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焊接制程

时间:2015-6-4 点击:1843次

焊接制程
1.回流焊的种类
红外线焊接
红外+热风(组合)
气相焊(VPS )
热风焊接
热型芯板(很少采用)
回流焊是 SMT 流程中非常关键的一环,其作用是将焊膏融化,使表面组装元器件与 PCB 板牢固粘接在一起,如不能较好地对其进行控制,将对所生产产品的可靠性及使用热型芯板(很少采用)在较多厂商采用的是热风式回流焊,还有部分先进的或特定场合使用的再流方式,如:热型芯板、白光聚焦、垂直烘炉等。以下将对现在比较流行的热风式回流焊作简单的介绍。

2.热风式回流焊
现在所使用的大多数新式的回流焊接炉,叫做强制对流式热风回流焊炉。它通过内部的风扇,将热空气吹到装配板上或周围。这种炉的一个优点是可以对装配板逐渐地和一致地提供热量,不管零件的颜色和质地。虽然,由于不同的厚度和元件密度,热量的吸收可能不同,但强制对流式炉逐渐地供热,同一 PCB 上的温差没有太大的差别。另外,这种炉可以严格地控制给定温度曲线的高温度和温度速率,其提供了更好的区到区的稳定性,和一个更受控的回流过程。



3.温区分布及各温区功能
热风回流焊过程中,焊膏需经过以下几个阶段,溶剂挥发;助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。一个典型的温度曲线(Profile:指通过回焊炉时,PCB 上
某一焊点的温度随时间变化的曲线)分为预热区、保温区、回流区及冷却区。(见附图)
①预热区:预热区的目的是使 PCB 和元器件预热,达到平衡,同时除去焊膏中的水份、溶剂,以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。升温速率要控制在适当范围内(过快会产生热冲击,如:引起多层陶瓷
电容器开裂、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;过慢则助焊剂 Flux 活性作用),一般规定大升温速率为 4℃/sec,上升速率设定为 1-3℃/sec,ECS 的标准为低于 3℃/sec。
②保温区:指从 120℃升温至 160℃的区域。主要目的是使 PCB 上各元件的温度趋于均匀,尽量减少温差,保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,到保温区结束时,焊盘、锡膏球及元件引脚上的
氧化物应被除去,整个电路板的温度达到均衡。过程时间约 60-120秒,根据焊料的性质有所差异。ECS 的标准为:140-170℃,MAX120sec;
 ③回流区:这一区域里的加热器的温度设置得高,焊接峰值温度视所用锡膏的不同而不同,一般 推荐为锡膏的熔点温度加 20-40℃。此时焊膏中的焊料开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊剂润湿焊盘和元器件。有时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积小且左右对称,一般情况下超过 200℃的时间范围为 30-40sec。ECS 的标准为 Peak Temp.:210-220℃,超过 200℃的时间范围:40±3sec;
 ④冷却区:用尽可能快的速度进行冷却,将有助于得到明亮的焊点并饱满的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致 PAD 的更多分解物进入锡中,产生灰暗毛糙的焊点,甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。降温速率一般为-4℃/sec 以内,冷却至 75℃左右即可,一般情况下都要用离子风扇进行强制冷却。

3.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:指焊接方向,位置,压力,粘合状态等
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

4.回流焊接缺陷分析


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