1. 為什麼在焊接過程中使用免清洗焊錫絲,焊渣會減少很多
錫焊技術要點
作為一種操作技術,手工錫焊主要是通過實際訓練才能掌握,但是遵循基本的原則,學習前人積累的經驗,運用正確的方法,可以事半功倍地掌握操作技術。以下各點對學習焊接技術是必不可少地。
錫焊基本條件
1. 焊件可焊性
不是所有的材料都可以用錫焊實現連接的,只有一部分金屬有較好可焊性(嚴格的說應該是可以錫焊的性質),才能用錫焊連接。一般銅及其合金,金,銀,鋅,鎳等具有較好可焊性,而鋁,不銹鋼,鑄鐵等可焊性很差,一
般需採用特殊焊劑及方法才能錫焊。
2. 焊料合格
鉛錫焊料成分不合規格或雜質超標都會影響焊錫質量,特別是某些雜質含量,例如鋅,鋁,鎘等,即使是0.001%的含量也會明顯影響焊料潤濕性和流動性,降低焊接質量。再高明的廚師也無法用劣質的原料加工出美味佳餚,這個道理是顯而易見的。
3. 焊劑合適
焊接不同的材料要選用不同的焊劑,即使是同種材料,當採用焊接工藝不同時也往往要用不同的焊劑,例如手工烙鐵焊接和浸焊,焊後清洗與不清洗就需採用不同的焊劑。對手工錫焊而言,採用松香和活性松香能滿足大部分電子產品裝配要求。還要指出的是焊劑的量也是必須注意的,過多,過少都不利於錫焊。
4. 焊點設計合理
合理的焊點幾何形狀,對保證錫焊的質量至關重要,如圖一(a)所示的接點由於鉛錫料強度有限,很難保證焊點足夠的強度,而圖一(b)的接頭設計則有很大改善。圖二表示印製板上通孔安裝元件引線與孔尺寸不同時對焊接質量的影響。
手工錫焊要點
以下幾個要點是由錫焊機理引出並被實際經驗證明具有普遍適用性。
1. 掌握好加熱時間
錫焊時可以採用不同的加熱速度,例如烙鐵頭形狀不良,用小烙鐵焊大焊件時我們不得不延長時間以滿足錫料溫度的要求。在大多數情況下延長加熱時間對電子產品裝配都是有害的, 這是因為
(1) 焊點的結合層由於長時間加熱而超過合適的厚度引起焊點性能劣化。
(2) 印製板,塑料等材料受熱過多會變形變質。
(3) 元器件受熱後性能變化甚至失效。
(4) 焊點表面由於焊劑揮發,失去保護而氧化。
結論:在保證焊料潤濕焊件的前提下時間越短越好。
2. 保持合適的溫度
如果為了縮短加熱時間而採用高溫烙鐵焊校焊點,則會帶來另一方面的問題:焊錫絲中的焊劑沒有足夠的時間
在被焊面上漫流而過早揮發失效;焊料熔化速度過快影響焊劑作用的發揮;由於溫度過高雖加熱時間短也造成過熱現象。
結論:保持烙鐵頭在合理的溫度范圍。一般經驗是烙鐵頭溫度比焊料熔化溫度高50℃較為適宜。
理想的狀態是較低的溫度下縮短加熱時間,盡管這是矛盾的,但在實際操作中我們可以通過操作手法獲得令人滿意的解決方法。
3. 用烙鐵頭對焊點施力是有害的
烙鐵頭把熱量傳給焊點主要靠增加接觸面積,用烙鐵對焊點加力對加熱是徒勞的。很多情況下會造成被焊件的損傷,例如電位器,開關,接插件的焊接點往往都是固定在塑料構件上,加力的結果容易造成原件失效。
錫焊操作要領
1. 焊件表面處理
手工烙鐵焊接中遇到的焊件是各種各樣的電子零件和導線,除非在規模生產條件下使用「保險期」內的電子元件,一般情況下遇到的焊件往往都需要進行表面清理工作,去除焊接面上的銹跡,油污,灰塵等影響焊接質量的雜質。手工操作中常用機械刮磨和酒精,丙酮擦洗等簡單易行的方法。
2. 預焊
預焊就是將要錫焊的元器件引線或導電的焊接部位預先用焊錫潤濕,一般也稱為鍍錫,上錫,搪錫等。稱預焊是准確的,因為其過程合機理都是錫焊的全過程——焊料潤濕焊件表面,靠金屬的擴散形成結合層後而使焊件表面「鍍」上一層焊錫。
預焊並非錫焊不可缺少的操作,但對手工烙鐵焊接特別是維修,調試,研製工作幾乎可以說是必不可少的。
3. 不要用過量的焊劑
適量的焊劑是必不可缺的,但不要認為越多越好。過量的松香不僅造成焊後焊點周圍需要清洗的工作量,而且延長了加熱時間(松香融化,揮發需要並帶走熱量),降低工作效率;而當加熱時間不足時又容易夾雜到焊錫中形成「夾渣」缺陷;對開關元件的焊接,過量的焊劑容易流到觸點處,從而造成接觸不良。
合適的焊劑量應該是松香水僅能浸濕將要形成的焊點,不要讓松香水透過印製板流到元件面或插座孔里(如IC插座)。對使用松香芯的焊絲來說,基本不需要再塗焊劑。
4. 保持烙鐵頭的清潔
因為焊接時烙鐵頭長期處於高溫狀態,又接觸焊劑等受熱分解的物質,其表面很容易氧化而形成一層黑色雜質,這些雜質幾乎形成隔熱層,使烙鐵頭失去加熱作用。因此要隨時在烙鐵架上蹭去雜質。用一塊濕布或濕海綿隨時擦烙鐵頭,也是常用的方法。
5. 加熱要靠焊錫橋
非流水線作業中,一次焊接的焊點形狀使多種多樣的,我們不可能不斷換烙鐵頭。要提高烙鐵頭加熱的效率,需要形成熱量傳遞的焊錫橋。所謂焊錫橋,就是靠烙鐵上保留少量焊錫作為加熱時烙鐵頭與焊件之間傳熱的橋梁。
顯然由於金屬液的導熱效率遠高於空氣,而使焊件很快被加熱到焊接溫度,如圖四。應注意作為焊錫橋的錫保留量不可過多。
6. 焊錫量要合適
過量的焊錫不但毫無必要地消耗了較貴的錫,而且增加了焊接時間,相應降低了工作速度。更為嚴重的是在高密度的電路中,過量的錫很容易造成不易察覺的短路。
但是焊錫過少不能形成牢固的結合,降低焊點強度,特別是在板上焊導線時,焊錫不足往往造成導線脫落。
7. 焊件要牢固
在焊錫凝固之前不要使焊件移動或振動,特別使用鑷子夾住焊件時一定要等焊錫凝固再移去鑷子。這是因為焊錫凝固過程是結晶過程,根據結晶理論,在結晶期間受到外力(焊件移動)會改變結晶條件,導致晶體粗大,造成所謂「冷焊」。外觀現象是表面無光澤呈豆渣狀;焊點內部結構疏鬆,容易有氣隙和裂隙,造成焊點強度降低,導電性能差。因此,在焊錫凝固前一定要保持焊件靜止,實際操作時可以用各種適宜的方法將焊件固定,或使用可靠的夾持措施。
8. 烙鐵撤離有講究
烙鐵處理要及時,而且撤離時的角度和方向對焊點形成有一定關系。
撤烙鐵時輕輕旋轉一下,可保持焊點適當的焊料,這需要在實際操作中體會。
焊劑
① 助焊劑
助焊劑一般可分為無機助焊劑、有機助焊劑和樹脂助焊劑,能溶解去處金屬表面的氧化物,並在焊接加熱時包圍金屬的表面,使之和空氣隔絕,防止金屬在加熱時氧化;可降低熔融焊錫的表面張力,有利於焊錫的濕潤。
② 阻焊劑
限制焊料只在需要的焊點上進行焊接,把不需要焊接的印製電路板的板面部分覆蓋起來,保護面板使其在焊接時受到的熱沖擊小,不易起泡,同時還起到防止橋接、拉尖、短路、虛焊等情況。
使用焊劑時,必須根據被焊件的面積大小和表面狀態適量施用,用量過小則影響焊接質量,用量過多,焊劑殘渣將會腐蝕元件或使電路板絕緣性能變差。
對焊接點的基本要求
1 、焊點要有足夠的機械強度,保證被焊件在受振動或沖擊時不致脫落、松動。不能用過多焊料堆積,這樣容易造成虛焊、焊點與焊點的短路。
2 、焊接可靠,具有良好導電性,必須防止虛焊。虛焊是指焊料與被焊件表面沒有形成合金結構。只是簡單地依附在被焊金屬表面上。
3 、焊點表面要光滑、清潔,焊點表面應有良好光澤,不應有毛刺、空隙,無污垢,尤其是焊劑的有害殘留物質,要選擇合適的焊料與焊劑。
手工焊接的基本操作方法
" 焊前准備
准備好電烙鐵以及鑷子、剪刀、斜口鉗、尖嘴鉗、焊料、焊劑等工具,將電烙鐵及焊件搪錫,左手握焊料,右手握電烙鐵,保持隨時可焊狀態。
" 用烙鐵加熱備焊件。
" 送入焊料,熔化適量焊料。
" 移開焊料。
" 當焊料流動覆蓋焊接點,迅速移開電烙鐵。
掌握好焊接的溫度和時間。在焊接時,要有足夠的熱量和溫度。如溫度過低,焊錫流動性差,很容易凝固,形成虛焊;如溫度過高,將使焊錫流淌,焊點不易存錫,焊劑分解速度加快,使金屬表面加速氧化,並導致印製電路板上的焊盤脫落。尤其在使用天然松香作助焊劑時,錫焊溫度過高,很易氧化脫皮而產生炭化,造成虛焊。
鋁件的錫焊方法
鋁極易氧化,表面通常覆蓋著一層氧化鋁薄膜,即使焊接前是、颳去這層薄膜,但由於焊接時烙鐵的高溫,使焊接面又迅速生成一層氧化膜,使刮出的新面不與空氣接觸,那麼就可以使錫附著在鋁上了。下面介紹兩種錫焊鋁件的方法。
1、先將鋁件焊接面用砂紙打光,放一些松香和鐵粉。用功率60W以上的烙鐵,沾上足量的焊錫,放在焊接面上用力摩擦。由於鐵粉的作用,把氧化層磨掉,錫就附著在鋁表面上了。趁錫未凝固時,用布將焊面和烙鐵上的鐵粉擦去,就可以按普通方法進行焊接了。
2、在要焊接的鋁線或鋁板的焊面上,塗一層硝酸汞溶液。由於化學作用,在鋁表面生成一層鋁汞合金,用水沖洗後即可焊接。剛焊上去的錫是焊在鋁汞合金上的,焊接強度不高。因此焊接時要用100W大烙鐵,焊鐵頭多在焊面上停留,使汞在鋁中擴散,錫能牢固地與鋁基體焊在一起,加強焊接強度。
2. 免洗助焊劑怎麼配製
免清洗是指在電子裝聯生產中採用低固態含量、無腐蝕性的助焊劑,在惰性氣體環境下焊接,焊後電路板上的殘留物極微、無腐蝕,且具有極高的表面絕緣電阻(SIR),一般情況下不需要清洗既能達到離子潔凈度的標准(美軍標MIL-P-228809離子污染等級劃分為:一級≤1.5ugNaCl/cm2無污染;二級≤1.5~5.0ugNACl/cm2質量高;三級≤5.0~10.0ugNaCl/cm2符合要求;四級>10.0ugNaCl/cm2不幹凈),可直接進入下道工序的工藝技術。 必須指出的是「免清洗」與「不清洗」是絕對不同的2個概念,所謂「不清洗」是指在電子裝聯生產中採用傳統的松香助焊劑(RMA)或有機酸助焊劑,焊接後雖然板面留有一定的殘留物,但不用清洗也能滿足某些產品的質量要求,如家用電子產品、專業聲視設備、低成本辦公設備等產品,它們生產時通常是「不清洗」的,但絕對不是「免清洗」。
3. 怎樣才能實現焊接 焊接學
焊接焊接是被焊工件的材質(同種或異種),通過加熱或加壓或兩者並用,並且用或不用填充材料,使工件的材質達到原子間的建和而形成永久性連接的工藝過程。
焊接過程中,工件和焊料熔化形成熔融區域,熔池冷卻凝固後便形成材料之間的連接。這一過程中,通常還需要施加壓力。焊接的能量來源有很多種,包括氣體焰、電弧、激光、電子束、摩擦和超聲波等。19世紀末之前,唯一的焊接工藝是鐵匠沿用了數百年的金屬鍛焊。最早的現代焊接技術出現在19世紀末,先是弧焊和氧燃氣焊,稍後出現了電阻焊。20世紀早期,隨著第一次和第二次世界大戰開戰,對軍用器材廉價可靠的連接方法需求極大,故促進了焊接技術的發展。今天,隨著焊接機器人在工業應用中的廣泛應用,研究人員仍在深入研究焊接的本質,繼續開發新的焊接方法,以進一步提高焊接質量。
4. 怎麼實現高質量焊接
高質量焊接除了和焊工本身技術相關外,還和電焊時使用的設備有關,比如說電焊面罩對電焊好壞就起著至關重要的作用。傳統電焊面罩一般採用普通黑玻璃鏡片,在起弧過程中的盲焊、裸焊不可避免。同時,這種黑玻璃鏡片只能吸收焊接發生的強光,無法過濾焊接時大量產生的紅外線,紫外線,從而形成二次輻射。現在多採用自動變光電焊面罩,類似3M防護系列等,再搭配上3M呼吸器能更好地保護作業者。
5. 電路板焊接的工藝技術原理
BGA焊接採用的迴流焊的原理。這里介紹一下錫球在焊接過程中的迴流機理。
當錫球至於一個加熱的環境中,錫球迴流分為三個階段: 首先,用於達到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發,溫度上升必需慢(大約每秒5° C),以限制沸騰和飛濺,防止形成小錫珠,還有,一些元件對內部應力比較敏感,如果元件外部溫度上升太快,會造成斷裂。
助焊劑(膏)活躍,化學清洗行動開始,水溶性助焊劑(膏)和免洗型助焊劑(膏)都會發生同樣的清洗行動,只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學上的錫焊點要求「清潔」的表面。
當溫度繼續上升,焊錫顆粒首先單獨熔化,並開始液化和表面吸錫的「燈草」過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋,並開始形成錫焊點。 冷卻階段,如果冷卻快,錫點強度會稍微大一點,但不可以太快否則會引起元件內部的溫度應力。
6. 在SMT製程中使用免洗焊錫絲的優勢有哪些
用錫焊接物件時,必須用硫酸或焊錫膏擦在要焊接的表面,目的是用來清洗焊接表面,這樣才能使用焊錫。免清洗焊錫絲就是這種焊錫絲內已經裝進了松香等物,在焊接過程中沒有必要在使用焊錫膏等。這樣給消費者方便操作。
還有,免洗焊錫絲擁有松香型焊錫絲的同樣性能,焊錫都能流過金屬化孔。而且焊點清晰,沒有阻擋層,相比於松香型助焊劑會有一層深黃色的松香凝聚物來遮蓋焊點,這也是一大優勢。而且松香型焊錫絲具有腐蝕性。
7. 免洗助焊劑潤濕力怎樣
助焊劑(flux):在焊接工藝中能幫助和促進焊接過程,同時具有保護作用、阻止氧化反應的化學物質。助焊劑可分為固體、液體和氣體。主要有「輔助熱傳導」、「去除氧化物」、「降低被焊接材質表面張力」、「去除被焊接材質表面油污、增大焊接面積」、「防止再氧化」等幾個方面,在這幾個方面中比較關鍵的作用有兩個就是:「去除氧化物」與「降低被焊接材質表面張力」。
助焊劑的作用
助焊劑中的主要起作用成分是松香,松香在260攝氏度左右會被錫分解,因此錫槽溫度不要太高. 助焊劑是一種促進焊接的化學物質。在焊錫中,它是一種不可缺少的輔助材料,其作用極為重要。
(1)溶解被焊母材表面的氧化膜
在大氣中,被焊母材表面總是被氧化膜覆蓋著,其厚度大約為2×10-9~2×10-8m。在焊接時,氧化膜必然會阻止焊料對母材的潤濕,焊接就不能正常進行,因此必須在母材表面塗敷助焊劑,使母材表面的氧化物還原,從而達到消除氧化膜的目的。
(2)防止被焊母材的再氧化
母材在焊接過程中需要加熱,高溫時金屬表面會加速氧化,因此液態助焊劑覆蓋在母材和焊料的表面可防止它們氧化。
(3)降低熔融焊料的表面張力
熔融焊料表面具有一定的張力,就像雨水落在荷葉上,由於液體的表面張力會立即聚結成圓珠狀的水滴。熔融焊料的表面張力會阻止其向母材表面漫流,影響潤濕的正常進行。當助焊劑覆蓋在熔融焊料的表面時,可降低液態焊料的表面張力,使潤濕性能明顯得到提高。 (4)保護焊接母材表面的作用 被焊材料在焊接過程中已破壞了原本的表面保護層。好的助焊劑在焊完之後,並迅速恢復到保護焊材的作用。
助焊劑的種類繁多,一般可分為無機系列、有機系列和樹脂系列。
(1)無機系列助焊劑
無機系列助焊劑的化學作用強,助焊性能非常好,但腐蝕作用大,屬於酸性焊劑。因為它溶解於水,故又稱為水溶性助焊劑,它包括無機酸和無機鹽2類。 含有無機酸的助焊劑的主要成分是鹽酸、氫氟酸等,含有無機鹽的助焊劑的主要成分是氯化鋅、氯化銨等,它們使用後必須立即進行非常嚴格的清洗,因為任何殘留在被焊件上的鹵化物都會引起嚴重的腐蝕。這種助焊劑通常只用於非電子產品的焊接,在電子設備的裝聯中嚴禁使用這類無機系列的助焊劑。
(2)有機系列助焊'
8. 什麼是免洗焊
用普通焊錫絲焊接後,焊點邊緣有較多松香殘留,線路板上的焊點間絕緣電阻會降低,要求較高的需要用洗板水清洗,免洗焊錫絲焊接後殘留極少,無需清洗。
9. 迴流焊工作原理
由於電子產品PCB板不斷小型化的需要,出現了片狀元件,傳統的焊接方法已不能適應需要。首先在混合集成電路板組裝中採用了迴流焊工藝,組裝焊接的元件多數為片狀電容、片狀電感,貼裝型晶體管及二極體等。隨著SMT整個技術發展日趨完善,多種貼片元件(SMC)和貼裝器件(SMD)的出現,作為貼裝技術一部分的迴流焊工藝技術及設備也得到相應的發展,其應用日趨廣泛,幾乎在所有電子產品領域都已得到應用,而迴流焊技術,圍繞著設備的改進也經歷以下發展階段。
編輯本段熱板傳導迴流焊
這類迴流焊爐依靠傳送帶或推板下的熱源加熱,通過熱傳導的方式加熱基板上的元件,用於採用陶瓷(Al2O3)基板厚膜電路的單面組裝,陶瓷基板上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量,其結構簡單,價格便宜。我國的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進過此類設備。 迴流焊外觀
編輯本段紅外線輻射迴流焊:
此類迴流焊爐也多為傳送帶式,但傳送帶僅起支托、傳送基板的作用,其加熱方式主要依紅外線熱源以輻射方式加熱,爐膛內的溫度比前一種方式均勻,網孔較大,適於對雙面組裝的基板進行迴流焊接加熱。這類迴流焊爐可以說是迴流焊爐的基本型。在我國使用的很多,價格也比較便宜。
編輯本段紅外加熱風(Hot air)迴流焊:
這類迴流焊爐是在IR爐的基礎上加上熱風使爐內溫度更均勻,單純使用紅外輻射加熱時,人們發現在同樣的加熱環境內,不同材料及顏色吸收熱量是不同的,即(1)式中Q值是不同的,因而引起的溫升ΔT也不同,例如IC等SMD的封裝是黑色的酚醛或環氧,而引線是白色的金屬,單純加熱時,引線的溫度低於其黑色的SMD本體。加上熱風後可使溫度更均勻,而克服吸熱差異及陰影不良情況,IR + Hot air的迴流焊爐在國際上曾使用得很普遍。
編輯本段充氮(N2)迴流焊:
隨著組裝密度的提高,精細間距(Fine pitch)組裝技術的出現,產生了充氮迴流焊工藝和設備,改善了迴流焊的質量和成品率,已成為迴流焊的發展方向。氮氣迴流焊有以下優點: (1) 防止減少氧化 (2) 提高焊接潤濕力,加快潤濕速度 (3) 減少錫球的產生,避免橋接,得到列好的焊接質量 得到列好的焊接質量特別重要的是,可以使用更低活性助焊劑的錫膏,同時也能提高焊點的性能,減少基材的變色,但是它的缺點是成本明顯的增加,這個增加的成本隨氮氣的用量而增加,當你需要爐內達到1000ppm含氧量與50ppm含氧量,對氮氣的需求是有天壤之別的。現在的錫膏製造廠商都在致力於開發在較高含氧量的氣氛中就能進行良好的焊接的免洗焊膏,這樣就可以減少氮氣的消耗。 對於中迴流焊中引入氮氣,必須進行成本收益分析,它的收益包括產品的良率,品質的改善,返工或維修費的降低等等,完整無誤的分析往往會揭示氮氣引入並沒有增加最終成本,相反,我們卻能從中收益。 在目前所使用的大多數爐子都是強制熱風循環型的,在這種爐子中控制氮氣的消耗不是容易的事。有幾種方法來減少氮氣的消耗量,減少爐子進出口的開口面積,很重要的一點就是要用隔板,卷簾或類似的裝置來阻擋沒有用到的那部分進出口的空間,另外一種方式是利用熱的氮氣層比空氣輕且不易混合的原理,在設計爐的時候就使得加熱腔比進出口都高,這樣加熱腔內形成自然氮氣層,減少了氮氣的補償量並維護在要求的純度上。
編輯本段雙面迴流焊
雙面PCB已經相當普及,並在逐漸變得復那時起來,它得以如此普及,主要原因是它給設計者提供了極為良好的彈性空間,從而設計出更為小巧,緊湊的低成本的產品。到今天為止,雙面板一般都有通過迴流焊接上面(元件面),然後通過波峰焊來焊接下面(引腳面)。目前的一個趨勢傾向於雙面迴流焊,但是這個工藝製程仍存在一些問題。大板的底部元件可能會在第二次迴流焊過程中掉落,或者底部焊接點的部分熔融而造成焊點的可靠性問題。 已經發現有幾種方法來實現雙面迴流焊:一種是用膠來粘住第一面元件,那當它被翻過來第二次進入迴流焊時元件就會固定在位置上而不會掉落,這個方法很常用,但是需要額外的設備和操作步驟,也就增加了成本。第二種是應用不同熔點的焊錫合金,在做第一面是用較高熔點的合金而在做第二面時用低熔點的合金,這種方法的問題是低熔點合金選擇可能受到最終產品的工作溫度的限制,而高熔點的合金則勢必要提高迴流焊的溫度,那就可能會對元件與PCB本身造成損傷。對於大多數元件,熔接點熔錫表面張力足夠抓住底部元件話形成高可靠性的焊點,元件重量與引腳面積之比是用來衡量是否能進行這種成功焊接一個標准,通常在設計時會使用30g/in2這個標准,第三種是在爐子低部吹冷風的方法,這樣可以維持PCB底部焊點溫度在第二次迴流焊中低於熔點。但是潛在的問題是由於上下面溫差的產生,造成內應力產生,需要用有效的手段和過程來消除應力,提高可靠性。 以上這些製程問題都不是很簡單的。但是它們正在被成功解決之中。勿容置疑,在未來的幾年,雙面板會斷續在數量上和復雜性性上有很大發展。
編輯本段通孔迴流焊
通孔迴流焊有時也稱作分類元件迴流焊,正在逐漸興起。它可以去除波峰焊環節,而成為PCB混裝技術中的一個工藝環節。一個最大的好處就是可以在發揮表面貼裝製造工藝的優點的同時使用通孔插件來得到較好的機械聯接強度。對於較大尺寸的PCB板的平整度不能夠使所有表面貼裝元器件的引腳都能和焊盤接觸,同時,就算引腳和焊盤都能接觸上,它所提供的機械強度也往往是不夠大的,很容易在產品的使用中脫開而成為故障點。 盡管通孔迴流焊可發取得償還好處,但是在實際應用中仍有幾個缺點,錫膏量大,這樣會增加因助焊劑的揮了冷卻而產生對機器污染的程度,需要一個有效的助焊劑殘留清除裝置。另外一點是許多連接器並 沒有設計成可以承受迴流焊的溫度,早期基於直接紅外加熱的爐子已不能適用,這種爐子缺少有效的熱傳遞效率來處理一般表面貼裝元件與具有復雜幾何外觀的通孔連接器同在一塊PCB上的能力。只有大容量的具有高的熱傳遞的強制對流爐子,才有可能實現通孔迴流,並且也得到實踐證明,剩下的問題就是如何保證通孔中的錫膏與元件腳有一個適當的迴流焊溫度曲線。隨著工藝與元件的改進,通孔迴流焊也會越來越多被應用。 影響迴流焊工藝的因素很多,也很復雜,需要工藝人員在生產中不斷研究探討,將從多個方面來進行探討。
溫度曲線的建立
溫度曲線是指SMA通過迴流爐時,SMA上某一點的溫度隨時間變化的曲線。溫度曲線提供了一種直觀的方法,來分析某個元件在整個迴流焊過程中的溫度變化情況。這對於獲得最佳的可焊性,避免由於超溫而對元件造成損壞,以及保證焊接質量都非常有用。溫度曲線採用爐溫測試儀來測試,目前市面上有很多種爐溫測試儀供使用者選擇。
預熱段
該區域的目的是把室溫的PCB盡快加熱,以達到第二個特定目標,但升溫速率要控制在適當范圍以內,如果過快,會產生熱沖擊,電路板和元件都可能受損;過慢,則溶劑揮發不充分,影響焊接質量。由於加熱速度較快,在溫區的後段SMA內的溫差較大。為防止熱沖擊對元件的損傷,一般規定最大速度為4℃/s。然而,通常上升速率設定為1-3℃/s。典型的升溫速率為2℃/s。
保溫段
保溫段是指溫度從120℃-150℃升至焊膏熔點的區域。其主要目的是使SMA內各元件的溫度趨於穩定,盡量減少溫差。在這個區域里給予足夠的時間使較大元件的溫度趕上較小元件,並保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發。到保溫段結束,焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去,整個電路板的溫度達到平衡。應注意的是SMA上所有元件在這一段結束時應具有相同的溫度,否則進入到迴流段將會因為各部分溫度不均產生各種不良焊接現象。
迴流段
在這一區域里加熱器的溫度設置得最高,使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在迴流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同,一般推薦為焊膏的熔點溫度加上20-40℃。對於熔點為183℃的63Sn/37Pb焊膏和熔點為179℃的Sn62/Pb36/Ag2焊膏,峰值溫度一般為210-230℃,再流時間不要過長,以防對SMA造成不良影響。理想的溫度曲線是超過焊錫熔點的「尖端區」覆蓋的面積最小。
冷卻段
這段中焊膏內的鉛錫粉末已經熔化並充分潤濕被連接表面,應該用盡可能快的速度來進行冷卻,這樣將有助於得到明亮的焊點並有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致電路板的更多分解而進入錫中,從而產生灰暗毛糙的焊點。在極端的情形下,它能引起沾錫不良和減弱焊點結合力。冷卻段降溫速率一般為3-10℃/s,冷卻至75℃即可。
橋聯
焊接加熱過程中也會產生焊料塌邊,這個情況出現在預熱和主加熱兩種場合,當預熱溫度在幾十至一網路范圍內,作為焊料中成分之一的溶劑即會降低粘度而流出,如果其流出的趨勢是十分強烈的,會同時將焊料顆粒擠出焊區外的含金顆粒,在熔融時如不能返回到焊區內,也會形成滯留的焊料球。 除上面的因素外,SMD元件端電極是否平整良好,電路線路板布線設計與焊區間距是否規范,阻焊劑塗敷方法的選擇和其塗敷精度等都會是造成橋聯的原因。
立碑(曼哈頓現象)
片式元件在遭受急速加熱情況下發生的翹立,這是因為急熱使元件兩端存在溫差,電極端一邊的焊料完全熔融後獲得良好的濕潤,而另一邊的焊料未完全熔融而引起濕潤不良,這樣促進了元件的翹立。因此,加熱時要從時間要素的角度考慮,使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布,避免急熱的產生。 防止元件翹立的主要因素有以下幾點: ①選擇粘接力強的焊料,焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高; ②元件的外部電極需要有良好的濕潤性和濕潤穩定性。推薦:溫度40℃以下,濕度70%RH以下,進廠元件的使用期不可超過6個月; ③採用小的焊區寬度尺寸,以減少焊料熔融時對元件端部產生的表面張力。另外可適當減小焊料的印刷厚度,如選用100μm; ④焊接溫度管理條件設定也是元件翹立的一個因素。通常的目標是加熱要均勻,特別在元件兩連接端的焊接圓角形成之前,均衡加熱不可出現波動。
潤濕不良
潤濕不良是指焊接過程中焊料和電路基板的焊區(銅箔)或SMD的外部電極,經浸潤後不生成相互間的反應層,而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區表面受到污染或沾上阻焊劑,或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物、錫的表面有氧化物都會產生潤濕不良。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過0.005%以上時,由於焊劑的吸濕作用使活化程度降低,也可發生潤濕不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適的焊料,並設定合理的焊接溫度曲線。 無鉛焊接的五個步驟: 1選擇適當的材料和方法 在無鉛焊接工藝中,焊接材料的選擇是最具挑戰性的。因為對於無鉛焊接工藝來說,無鉛焊料、焊膏、助焊劑等材料的選擇是最關鍵的,也是最困難的。在選擇這些材料時還要考慮到焊接元件的類型、線路板的類型,以及它們的表面塗敷狀況。選擇的這些材料應該是在自己的研究中證明了的,或是權威機構或文獻推薦的,或是已有使用的經驗。把這些材料列成表以備在工藝試驗中進行試驗,以對它們進行深入的研究,了解其對工藝的各方面的影響。 對於焊接方法,要根據自己的實際情況進行選擇,如元件類型:表面安裝元件、通孔插裝元件;線路板的情況;板上元件的多少及分布情況等。對於表面安裝元件的焊接,需採用迴流焊的方法;對於通孔插裝元件,可根據情況選擇波峰焊、浸焊或噴焊法來進行焊接。波峰焊更適合於整塊板(大型)上通孔插裝元件的焊接;浸焊更適合於整塊板(小型)上或板上局部區域通孔插裝元件的焊接;局噴焊劑更適合於板上個別元件或少量通孔插裝元件的焊接。另外,還要注意的是,無鉛焊接的整個過程比含鉛焊料的要長,而且所需的焊接溫度要高,這是由於無鉛焊料的熔點比含鉛焊料的高,而它的浸潤性又要差一些的緣故。 在焊接方法選擇好後,其焊接工藝的類型就確定了。這時就要根據焊接工藝要求選擇設備及相關的工藝控制和工藝檢查儀器,或進行升級。焊接設備及相關儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣,也是相當關鍵的。 2確定工藝路線和工藝條件 在第一步完成後,就可以對所選的焊接材料進行焊接工藝試驗。通過試驗確定工藝路線和工藝條件。在試驗中,需要對列表選出的焊接材料進行充分的試驗,以了解其特性及對工藝的影響。這一步的目的是開發出無鉛焊接的樣品。 3開發健全焊接工藝 這一步是第二步的繼續。它是對第二步在工藝試驗中收集到的試驗數據進行分析,進而改進材料、設備或改變工藝,以便獲得在實驗室條件下的健全工藝。在這一步還要弄清無鉛合金焊接工藝可能產生的沾染知道如何預防、測定各種焊接特性的工序能力(CPK)值,以及與原有的錫/鉛工藝進行比較。通過這些研究,就可開發出焊接工藝的檢查和測試程序,同時也可找出一些工藝失控的處理方法。 4. 還需要對焊接樣品進行可靠性試驗,以鑒定產品的質量是否達到要求。如果達不到要求,需找出原因並進行解決,直到達到要求為止。一旦焊接產品的可靠性達到要求,無鉛焊接工藝的開發就獲得成功,這個工藝就為規模生產做好了准准備就緒後的操作一切准備就緒,現在就可以從樣品生產轉變到工業化生產。在這時,仍需要對工藝進行****以維持工藝處於受控狀態。 5 控制和改進工藝 無鉛焊接工藝是一個動態變化的舞台。工廠必須警惕可能出現的各種問題以避免出現工藝失控,同時也還需要不斷地改進工藝,以使產品的質量和合格晶率不斷得到提高。對於任何無鉛焊接工藝來說,改進焊接材料,以及更新設備都可改進產品的焊接性能。
編輯本段工藝簡介
通過重新熔化預先分配到印製板焊盤上的膏狀軟釺焊料,實現表面組裝元器件焊端或引腳與印製板焊盤之間機械與電氣連接的軟釺焊。 1、迴流焊流程介紹 迴流焊加工的為表面貼裝的板,其流程比較復雜,可分為兩種:單面貼裝、雙面貼裝。 A,單面貼裝:預塗錫膏 →貼片(分為手工貼裝和機器自動貼裝) → 迴流焊 → 檢查及電測試。 B,雙面貼裝:A面預塗錫膏 → 貼片(分為手工貼裝和機器自動貼裝) → 迴流焊 →B面預塗錫膏 →貼片(分為手工貼裝和機器自動貼裝)→ 迴流焊 → 檢查及電測試。
10. 無焊料焊接技術
你說的無料焊接就是壓焊吧,是在加壓條件下,使兩工件在固態下實現原子間結合,又稱固態焊接,常用的壓焊工藝是電阻對焊,當電流通過兩工件的連接端時,該處因電阻很大而溫度上升,當加熱至塑性狀態時,在軸向壓力作用下連接成為一體。
壓焊方法的特點是在焊接過程中施加壓力而不加填充材料