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软钎焊接培训焊接资料及同方公司产品的应用TONGFANGTECH焊锡原理•焊接技术概要利用加热或其它方法借助助焊剂的作用使两种金属相互扩散牢固结合在一起的方法称为焊接。电子行业所用的焊接均为钎焊（焊料的熔点小于450℃）。钎焊中起连接作用的金属材料称为焊料。常用焊料为锡铅合金。由于钎锡方法简单，整修焊点、拆换元器件、重新焊接都不困难，使用简单的工具（电烙铁）即可完成，且成本低，易实现自动化等特点，因此，它是使用最早，使用范围最广和当前仍占比例最大的一种焊接方法。随着电子行业的发展，焊接技术也有了不少的更新和发展，例如：波峰焊、回流焊等。电子产品中焊接点的数量有几十个至上百万个，这样多的焊接点，不但装配过程中工程量大，而且每一个焊接点质量都关系着整个产品的使用可靠性，因此每个焊点都应具有一定的机械强度和良好的电气性能。焊接技术不仅关系着整机装配的劳动生产率的高低和生产成本的大小，而且也是电子产品质量的关键。焊锡原理•焊料在焊接过程中起连接作用的金属材料，称为焊料。锡、铅合金状态图•焊料从图中可以看出，只有纯铅（A点），纯锡（C点），易熔合金（共晶点B点）中在单一温度下熔化的。其它配比构成的合金则是在一个温度区域内熔化的，其上限（A-B-C线）称做液相线，下限（A-D-B-E-C线）称做固相线。在两个温度线之间为半液体体区，焊料呈稠糊状。在B点合金不呈半液体状态，可由固体直执着变成液体，这个B点称为共晶点。按共晶点的配比配制的合金称为共晶合金。焊锡原理焊锡原理•焊料中杂质对焊料性能的影响杂质最高容限杂质超标时对焊点性能的影响铜0．300焊料硬而脆，流动性差金0．200焊料呈颗粒状镉0．005焊料疏松易碎锌0．005焊料粗糙呈颗粒状，起霜和多孔的树枝结构铝0．006焊料粘带，起霜多孔锑0．500焊料硬脆铁0．020焊料熔点升高，流动性差砷0．030小气孔，脆性增加铋0．250熔点降低，变脆银0．100失去自然光泽，出现白色颗粒状物镍0．010起泡，形成硬的不溶解化合物焊锡原理•无铅焊锡锡铅共晶焊料是一种传统的钎料，在几十年的使用中积累的丰富经验；它又是一种价格低廉、性能优良的钎料。90年代前，各发达国家没有出台限制铅制品使用的法规，所以无铅钎料的应用还不是迫在眉捷的事情。随着人类对环保意识的大大增强，90年代后期各发达国家相继出台了一系列法规。例如：欧洲国家根据《欧洲电器废弃物指令》（EC-DirectionsonWEEE），从2004年全面禁止使用含铅制品；美国NEMI)NationalElectrinicsandManufacturinglnitiative)无铅软钎料计划中规定到2004年完全禁止使用锡铅软钎料。日本1998年6月起实施的《废弃物处理法》强化了含铅钎料印刷电路板电子束管的填埋标准。由此看出，发达国家起来越强化、有关铅污染的立法。无铅钎料到目前为止沿没有国际通用定义，可借鉴的标准：管道焊接用钎料及钎剂中含量应低于0.2wt%（美国），0.1wt%（欧洲）；在国际标准组织（ISO）提案：电子装联用钎料合金中铅含量应低于0.1wt%。焊锡原理•几种常见的无铅钎料：合金成分Alloycomposition熔点（℃）Meltingpoint抗拉强度(P/Mpa)Tensilestrength延伸率（﹪）Elongation润湿时间(Sec)WettingtineSn-3.5Ag22143451.90Sn-3.5Ag-0.7Cu217-22039311.57Sn-3.1Ag-1.3Cu21750321.53Sn-3.0Ag-0.5Cu217-21937331.58Sn-0.3Ag-0.7Cu216-22725402.02Sn-2.8Ag-1.0Bi-0.5Cu214-21542351.33Sn-2.5Ag-1.0Bi-Cu214-21740271.35Sn-8.0Zn-3.0Bi187-1968324-----Sn-0.7Cu22728342.30SMT锡膏•锡膏/SolderPaste锡膏的基本概念与特性锡膏是由焊料合金粉末与助焊剂/载体系统按照一定比例均匀混合而成的浆状物；1、锡膏的粘度具有流变特性，即在剪切力作用下粘度减小以利于印刷，而印刷之后粘度恢复，从而在再流焊之前起到固定电子元器件的作用；2、在再流焊过程中焊料合金粉末熔化，在助焊剂去除氧化膜的辅助作用下润湿电子元器件外引线端和印刷电路板焊盘金属表面并发生反应，最终形成二者之间的机械连接和电性能连接。SMT锡膏•一.錫膏合金锡膏是由锡铅合金粉末，助焊剂与其它添加剂混合而成的一种能以印刷方式使用的膏状材料。SMT锡膏二、合金属百分比：在SMT制程中，有铅以使用63锡／37铅（锡占锡铅合金重量的百分之六十三，铅占百分之三十七，融点为183℃）为主，也可使用60锡／40铅（融点为183℃-188℃）的锡铅合金。对于含有银的接点，如厚膜混成线路的导体，则使用62锡／36铅／1银（熔点为179℃）的含银合金来焊接。无铅产品以96.5锡／3银／0.5铜为主，出于成本与自身电子产品相结合，也可以选用99锡／0.3银／0.7SMT锡膏•錫膏合金SOLDERALLOYEUSEDFORSOLDERPASTESAlloycompositionMeltingpointUseExamplesofsolderpaste,etcSn63/Pb37183GeneralRMA-010-FP,RMA-10-61A,etcSn62.8/Pb36.8/Ag0.4179/183FormanhattanefectRMA-012-FP,RMA20-21,etcSn46/Pb46/Bi8135/190High-densityconsumersSQL-031S-ZAS-354S,etcSn57/Pb40/Bi3172/178High-densityconsumersSQL-2530Sv-1,etcSn/Ag/Cu(/Bi)220Pb-freeLF-201-19,LF-204-19,etcSMT锡膏•錫膏合金的作用1、锡：提供导电.键接功能.2、铅：降低溶点、改善机械性能、降低表面张力、抗氧化3、铜：增加机械性能、改变焊接强度4、银：降低溶点、增加浸润性和焊接强度及扩展性5、铋：降低溶点、润湿能力强、但焊点比较硬脆SMT锡膏三．金属含量的影响•一般在（８８％－９1％）•金属含量越高．焊接强度越好．上锡越高•金属含量越高．印刷成型越好能有效防止印刷和預热时塌落•金属含量越高．粘度也增大但印刷下锡困难四、锡粉颗粒度大小•颗粒愈圆愈好•颗粒愈小愈均匀愈好(流动性佳,成形佳),但愈小愈容易氧化,•氧化层愈薄愈好SMT锡膏•粒度大小•放大500倍扫描式电子显微镜(SEM)下的焊锡粉形状SMT锡膏•粒度大小的分類SMT锡膏•錫膏重量与体积的关系fluxmetal重量比1090体积比5050V=W/SS:比重SMT锡膏•助焊膏的成份1Solvent(溶剂)2Rosin(松香)3Activator(活化剂)4Thixotropicagent(触变剂)5抗氧化剂SMT锡膏焊膏的助焊剂类型有3种•RA（强活性型）•RAM（弱活型）•R（非活性型）•通常选用RAM型比较合适。助焊剂之功能产生适中黏度才可印刷•清除零件,和PCB焊盘表面之氧化层•减少焊料表面张力以增加焊接性•防止加热过程中再氧化•增加焊接润湿性和活性SMT锡膏•助焊剂化学特性1.化学活性:氧化物直接被助焊剂分离2.热稳定性.3.助焊剂在不同温度下的活性.4.润湿能力.5.扩散率.•溶剂作用将所有助焊剂成份溶解成一均匀稠状.液剂促使助焊膏有一致之活性防止塌陷保湿时间控制黏度控制SMT锡膏•松香作用1、是防止焊接后锡铅表面再被氧化2、防止焊点吸潮提高产品的绝缘性3、防止塌陷4、焊接能力（增加活性）5、残留物之颜色6、ICT测试能力SMT锡膏活性剂作用•清除PCB之焊点与零件脚之氧化物.•防止塌陷•黏滞时间•黏度控制•增加锡膏活性触变剂作用•在防止锡粉与助焊剂分离.•增加锡膏之印刷性防止锡塌之发生.•黏度控制•印刷能力•防止塌陷•气味SMT锡膏•焊锡膏粘度影响因素1、金属含量越高粘度越大．2、金属含量及焊剂相同时，粒度增加时．粘度反而降低．3、锡膏随着温度升高，粘度会下降．4、转速（刮刀速度）越快，粘度会下降．溫度和黏度的关系.•测量温度：15至35℃(每5℃间隔).•因其黏度会因温度而改变，所以有必要控制焊锡膏的工作条件。SMT锡膏•锡膏的选择锡膏的选择则应着注意下列五点：1、锡粒（粉或球）的大小、合金成份规格等，应取决于焊垫与引脚的大小，以及焊点体积与焊接温度等条件２、锡膏中助焊剂的活性与可清洁性如何？３、锡膏之黏度与金属重量比之含量如何？４、由于锡膏印刷之后，贴装零件的黏着力与坍塌性，以及原装开封后可供实际使用时间寿命也均在考虑之内。5、锡膏质量的长期稳定性。SMT锡膏•锡膏保存及使用1、锡膏应存放于冰箱内,未开封的锡膏储存时间不超过6个月,在领用储存时应检查锡膏瓶上的生产日期是否过期;•2、锡膏存放于冰箱内的温度为2-8度由操作员每4小时检查一次锡膏的储存温度,并填写[锡膏储存温度查检表];•3、锡膏冷藏前须填写[锡膏管控表]并贴于锡膏瓶外,并在瓶盖上注明编号,A-D(顺序),01-xx(流水号),如:B02•4、依据先进先出的原则领用锡膏,并填写[锡膏领用管控表在投入使用前,必须先回温4小时,然后放在锡膏搅拌中搅拌３－５分钟.SMT锡膏•锡膏保存及使用５、锡膏使用前的准备：回温、在锡膏回温到室温前切勿拆开容器或搅拌锡膏。一般回温时间约为4~8小时(以自然回温方式)。如未回温完全即使用，锡膏会冷凝空气中的水气，造成锡珠助焊剂飞溅等问题。６、锡膏使用时间不超过12小时，回收隔夜之锡膏最好不要用。SMT锡膏•注重事项储存２~８℃以下可保存六个月室温25±2℃可保存30天.使用前回温至少4~8小时达25℃回温后未使用放回允许一次搅拌3~５min.粘度：150-250rpm（Malcolm粘度计PCU205回转于10rpm）SMT锡膏•注重事项开罐后印刷作业环境温度25±３℃,12小时内用完超时报废使用时建议作业环境温度25±３℃;相对湿度40-60%RH印刷后2小时内过Air-reflow刮除清洗重印SMT锡膏•注重事项1、锡膏的长时间储存须放置在冰箱中，取出使用时应回温到室温使用，可避免空气中的水份冷凝而造成锡膏吸水，可能在高温焊接中造成溅锡。2、每小瓶开封后的锡膏要尽可能的用完。钢板上剩余的锡膏回收不能混储于原装容器．回收空瓶内以待再次使用（24小时内用完）SMT工艺•锡膏印刷（一）SMT工艺•锡膏印刷（二）SMT工艺•（SMT）回流焊接回流焊（SMT）是一种近年来受到重视并且飞速发展的电路组装钎接技术。由于SMD与SMT的发展，回流焊的应用范围日益扩大，其优点逐渐为人们所认识。采用SMT所生产的部品特点有：1、组装密度高，体积小，重量轻；2、具有优异的电性能，由于短引线或无引线，电路寄生参数小，噪声低，高频特性好；3、具有良好的耐机械冲击和耐震动能力；4、表面贴装元件有多种供料方式，由天无引线或短引线，外形规则，适用于自动化生产，宜于实现高效率加工的目标SMT回焊炉•回流炉SMT工艺•回流焊炉结构：SMT工艺•一、热风回流焊回流焊与波峰焊有很大的区别，它所用的焊料为焊锡膏，通过印刷或滴注等方法涂敷在电路板的焊接部位，再在上面放置SMD，然后加热使锡膏熔化（再次流动），湿润待焊接处，实现焊接。目前，回流焊接技术有：热板传导回流焊、红外线福射回流焊、热风对流回流焊、脉冲加热回流焊、激光束加热回流焊等。由于热风回流焊，温度均匀稳定性好，能双面装配，焊接误差率低，生产容量大，适合于大批量生产，这是所有回流焊方法中较有发展前景，使用最普遍的一种。热风对流焊是利用加热器与风扇，使炉膛内空气不断加热并进行对流循环，虽然有部分热量的福射和传导，但主要的传流方法是对流。在回流焊炉内还可以分成若干个温区，分别进得温度控制，以获得合适的温度曲线，必要时可以炉内充氮气（N