SMT組裝(zhuāng)工藝
SMT組裝(zhuāng)工藝與焊接前的每(měi)一工藝步(bù)驟密切相關,其中包括(kuò)資金投入(rù)、PCB設計、元件可焊性、組裝操作、焊劑(jì)選擇、溫度/時(shí)間的控制、焊料及晶體結構等。
一、焊料
波峰焊接常用的(de)焊料是共晶錫鉛(qiān)合(hé)金:錫63%;鉛37%,應時刻掌握焊錫鍋中的(de)焊料溫度(dù),其溫度應(yīng)高于合金液體溫度183℃,并使溫度均勻。過去,250℃的焊錫鍋溫度被視爲“标(biāo)準”。
随着焊劑技術的革新,整個焊錫鍋中(zhōng)的焊料溫度的均勻性得到了控制(zhì),并增設了預熱器,發展趨勢是使用溫度較低的焊錫鍋。在230-240℃的範圍内設置焊(hàn)錫鍋溫度是普(pǔ)遍的。通常,組件(jiàn)沒有(yǒu)均勻的熱質量,要保證所有的焊點達到足夠的溫度,以(yǐ)便形成合格的焊點是必(bì)要的。重要的問題是要提供足夠的熱(rè)量,提(tí)高所有引線和焊盤的溫度,從而确保焊料的流動性(xìng),濕潤(rùn)焊點的(de)兩面。焊料的溫度較低就會(huì)降低對元件(jiàn)和基闆(pǎn)的熱(rè)沖擊,有助于減(jiǎn)少浮渣的(de)形成,在較低的(de)強度下,進行焊劑塗覆(fù)操作和焊劑化合物的(de)共同作用下,可使波峰出口具有足夠的焊劑(jì),這樣就可(kě)減少毛刺和焊球的産生。
錫鍋中的焊料成份與時間有密切關系,即(jí)随着時間而變化,這樣就導(dǎo)緻了浮渣的形成,這就是要從焊接的組(zǔ)件上去除殘餘物和其它金屬雜質(zhì)的原(yuán)因及在焊接工藝中錫損耗的原因(yīn)。以上這些因素可(kě)降低(dī)焊料(liào)的流動(dòng)性。在采購(gòu)中,要規定的金屬微量浮渣(zhā)和焊(hàn)料的錫含(hán)量的高限,在各個标準中,(如(rú)象IPC/J-STD-006都有明(míng)确的規定)。在焊(hàn)接過程中,對焊料純度的要求在ANSI/J-STD-001B标(biāo)準中也有規定(dìng)。除了對浮渣的(de)限(xiàn)制外,對63%錫;37%鉛合金中規定錫含量低不得低于61.5%。波峰焊接組件上的金和有機泳層銅(tóng)濃度聚集比過去快。這種聚集,加上明顯的錫損耗,可使焊料喪失流動性,并(bìng)産生焊接問題。外表粗糙、呈顆粒狀的(de)焊點常常是由(yóu)于焊料中的浮渣(zhā)所緻。由于焊錫(xī)鍋中(zhōng)的集聚的(de)浮渣或組件自身固有的(de)殘餘物暗淡、粗糙的粒狀(zhuàng)焊點也可能是錫含量低的征(zhēng)兆,不是局部的特種焊點,就是(shì)錫鍋中錫損耗的結(jié)果。這(zhè)種外觀也可(kě)能是在凝固過程(chéng)中,由于振動或沖擊所造成的。
焊點的外觀就能直接體現出工藝問題或材料問題。爲保持焊料“滿鍋”狀态(tài)和按(àn)照(zhào)工藝(yì)控制方案對檢查焊錫(xī)鍋分析是重要的。由于(yú)焊錫鍋中有(yǒu)浮渣而“倒掉”焊錫鍋中的焊劑,通常(cháng)來說是不必要的,由于在(zài)常規的應用中要求往錫鍋中添加焊料(liào),使錫鍋中的焊料始終是滿的。在損(sǔn)耗錫(xī)的情況下,添加純錫(xī)有助于保持所需的(de)濃度。爲了監控錫鍋中的化合物(wù),應進行常規分析(xī)。如果添加(jiā)了錫,就應采樣分析,以确保焊料成份比例正确。浮渣過多又是一個令人棘手的問題。毫無疑問,焊錫鍋中始終(zhōng)有浮渣存在,在大氣中進行焊(hàn)接時(shí)尤其是這樣。使(shǐ)用“芯片波峰”這對焊(hàn)接高密度組件(jiàn)有幫助,由于暴露于大(dà)氣的焊料表面太大,而使焊料氧(yǎng)化,所以會産生多的浮渣。焊錫(xī)鍋中(zhōng)焊(hàn)料表面有了浮渣層的(de)覆蓋,氧化(huà)速度就放慢了。
在焊接中(zhōng),由于錫鍋中波峰的湍流和流動而(ér)會産生多的浮渣。推薦使用的常規方法是将浮渣撇去,要是(shì)經(jīng)常(cháng)進行撇削的話,就會産生多的浮渣,而且耗用的焊(hàn)料多。浮渣還可能夾雜于(yú)波峰中,導緻波峰的不穩(wěn)定或湍流,因此(cǐ)要求對焊錫鍋中的(de)液體成份給予多的維護。如果允許減(jiǎn)少(shǎo)錫鍋中(zhōng)焊料量(liàng)的話(huà),焊料表面的浮渣會進入泵中(zhōng),這種現象可能發(fā)生。有時(shí),顆粒狀焊點會夾雜浮渣(zhā)。初發現的浮渣,可(kě)能是由粗糙波峰所緻,而且有可(kě)能堵塞泵。錫(xī)鍋上應配備可調節的(de)低容(róng)量焊料傳感器和報警裝置。
二、波峰(fēng)
在波(bō)峰焊接工藝中,波峰是核心。可(kě)将預熱的、塗有(yǒu)焊劑、無污物的金屬(shǔ)通過傳送帶送到(dào)焊接工作站,接觸具有一(yī)定溫度的焊料,而後加熱,這樣焊劑就會産(chǎn)生化學反應(yīng),焊料合(hé)金通過波(bō)峰動力形(xíng)成互連,這是(shì)關鍵的一步。常用的對稱波峰被稱爲主波峰,設定泵速度、波峰高度(dù)、浸(jìn)潤深度、傳送角度及傳送速度,爲達到(dào)良好的焊接特性提(tí)供全方(fāng)位的條件。應該對數據進行适當的調整,在離開波峰的後面(出口端)就應使焊料運(yùn)行降速,并慢(màn)慢地停止運行。PCB随(suí)着波峰運行終要将焊(hàn)料推至出口(kǒu)。在好的情況下,焊料的表(biǎo)面張力和好化的闆的波峰(fēng)運行,在組件(jiàn)和出口端的(de)波峰之(zhī)間可實現零相對運動。這一脫殼(ké)區域(yù)就是實現了(le)去除(chú)闆上的焊料。應提(tí)供充分的傾角,不(bú)産生橋接、毛刺、拉(lā)絲和焊球等缺陷。有時,波峰出口需(xū)具有熱(rè)風流,以确保排除可(kě)能形成的橋接。在闆的底(dǐ)部裝上表面貼(tiē)裝元件(jiàn)後,有時,補償焊劑或在(zài)後面形成的“苛刻的(de)波峰”區域的氣泡,而進行的波峰整平之(zhī)前,使用湍流芯片波峰。湍流波峰的(de)高豎直速度有助(zhù)于保證焊料與引(yǐn)線或焊盤的接觸。在整平的層流波峰後面的振(zhèn)動部分也可用來消除氣泡,保證焊料實現滿意的接觸組件。焊接工作站基本上應做到:高純(chún)度焊料(按标準)、波峰溫度(230~250℃)、接觸波峰的總時(shí)間(3~5秒鍾)、印制闆浸入波峰中的深(shēn)度(50~80%),實現平行的傳送軌道和在波峰(fēng)與(yǔ)軌道平(píng)行狀态下錫鍋中焊(hàn)劑含量。
三(sān)、焊接後的冷卻
通常在波(bō)峰焊機的尾部增設冷卻工作站。爲的是限制銅錫金(jīn)屬間化合物形成焊點的趨勢,另一個(gè)原因(yīn)是加速組件的冷卻(què),在焊料沒有完全固化時(shí),避免闆子移位。快(kuài)速(sù)冷卻組件,以限制敏感元件暴露(lù)于(yú)高溫下。然而,應考慮到侵蝕性冷卻系統對元件和焊點的熱(rè)沖擊的(de)危害性。一個(gè)控制(zhì)良(liáng)好的“柔和穩定的”、強制氣體冷卻系統應不會損壞多數組件。使用這個系統的原因有兩個:能夠快速處(chù)理闆,而不用手夾(jiá)持,并且可保證組(zǔ)件溫(wēn)度比清洗溶液的溫度低。人們所關心的是後一個原因,其可能是造成某些焊(hàn)劑殘渣起泡的原因。另一種現象是有(yǒu)時會(huì)出現與某些焊(hàn)劑浮渣(zhā)産生反應的現象,這樣,使得(dé)殘餘物“清洗不掉”。在保證焊接工作站設置的數據滿(mǎn)足所有的機器、所(suǒ)有的設計(jì)、采用的所有材料及工藝材料條件和要(yào)求方面沒有哪個定(dìng)式能(néng)夠達到這些(xiē)要(yào)求。必須了解整個工藝(yì)過程中的每(měi)一步操作。結論總之,要獲得好的焊接質量,滿足用(yòng)戶的需求,必須控制焊接(jiē)前、焊接中(zhōng)的每一工藝步驟(zhòu),因(yīn)爲SMT的整個組裝工藝的每一步驟都互相關聯、互相作用,任一步有問題(tí)都會(huì)影内到整體的可靠性和(hé)質量。焊接操作也是如此,所以(yǐ)應嚴格控制所有的參數、時間/溫度、焊料量、焊劑成分及傳送(sòng)速度(dù)等等(děng)。對焊接中産生的缺(quē)陷,應(yīng)及早查明起因,進行分析,采取相應的措施(shī),将影響質量(liàng)的各種缺陷消滅在萌芽(yá)狀态之中。這樣,才能保證生産出的(de)産品。