搜索
目錄第一章概論第二章焊錫膏與印刷技術第一節錫膏的印刷性能和SMT工藝過程對焊錫膏的技術要求第二節助焊劑的主要種類第三節锡膏使用中常出现的问题及解决方法与回流焊相关的的问题第四節锡膏印刷造成的问题第五節其他原因引出的问题:第六節焊接材料第七節Lead-Free:Yes,but....第八節錫膏的評估第九節制造作業規範和注意事項第三章貼片技術與貼片機第一節貼片機的結構與持性第二節貼片機過程能力指數Cpk的驗證第四章自動光學檢查第一節AOI分類第五章回流焊技術第一節怎樣設定錫膏回流溫度曲線第二節回流焊接工藝的經典PCB溫度曲線第三節MI合金組裝回流焊對PTH的影響參考文獻第一章.概論表面貼裝技術,英文稱之”SurfaceMountTechnology”簡稱SMT,它是將表面貼裝元件貼焊到印帛電路板表面規定位置上的電路裝聯技術.具體地說,就是首先在印制電路板焊盤上涂布錫膏,再將表面貼裝元器件准確在放到涂有錫膏有焊盤上,通過加熱印帛電路板直至焊錫膏熔化,冷卻合便實現了元器件與印刷電路的互聯.1.SMT的優點:1.組裝密度高片式元器件比傳統穿孔元件所占面積和重量都有所減少2.可靠性高片式元器件的可靠性高,器件小而輕,抗震動能力強3.高频持性好片式元器件貼裝牢固,降低寄生電感和寄生電容的影響,提高了電路的高特性4.降低面本5.便于自動化生產2．SMT的工藝流程貼裝元件爐後目檢貼按鍵（插microphone)折板錫膏印刷看板貼條碼回流焊工藝光學檢測爐前目檢2.表面安裝元器件表面裝無源無件,簡稱SMC(SurfaceMountedComponents)有源元件,簡稱SMD(SurfaceMountedDevices)片式電阻的包裝二極管的封裝形式負極負極正極電極第二章焊錫膏與印刷技術隨著電子工業日新月民異有發展,SMT已成為當瓴今電子工業的支柱技術,在SMT所涉及的眾多關鍵技術中,焊接技術是SMT的核心技術,因此,選擇和制備符合SMT要求的焊膏是至關重要的..第一節錫膏的印刷性能和SMT工藝過程對焊錫膏的技術要求１．錫膏的印刷性能：焊錫膏(SolderingPasts)又稱錫膏,焊膏是由錫基合金粉和助焊齊組成的混合物,在目前常用的免清洗型焊膏中,錫基合金粉含量達到80wt%-90wt%,由此可見,錫基合金粉的質量與焊膏質量密切相關SMT所用焊膏需要满足焊點光亮,濕潤性優良,可焊性好,橋連少等技術要求,相應的錫基合金焊粉應具備低的杂質含量,低的氣含量,粒度均勻和形貌呈球型特點.SMT大生產中,首先要求錫膏能順利地,不停地通過錫膏漏板轉移到PCB上,如果錫膏的印刷性能不好,就會堵死漏板上的孔眼,導致生產不能正常行.２．SMT工芑過程對焊錫膏的技術要求:焊錫膏的存儲:0~5C0存放壽命=6個月錫膏印刷:良好漏印性.良好的分別率,一般為10mil,其間距為5mil貼放元件:有一定黏性力,以PCB運送過程中元器件移位回流:1.焊接性能好,焊點周圍無錫珠出現,不府蝕元件及PCB2.元刺激性的氣味無毒害清洗:1對免清洗焊膏其SIR應達到Rs=10欧母2.對活性錫膏應易清洗掉殘留物檢查:焊點光亮,焊錫爬錫充分第二節助焊劑的主要種類1.無機助焊劑無機助焊劑具有高腐蝕性，由無機酸和鹽組成，如鹽酸，氫氟酸，氯化錫，氟化鈉或鉀，和氯化鋅。這些助焊劑能夠去掉鐵和非鐵金屬的氧化膜層，如不銹鋼，鐵鎳鈷合金和鎳鐵，這些用較弱助焊劑都不能錫焊。無機助焊劑一般用於非電子應用，如銅管的銅焊。可是它們有時用於電子工業的鉛鍍錫應用。無機助焊劑由於其潛在的可靠性問題，不應該考慮用於電子裝配(傳統或表面貼裝)。其主要的缺點是有化學活性殘留物，可能引起腐蝕和嚴重的局部失效。2.有機酸助焊劑有機酸(OA)助焊劑比松香助焊劑要強，但比無機助焊劑要弱。在助焊劑活性和可清潔性之間，它提供了一個很好的平衡，特別是如果其固體含量低(1-5%)。這些助焊劑含有極性離子，很容易用極性溶劑去掉，如水。由於它們在水中的可溶性，OA助焊劑是環保上所希望的，雖然免洗助焊劑可能更爲所希望。因爲這類助焊劑不爲政府規範所覆蓋，其化學含量由供應商來控制。可得到的OA助焊劑有使用鹵化物作催化劑的，也有沒有的。有機酸(OA)助焊劑，由於術語“含酸”助焊劑，甚至在傳統裝配上，一般爲人們所回避。可是，甚至所謂非腐蝕性松香助焊劑也含有鹵化物，如果不適當地去掉，都將引起腐蝕。有機酸(OA)助焊劑的使用，在軍用和商業應用的混合裝配(二類和三類)中證明是可行的。人們錯誤地認爲，當波峰焊接二類和三類表面貼片裝配(SMA)板時，必須把OA轉變成基於松香的助焊劑(RA和RMA)。和流行的觀點相反，OA助焊劑也已經在軍事專案中得到成功應用。商業、工業和電訊業的其他一些主流公司，把OA應用于波峰焊接板底膠固的表面貼裝片狀元件。人們已發現，OA助焊劑滿足軍用和商用的清潔度要求。OA助焊劑材料已成功地用作回流焊接引腳穿孔元件中的環形焊接的助焊劑塗層。甚至在通過回流焊接之後，可以很容易地用水清洗。現在，水溶性錫膏被廣泛應用，在過去，它們沒有松香助焊劑那麽粘，但粘性問題一早被解決了。由於使用氯氟化碳(CFC)清洗基於松香的錫膏，産生了環境因素的考慮，水溶性錫膏在要求清潔的應用中，或在由於低殘留或免洗錫膏和助焊劑産生問題的應用中，變得更具有優勢。3.松香助焊劑松香或樹脂是從松樹的樹樁或樹皮中榨取的天然産品。松香的化學成分一批不同於一批，但通用分子式是C19H29COOH。主要由松香酸(70-85%，看産地)和胡椒酸(10-15%)組成。松香含有幾個百分比的不皂化碳水化合物；爲了清除松香助焊劑，必須加入皂化劑(把水皂化的一種鹼性化學物)松香助焊劑主要由從松樹樹脂油榨取和提煉的天然樹脂，松香助焊劑在室溫下不活躍，但加熱到焊接溫度是變得活躍。它們自然呈酸性(每克當量165-170毫克KOH)。它們可溶於許多溶劑，但不溶于水。這就是使用溶劑，半水溶劑或皂化水來清除它們的原因。松香的熔點爲172-175(C(342-347(F)，或剛好在焊錫熔點(183(C)之下。所希望的助焊劑應該在約低於焊接溫度時熔化並變活躍。可是，如果助焊劑在焊接溫度下分解，那將沒有效力。這意味著合成助焊劑可以用於比松香助焊劑更高的溫度，因爲前者的分解溫度較高。一般，松香助焊劑較弱，爲了改進其活躍性(助焊性能)，需要使用鹵化催化劑。松香去氧化物的通用公式：RCO2H+MX=RCO2M+HX此處RCO2H是助焊劑中的松香(較早提到的C19H29COOH)M=錫Sn,鉛Pb或銅CuX=氧化物oxide,氫氧化物hydroxide或碳酸鹽carbonate松香助焊劑也分類爲松香(R)，適度活性松香(RMA)和活性松香(RA)。松香助焊劑的各種類的不同在於催化劑(鹵化物，有機酸，氨基酸，等)的濃度。R和RMA類型一般無腐蝕性，因此安全，R和RMA助焊劑儘管沒有劃分爲免洗，在一些應用中甚至不清洗。當然，沒有清洗，裝配的可靠性要打折扣，因爲在使用環境中，粘性的松香會吸收灰塵和有害污染物。這裏所描述的助焊劑要求清洗。爲了避免清洗，許多公司已經轉移到免洗助焊劑，隨後在作討論。第三節锡膏使用中常出现的问题及解决方法与回流焊相关的的问题一．锡膏使用中常出现的问题现代电子工业中所选用的制程多为免洗工艺，相对水洗和溶剂清洗工艺来讲。由于免清洗焊料在活性上的不足，会出现较多的问题，一般来说出现问题主要是在三方面。第一种是由于回流焊中出现的问题，常见的问题有焊点钝化、焊点没有完全润湿，锡珠和墓碑等。第二种原因是在锡膏的印刷过程引起的，常见的问题有虚焊、桥连、锡珠。同时也涉及多方面复杂的原因如元器件歪曲、锡珠和solderbeading（锡珠）。此外，异常的温度和湿度也会产生一些相关的问题。二．回流焊相关的的问题焊点钝化可以定义为焊点润湿性不足，颜色发灰，表面不平滑且有气孔。造成这种现象的原因是：①回流焊过程中热效能不足②由于助焊剂（膏）活性不足③元器件和线路板连接处有氧化物④焊锡中有杂质解决此问题的方法有：①提高曲线的峰值②防止在回流焊过程中出现震动③加快回流焊后冷却速度④提高锡膏中锡粉合金的纯度１．不浸润这可以定义为在焊点上有部分或全部的焊锡没有溶化。造成这种现象都多个原因：①本身镀层金属是属于特别难焊的合金②浸润区(Soakingzone)太长，预热时间过长使助焊膏先期已挥发完③预热不足使得助焊膏无法发挥活性解决的方法：①与PCB板厂商协商修正镀层的合金②缩短整个回流曲线的时间③提高助焊剂活性或改变助焊剂的类型２．锡珠(SolderBalling)这可定义为在焊点附近有细小的焊锡颗粒，大量的锡珠可能会引起短路，造成功能测试不合格，在水洗工艺中锡珠的问题无须考虑。造成锡珠的原因可能是：①锡膏中含有水分在回流区中水分飞溅带出金属颗粒②不适合的回流曲线也会产生锡珠，曲线升温斜率过大会造成助焊剂溅出③锡膏中锡粉严重氧化造成焊接困难解决方法①选择合适的温度曲线，最初的角度１.5°②尽可能少使锡膏暴露在外面３．墓碑（翘立）1墓碑现象是在焊接后元器件只有一面连接到焊盘上而另一点没有接触焊盘。1产生的原因：①热效能不均匀，焊点熔化速率不同②元器件两个角或焊盘的两点可焊性不均匀③在焊接时锡膏与元器件角之间焊接不充足，这主要是由于温1度和湿度控制不严造成的④在回流焊中元件偏移过大，或焊膏与元件连接面太小解决方法：①适当提高回流曲线的温度②严格控制线路板和元器件的可焊性③严格保持各焊接角的锡膏厚度一致④避免环境发生大的变化⑤在回流中控制元器件的偏移⑥提高元器件角与焊盘上锡膏的之间的压力第四節锡膏印刷造成的问题１．虚焊焊点没有完全连接产生的原因：①锡膏印刷不良，钢网开孔有阻塞②PCB上焊盘与元器件角之间接触点过小③元件与焊盘上锡膏接触不足④线路板设计上的缺陷解决方法：①修改钢网的开孔大小②避免锡膏受到环境异常变化的影响③检查元器件角是否有弯曲等④与线路板供应商联系２．桥连焊点之间有焊锡相连造成短路产生原因：①由于钢网开孔与焊盘有细小偏差，造成锡膏印刷不良有偏差②锡膏量太多可能是钢网开孔比例过大③锡膏塌陷④锡膏印刷后的形状不好成型差⑤回流时间过慢⑥元器件与锡膏接触压力过大解决方法：①选用相对粘度较高的锡膏，一般来说，含量在85—87%之间桥连现象较多，至少合金含量要在90%以上。②调整合适的温度曲线③在回流焊之前检查锡膏与器件接触点是否合适④调整钢网开孔比例（减少10%）与钢网厚度⑤调整贴片时的压力和角度３．锡珠产生原因：①印刷时锡膏偏离焊盘②锡膏与元件角结合不良，相邻焊角间有锡膏相连③锡膏在印刷中有污染解决方法：①过回流焊前检查锡膏印刷是否准确②定期清洗钢网第五節其他原因引出的问题:１．元器件变形，尤其是带有直角的元件，会由于变形而造成在贴片过程中出现问题。２．锡珠（Solderbeading）这种锡珠是指在元件旁边很近的地方出现的锡珠，和Solderballing类似。但是与Solderballing不同，Solderbeading紧贴着元件并且体积要大一些。Chip这种锡珠产生的主要原因是由于锡膏印刷量过多，另外可能是在预热阶段助焊剂变质引起焊接强度下降，元件贴片的压力过大。另外元器件严重氧化尤其是Chip元件，也是造成此种锡珠产生的重要原因。解决方法：①减小钢网厚度和开孔大小②调整温度曲线③减小贴片压力3．锡珠Solderballing锡膏本身如果含有过多的颗粒小的锡粉（一般T3为0.025—0.045mm）,直径为0.025mm的颗粒过多，也会造成生产中锡珠出现，另外印刷过程中刮刀有污物也有可能产生锡珠。这种情况发生时一般要与锡膏生产方联系，控制锡珠颗粒，另外就是定期清洗刮刀。第六節焊接材料焊錫作爲所有三種級別的連接：裸片(die)、包裝(package)和電路板裝配(boardassembly)的連接材料。另外，錫/鉛(tin/lead)焊錫通常用於元件引腳和PCB的表面塗層。考慮到鉛(Pb)在技術上已存在的作用與反作用，焊錫可以分類爲含鉛或不含鉛。現在，已經在無鉛系統中找到可行的、代替錫/鉛材料的、元件和P