Reflow soldering

1表面安装技术SMTTechnology2焊膏概述焊膏类型焊膏成分粘度助焊剂可靠性测试3焊膏类型中等活性松香RMA(RosinMildlyActivated)水溶性WS(OrganicAcidWaterSoluble)低残留、免洗LR(LowResidue,No-Clean)4焊膏成份金属合金粉末–锡/铅–无铅–高温–低温松香/树脂溶剂活性剂添加剂粉球尺寸–#2(230-400目)–#3(325-500目)–#4(400-635目)5合金17918322129005010015020025030062/36/263/3796.5/3.510/88/2LiquidousDegreesC合金熔点ºc焊条焊丝焊膏成型锡锡铅63Sn/37Pb183√√√√60Sn/40Pb183-190√√√√50Sn/50Pb183-216√√√√40Sn/60Pb183-138√√√√62Sn/36Pb/2Ag179√√√√高温95Sn/5Ag221-245√√√√10Sn/88Pb/2Ag268-302√√√√1Sn/97.5Pb/1.5Ag309√√√√低温16Sn/32Pb/52Bi96√○○√42Sn/58Bi139√○√√43Sn/43Pb/14Bi144-163√√√√无铅96.5Sn/3.5Ag221√○○○99.3Sn/0.7Cu227√√○○SACAlloy95.5Sn/4.0Ag/0.5Cu215-218○○○○96.5Sn/3.0Ag/0.5Cu215-218√○√○96.3Sn/3.0Ag/0.7Cu215-218○○○○Safe-Flo®96.0Sn/2.5Ag/1.0Bi/0.5Cu215○○○○Castin®96.25Sn/2.5Ag/0.75Cu/0.5Sb214-217○○○○7焊粉尺寸75453825010203040506070802mesh3mesh4mesh5meshmicrons8焊粉尺寸TableA%ofSamplebyWeight–NominalSizesLessThan1%LargerThan80%MinimumBetween10%MaximumLessThanType1150Microns150-75Microns20MicronsType275Microns75-45Microns20MicronsType345Microns45-25Microns20MicronsTableB%ofSamplebyWeight–NominalSizesLessThan1%LargerThan90%MinimumBetween10%MaximumLessThanType438Microns38-20Microns20Microns9焊膏助焊剂成份松香其它触变剂活性剂溶剂典型RMA树脂其它触变剂活性剂溶剂典型LR10添加剂卤化物中性有机酸：活化锡铅表面胺类：活化银表面有机酸：高温下配合助焊剂除污氯化胺（RA）溶剂：溶解固化物、活性剂，需有挥发速率及沸点（坍塌、空洞）触变剂：印刷成型润湿剂增黏剂：保持贴片后，REFLOW前黏性防氧化剂：防止焊粉氧化，酚类表面活性剂：降低焊剂表面张力，增加焊剂对焊粉及焊盘的亲润性其它：厂家专利11可靠性及质量测试金属含量锡球粘度SIR(表面阻抗测试)铜镜铬酸银试纸离子含量粘力塌落性可焊性助焊剂导电性酸度（mgKOH/g)卤化物含量12粘度及金属含量焊膏中的金属含量助焊剂的粘度温度焊膏寿命、储存情况预搅拌粘度金属含量以下因素影响粘度：13Brookfield:T-bar探针以固定速度旋转(5rpm)T-bar向下移送流量非线性.粘度受容器尺寸影响较大!14Malcom:螺旋粘度计流量呈线性，受容器影响小AlphaMethod:5,10,15,20,30rpmStudied15焊膏粘力(J-STD-005)渗透深度粘力峰值/g.mm-2焊膏粘力位移慢慢压入焊膏(20mm/min)慢慢从焊膏中拉出(20mm/min)16焊膏润湿性测试50402520151010152025405017锡球测试时间(hrs)湿度(RH%)1.050,75,90%2.050,75,90%3.050,75,90%4.050,75,90%Conv.RMA18识别LOT#和PART#LOT#-103029431=200103=3月02=2号943=设备、操作人员编号PART#-62/36/2UP78/90-3-90合金=62Sn/36Pb/2AgUP78=松香系统90=金属含量3=TypeIIIMetal90=即90X10000cps19焊膏的操作与储存为避免焊膏吸附空气中的水蒸汽，使用前应对焊膏进行回温；回温应在密封的条件下进行至少4小时以上；尽快用完开封后的焊膏；印刷后的焊膏尽快回焊；焊膏应在4-8C的环境下储存。因焊膏中含有铅金属，使用焊膏时要穿适当的防护衣物。20手工焊接烙铁温度–片容-310C〈3mm60W–其他-370C–个别大的400C+50-20C不要用嘴吹吃过水果后一定要洗手，果酸等会影响焊接效果不能擦手霜等化妆品，工作时要洗手21回流焊接焊接设备–红外/对流–强制空气对流–气相–局部回流焊接工艺22红外传导IRSource(Ts)IRSource(Ts)PCB(Tb)TsTb23强制空气回流PCB(Tb)Source(Ts)Ts~TbSource(Ts)Hot-Air(Ts)24温度曲线分段预热区预热二/浸润区回流区冷却区过程时间25Profile分析时间(3)回流区(2)预热2区温度(1)预热区环境温度(4)冷却区26回流焊接阶段焊球熔化，浸润开始溶剂蒸发清除金属氧化层冷却阶段焊料熔化完全表面张力作用050100150200250时间温度C27预热区预热区溶剂开始蒸发.温升应慢一些以避免溶剂爆溅及锡球产生.推荐（RMA）:–温升在不超过每秒2ºc的情况下尽快达到150ºc。28预热:对焊膏的影响低残留，低活性(如:LR725)低残留，高活性(如:LR737)高残留/高活性(如:WS/RMA29预热二区(浸润区)在浸润区,焊膏里的助焊剂被激活。助焊剂浸润将要被焊接的金属及焊料表面。浸润区也被用于平衡PCB板上冷热不均区域的温度。推荐:–温升最大0.5ºc/sec.–在浸润区最大超过130ºc的时间应低于2分钟30回流区在回流区,焊料熔化，其在金属表面的浸润作用开始。在回流区的时间应尽可能的短以避免元器件受到热损伤。温升应尽量慢以避免可能仍存在于熔融焊料里的焊剂爆溅。推荐:–温升最大不超过2ºc/sec.–最高温度在210ºc到235ºc之间。除非板上有对温度敏感的元器件。–保持焊料在液态(超过179/183ºc)下30-80秒。31冷却区在冷却区,PCB很快降到液态温度(179ºc/183ºc)以下.为了避免焊点和元器件之间的热应力，降温一定不能太快。推荐:–降温速率应不超过4ºc/sec.32焊接过程时间过程时间在满足规定温度曲线的情况下应尽量短。总时间由PCB的规模、区域，元器件对温度的敏感程度等因素决定。推荐:–过程时间:4-7分钟33如何得到正确的回流温度曲线确定温度曲线的要素：–PCB层结构/地线层等–PCB尺寸/厚度/材料–PCB上元器件密度–焊盘材料类型–回流炉的类型–焊膏类型–元器件的温度敏感性34选择温度曲线测试点选择测试点时应考虑以下几点:–测试点的选择应尽量分散–大的地线焊盘–元器件密度–元器件材料–元器件尺寸–焊接夹具–热敏感元器件–颜色的选择(适用于红外炉子)35回流焊接缺陷1.没有足够的热量蒸发溶剂2.元器件受到热冲击，焊料飞溅3.助焊剂激活过度，焊料氧化产生4.助焊剂激活不足.5.易产生虚焊、冷焊及焊点表面不光滑6.元器件/PCB板损坏，焊盘脱落TimeTemperature345621温度偏低温度过高36SMTTroubleShooting问题原因解决办法锡珠SolderBall焊膏不良-已氧化，活性不够锡粉过多微粒焊盘上焊膏过多焊膏有水份阻焊膜未固化基板上有残留溶剂放置元件压力过大加热速度太快增强活性减少锡粉微粒降低刮刀压力，缩小模板开孔降低储存及使用焊膏的地方的湿度将基板重新清洗降低压力调整加热曲线桥连Bridging锡膏有塌落现象模板底有锡膏迹元件放置不当或移位加热速度太快过量锡膏模板品质放置元件压力太大增加锡膏的金属含量或粘度减低刮子压力，采用接触式印刷，选用粘度或金属含量较高的锡膏。调整加热曲线缩少模板开孔，减低刮子压力采用激光切割模板，用梯形开孔减低压力37SMTTroubleShooting假焊因印刷问题，引致焊盘上锡膏不够焊锡升上元件脚部(尤其蒸气回流)元件脚水平不一焊盘有阻焊膜,胶水污染物减少锡膏粘度,检查刮子压力及高速回流曲线检查元件检查基板焊膏未熔化回流曲线顶温不够锡膏合金不对增加温度加长回流时间检查锡膏合金熔点受干扰焊点冷却时，基板有振动38SMTTroubleShooting焊锡量不够模板品质不佳锡膏不够模板与基板虚位不够锡膏金属含量不足，如超过摄氏5度/秒回流时间短元件可焊性差刮子速度太快，模板太厚引致锡膏粘在孔壁采用激光切割模板增加开孔阔度，减少刮子压力用金属刮子用接触式印刷检查锡膏加长回流时间退回元件或使用较强助焊剂减低锡膏粘度，用较薄模板焊锡量过多过多锡膏，有关模板设计，锡膏从刮子跌下阻焊膜太厚模板太厚检查模板开孔大小锡膏粘度是否恰当39SMTTroubleShooting塌陷锡膏粘度太低或低于标准锡膏流性不对加入不当的稀释剂室温湿太高模板与基板虚位不足建议开孔阔度/模板厚度大于等于1.5选择适当锡膏选择适当锡膏选用指定助焊膏(PASTEFLUX)虚位应超过模板厚度的1.5倍针孔堵塞针孔受锡膏堵塞锡膏---用较细的锡粉,减低粘度,减低金属含量,增加针孔径及气压,改善针筒设计元件有裂痕过多焊锡加热速度太快，如超过摄氏5度/秒检查模板开孔大小锡膏粘度是否恰当碑立