工艺分区：,（二）保温区,SMA Introduce,REFLOW,目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊 剂润湿 焊盘和元器

4、件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对 大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔 点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有 时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区 焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。,（二）再流焊区,工艺分区：,SMA Introduce,REFLOW,影响焊接性能的各种因素：,工艺因素,焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。,焊接工艺的设计,焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙 导带（布线）：形状，导热性，热容量 被焊接物

5、：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等,SMA Introduce,REFLOW,焊接条件,指焊接温度与时间，预热条件，加热，冷却速度 焊接加热的方式，热源的载体的形式（波长，导热速度等）,焊接材料,焊剂：成分，浓度，活性度，熔点，沸点等 焊料：成分，组织，不纯物含量，熔点等 母材：母材的组成，组织，导热性能等 焊膏的粘度，比重，触变性能 基板的材料，种类，包层金属等,影响焊接性能的各种因素：,SMA Introduce,REFLOW,几种焊接缺陷及其解决措施,回流焊中的锡球,回流焊中锡球形成的机理,回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置

6、于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。,SMA Introduce,原因分析与控制方法,以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到 达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实

7、践证明，将预热区温度的上升速度控制在14C/s是较理想的。b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板 开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较 软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种 情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间 大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择 适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。,REFLOW,SMA Introduce,c)如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂 变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命 长一些的

8、焊膏（至少4小时），则会减轻这种影响。d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通 孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变 形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产 过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程 的质量控制。,REFLOW,SMA Introduce,REFLOW,立片问题（曼哈顿现象）,回流焊中立片形成的机理,矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。,SMA Introduce,REFLOW,如何造成元件

9、两端热不均匀：,a)有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在 再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊 限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片 式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183C 液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接 力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限 线，使两端焊盘上 的焊膏同时熔化，形 成均衡的液态表面张力，保持元件位置 不变。,SMA Introduce,在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时

10、，释放出热 量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度 高达217C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受 一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式 元件浮起，从而产生立片现象。我们通过将被焊组件在高低箱内以 145C-150C的温度预热1-2分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热1 分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了立片现象。,c)焊盘设计质量的影响。若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不 一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所 以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件

11、拉直 竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准 规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。,REFLOW,SMA Introduce,REFLOW,细间距引脚桥接问题,导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：a)漏印的焊膏成型不佳；b)印制板上有缺陷的细间距引线制作；c)不恰当的回流焊温度曲线设置等。因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键 工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。,SMA Introduce,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,1.吹孔 BLOWHOLES 焊点中（SOLDER JOINT）所出现的孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或

12、水分快速氧化所致。,调整预热温度，以赶走过多的溶剂。调整锡膏粘度。提高锡膏中金属含量百分比。,问题及原因 对 策,2.空洞 VOIDS 是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度不足，将衍生而致破裂。,调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。增加锡膏的粘度。增加锡膏中金属含量百分比。,SMA Introduce,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,问题及原因 对 策,3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良，助焊剂活性不足，焊垫比接脚大的太多等，情况较严重时甚至

13、会形成碑立。（TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT，或 DRAWBRIGING），尤以质轻的小零件为甚。,改进零件的精准度。改进零件放置的精准度。调整预热及熔焊的参数。改进零件或板子的焊锡性。增强锡膏中助焊剂的活性。改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。不可使焊垫太大。,SMA Introduce,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,问题及原因 对 策,4.缩锡 DEWETTING 零件脚或焊垫的焊锡性不佳。5.焊点灰暗 DULL JINT 可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。6.不沾锡 NON-WETTING 接脚或焊垫之焊锡性太差，或助焊剂活性

14、不足，或热量不足所致。,改进电路板及零件之焊锡性。增强锡膏中助焊剂之活性。防止焊后装配板在冷却中发生震动。焊后加速板子的冷却率。提高熔焊温度。改进零件及板子的焊锡性。增加助焊剂的活性。,SMA Introduce,回流焊接缺陷分析:,REFLOW,问题及原因 对 策,7.焊后断开 OPEN 常发生于J型接脚与焊垫之间，其主要原因是各脚的共面性不好，以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致（焊垫比接脚不容易加热及蓄热）。,改进零件脚之共面性增加印膏厚度，以克服共面性之少许误差。调整预热，以改善接脚与焊垫之间的热差。增加锡膏中助焊剂之活性。减少焊热面积，接近与接脚在受热上的差距。调整熔焊方法。改变合金成份（比如将63/37改成10/90，令其熔融延后，使焊垫也能及时达到所需的热量）。,SMA Introduce,REFLOW,SMA Introduce,REFLOW,SMA Introduce,REFLOW,石碑与回流焊炉以及它的温度曲线之间的关系,