SMT焊接技术讲座

1、 彩电整机焊接技术彩电整机焊接技术 一、整机焊接质量对企业的影响一、整机焊接质量对企业的影响z 1.对产品质量近期的影响z （1）生产过程直通率下降z （2）产品早期失效上升z 2.对产品质量的远期影响z 整机MTBF(平均故障间隔时间 )下降3.对企业的影响z（1）产品早期失效-眼前的兴衰z（2）寿命期内失效-后续再发展 受阻z（3）超寿命期失效-名牌企业、 后续发展资金雄厚二、焊接原理二、焊接原理z1.润湿z （1）三种不同玻璃板的物理现象z（2）定义：润湿是发生在液体与固体接触后的一种物理现象 z 结论：同一种液体作用在不同的结论：同一种液体作用在不同的固体表面发生的润湿是不一样的，被固

2、体表面发生的润湿是不一样的，被加热的固体表面有利于液体的润湿发加热的固体表面有利于液体的润湿发生生。 2.润湿角z 润湿完成后，液体与固体的交接面总是形成一个角度，我们称之为润湿角，其定义为：液体与固体的接触面与液体表面的切线之间所形成的夹角。如下图所示3.焊锡在铜表面的润湿z 熔化的焊锡等效于液体，在铜板表面也能发生润湿现象。4.扩散与合金层z 当两种金属都被加热且靠的很近时，一种金属中的原子能够向另一种金属晶格中扩散且发生化学变化。z 在焊接过程中，若对焊锡SnPb63维持一定的热能提供，焊锡中的锡原子就会向铜中扩散，生成一种锡化铜（Cu6Sn5 Cu3Sn ）的合金层。z 锡化铜（Cu6

3、Sn5 Cu3Sn ）是一种很硬、抗拉强度高、导电性能好的固体。 (1)合金层未完整生成，仅是一种半附着性结合，强度很低，导电性差（ 35m） 。合合 金金 层层 5.焊点的形成及其润湿角的判定z（1）焊点的形成（2）焊点润湿角的判定 a a 焊点的润湿性好，呈弯月形状，插装元件的润湿角焊点的润湿性好，呈弯月形状，插装元件的润湿角应小于应小于9090，以以15451545为最好，见图为最好，见图(a)(a)；片式元件的润湿角；片式元件的润湿角小于小于9090，焊料应，焊料应在片式元件金属化端头处全面铺开，形成连续均匀的覆盖层，见图在片式元件金属化端头处全面铺开，形成连续均匀的覆盖层，见图(b)

4、(b)。(a) (a) 插装元器件焊点插装元器件焊点 (b)(b)贴装元件焊点贴装元件焊点 插装元器件和贴装元件焊点润湿示意图插装元器件和贴装元件焊点润湿示意图 焊点质量要求焊点质量要求（GB9491标准）标准） ：A、焊点应外形光滑，焊料适量，最多不得超过焊盘外缘，最少不应少于焊盘面积的80%，金属化孔的焊点焊料最少时其透锡面凹进量不得大于板厚的25%,引线末端清楚可见； B、焊点表面光洁，结晶细密，无针孔、麻点、焊料瘤； C、焊料边缘与焊件表面形成的润湿角应小于30度； D、焊点引线露出高度为0.51mm。引线总长度（从印制板表面到另一面的引线顶端）不大于4mm； E、焊点不允许出现拉尖、

5、桥接、引线（或焊盘）与焊料脱开或焊盘翘起以及虚焊、漏焊现象； F、波峰焊后允许存在少量疵点（如漏焊、连焊、虚焊），但疵点率单块板不应超过2 。G、焊锡点经振动试验和高低温试验后，机电性能仍应符合产品技术要求。 三、实现焊接的必备条件三、实现焊接的必备条件z1.被焊金属可焊性良好2.被焊金属表面清洁z 油垢、手指印（金属氯化物）影响润湿和扩散.3.有合适的助焊剂z 尽管元器件引线都进行了处理（镀：锡、铅锡、银、银钯），但由于长期存放在空气中均受到了不同程度的氧化，助焊剂能有效的去掉氧化膜。 四、对焊接的理性认识四、对焊接的理性认识z 金属的可焊性z 润湿角z 润湿的实质z 焊点形成的两个过程z

6、焊接的必备条件z 焊接的实质五、焊接常用的工具和材料五、焊接常用的工具和材料z1. 电烙铁: 是我们人工手动焊接使用的工具，它的好坏直接影响焊点的好坏。z （1）烙铁的种类z 按功率分为低温烙铁高温烙铁和恒温烙铁。z A低温烙铁通常为30W40W50W等，主要用于普通焊接。z B高温烙铁通常指60W或60W以上烙铁主要用于大面积焊接例如高压電源线的焊接等。z C恒温烙铁又可分为恒温烙铁和温控烙铁(温度可以调节)，主要用于IC或多脚密集元件的焊接。五、焊接常用的工具和材料五、焊接常用的工具和材料z（2）电烙铁的工作温度：通电5分钟之内电烙铁头应达到的温度，一般为： 30W 310-410 ，我司

7、新购的一般为350 左右； 40W 320-420 ，我司新购的一般为380 左右； 50W 340-440 ，我司新购的一般为410 左右；z（3）电烙铁工作温度曲线：z（4）电烙铁使用注意事项：z A新烙铁通电后要立即挂锡，切勿使用沙纸或硬物清洁烙铁头 ；z B经常用润湿海绵清洁烙铁头，并保持烙铁头上锡，以降低烙铁头氧化速度。严禁甩打手柄（包括甩锡行为）;z C空载时间不得超过15分钟;z D严禁焊接时施压过大、敲打手柄或甩锡行为；z E更换烙铁头时，请选择原装厂家的烙铁头并确认烙铁头型号是否正确（特别是温控烙铁）；z F长时间连续使用电烙铁时，应每周一次拆开烙铁头清除氧化物 。五、焊接常

8、用的工具和材料五、焊接常用的工具和材料z（5）烙铁头选择依据：z A 烙铁头的大小与热容量有直接关系，烙铁头越大，热容量相对越大，烙铁头越小，热容量也越小。进行连续焊接时，使用越大的烙铁头，温度跌幅越少 ；z B短而粗的烙铁头传热比长而细的烙铁头快，而且比较耐用。扁的、钝的烙铁头比尖锐的烙铁头能传递更多的热量。一般来说，烙铁头尺寸以不影响邻近元件为标准。选择能够与焊点充份接触的几何尺寸能提高焊接效率;z C在较密集的电路板上进行焊接，使用较幼细的烙铁头能减低锡桥的形成机会。需要较多锡量时，可使用镀锡层表面面积较大的烙铁头。若焊点位置被一些较高的电子元件围绕而难于接触，可使用形状较长且细的烙铁头

9、。 （6）烙铁头的分类： 分B B型型/ /LBLB型型 、 C C型型/ /CFCF型型 、K K型、型、I I型型 、 D D型型/ /LDLD型型 、H H型等。型等。z A B B型型（圆锥形）烙铁头无方向性，整个烙铁头前端均可进行焊接，适合一般焊接 ；z B C C型型（斜切圆柱形）用烙铁头前端斜面部份进行焊接，用于焊接面积大的焊点;z C K K型型（刀形）使用刀形部份焊接，竖立式或拉焊式焊接均可，属于多用途烙铁头；z D I I 型烙铁头尖端幼细 ，适合精细的焊接或焊接空间狭小的情况，也可以修正焊接芯片时产生的锡桥。 圆棒型分段型I型J型小头型大头型过渡型烙铁形状根据烙铁头形状,

10、烙铁头可分为以下各种类型： A型（棱角型）B型（斗锥型）C型（竹枪型）BC型（综合型）D型（平角型）K型（刀刃型）根据烙铁头前端形状，可分为以下各种类型： 烙铁头适用于贴片等小器件焊接适用于常规性焊接适用于大器件焊接适用于中小器件焊接适用于大器件焊接适用于特殊器件焊接-0-08 8- -z2. 焊锡：z（1）成分：SnPb ，含锡量60 65%。z（2）特点：熔点较低为183，耐腐蚀性好，对被焊金属的润湿能力强，导电性良好。z（3）焊锡丝：按锡丝的直径分为0.60.81.01.2等多种，其锡铅比重通常为60:40或65:35，另外有2的助焊剂(主要成分为松香)。 注意沒有助焊剂的锡丝称为死锡助

11、焊剂比重虽小但在生产中若是沒有则不能使用。五、焊接常用的工具和材料五、焊接常用的工具和材料焊接材料 (分类: 焊锡线、焊锡膏、焊膏条、焊球等)焊锡又分为有铅焊锡和无铅焊锡焊锡又分为有铅焊锡和无铅焊锡 有铅銲錫 Sn (錫) - 37%Pb (鉛)无铅銲錫 Sn(錫) - 9.0% Zn(鋅) Sn(錫) - 3.5% Ag(銀) - 10% Bi(鉍) Sn(錫) - 3.5% Ag(銀) - 0.7% Cu(銅) Sn(錫) - 3.5% Ag(銀) Sn(錫) - 0.7% Cu(銅)区分 合金成分 熔 点 环境保护183 铅流失,危害环境210230 保护环境 焊锡焊锡松香松香带芯焊锡线

12、带芯焊锡线焊锡焊锡无芯焊锡线无芯焊锡线锡锡线线直径（直径（mm）型型号号0.30.40.50.60.81.01.21.6锡线规格锡线规格-0-05 5- -3.助焊剂z（1）成分：松香（树脂）+稀释剂（酒精等）。z（2）作用：除去被焊金属表面的氧化膜， 防止被焊金属再氧化，降低焊锡的表面涨力，增大其润湿能力。z（3）助焊剂的助焊原理：松香与被焊金属表面的氧化物（氧化铜）反应生成液态的松香酸铜， 焊锡下沉致使松香酸铜浮于表面，隔绝了空气中的氧气。4.润湿海绵：z（1）海绵含水量的标准 将海绵泡入水中取出后对折，握住海绵稍微用力挤压，直至海绵不流出水并保持潮湿状态。 若海面含水过多，会导致烙铁头温

13、度急剧下降，既降低了烙铁头的使用寿命，也严重影响生产节拍。z（2）作用： 可以消除焊接过程中产生的杂质，且成本低。 六、焊接温度与焊接时间六、焊接温度与焊接时间z1.焊接温度（2455）z虽然SnPb63的熔点在183，但位提高其润湿能力一般选焊接温度为2455，同时试验证明在这一温度下扩散所生成的合金层厚度在1235m强度最高。z2.焊接时间（ 34s）z焊接时间的长短直接影响焊点的质量，同时也与所形成合金层的厚度有关，时间短焊锡只是附着在被焊金属上，没有扩散的发生，更谈不上合金层的生成。时间长CuSn5厚面脆，强度大大下降。七、焊接的机械化作业七、焊接的机械化作业波峰焊波峰焊z1.波峰焊的

14、构造及其工艺过程 2.波峰焊的工艺参数z（1）助焊剂比重：0.830.01g/cm3(松香基)； 0.800.01g/cm3(免清洗) z（2）预加热温度（基板焊接面温度） ： 10010 z（3）焊接温度：2455 z（4）焊接时间：3.50.7秒 z（5）牵引角度：4度10度 z（6）波峰高度：710mmz（7）压锡深度：板厚的1/24/5 z（8）冷却温度：常温风冷3.波峰焊的温度梯度曲线八、焊接的机械化作业八、焊接的机械化作业SMTSMTz1.回流焊z（1）焊料 : SnPb （63/37）粉末焊膏，免清洗助焊剂，含量在10%左右，粒度为30-45m，储存环境为冰箱内28 。z（2）工

15、艺过程：160310142125/32161016Melf&42162535SOT231016RP1016SOP&QFP2535胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘中心，横向不得接触焊盘，纵向不得超出焊盘边缘的1/2，双孔点胶头纵向点两次偏差0.4mm。胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘中心，纵向不得接触焊盘，横向不得超出焊盘边缘的1/2，双孔点胶头横向点两次。胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘中心，纵向不得接触焊盘，横向不得超出焊盘边缘的1/2，双孔点胶头横向相近点点两次点数的多少和分布视零件的情况而定。胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘

16、中心，横向不得接触焊盘，纵向不得超出焊盘边缘的1/2,采用单孔点胶头。胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘中心，横向不得接触焊盘，纵向不得超出焊盘边缘的1/2。采用双孔点胶头。胶点饱满，无拉丝，溢胶到焊盘现象，胶点居于两焊盘中心，横向不得接触焊盘，纵向不得超出焊盘边缘的1/2，双孔点胶头纵向点两次。点胶品质控制点胶品质控制贴装合格的判定贴装合格的判定 S1S2S3链条速度19017027271cm/minS1S2S3链条速m/min各温区温度参考设定各温区温度参考设定 锡膏板：锡膏板： 点胶板：点胶板： （3）回流焊温度曲线 电视模块加工工艺流程：电视模块

17、加工工艺流程： z 工艺流程A： PCB的A面点贴片胶 贴片 固化检验（质控点）翻版 B面手工插件或机插 波峰焊接 反检（质控点）调试包装运输z 工艺流程B： PCB的A面丝印焊膏 贴片 回流焊接检验（质控点） A面手工插件或机插 波峰焊接 反检（质控点）调试包装运输z 工艺流程C：PCB的A面丝印焊膏 贴片 A面回流焊接 检验（质控点）翻版 PCB的B面丝印焊膏 贴片 B面回流焊接检验（质控点）调试包装运输z 工艺流程D：PCB的A面丝印焊膏 贴片 A面回流焊接 检验（质控点）翻版 PCB的B面点/印贴片胶 贴片 固化检验（质控点） 翻版A面手工插件或机插 波峰焊反检（质控点）调试包装运输2

18、.无铅焊z（1 1）焊料）焊料z （a）Sn99.7/Cu0.3(227)z （b）Sn96.3/Ag3/Cu0.7(217219)z（2 2）特殊技术要求特殊技术要求z （a）SnCu合金要求以260的最低温度老获 得与SnPb63同样级别的正向润湿力。z （b）焊接温度高，为防止氧化，一般进行充N2焊接。z （c）焊锡槽要求用含钛不锈钢板制作。z （d）要求有预加热温度提升装置z （e）要求有急冷装置，冷却速率20/s2.无铅焊1 1、 WEEE( WEEE(废弃电力电子设备限制废弃电力电子设备限制)/)/RoHS(RoHS(有害物质限制有害物质限制) ) 欧盟通过立法欧盟通过立法, ,限

19、制限制Pb,Hg,Cd,CrPb,Hg,Cd,Cr等有害物质的应用等有害物质的应用 执行时间：执行时间：20062006年年7 7月月1 1号号2 2、 JEDEC（美国电子器件工程联合委员会）美国电子器件工程联合委员会） 0.2wt%Pb JEIDA（日本电子工业发展协会）日本电子工业发展协会） 0.1wt%Pb EUELVD（欧洲寿命测试方法指南）欧洲寿命测试方法指南） 0.1wt%Pb 无铅化组装无铅化组装元器件元器件湿度敏感性湿度敏感性, 翘曲翘曲, 较高的回较高的回流温度流温度, 元件管脚元件管脚,爆裂爆裂, 芯片芯片失效失效)波峰焊波峰焊助焊剂助焊剂, 锡渣的形成锡渣的形成, 焊接

20、焊接角角, 焊接环境焊接环境, 污染污染 印刷电路板印刷电路板(较高的回流温度较高的回流温度, 氧化氧化, 翘翘曲曲, 表面处理表面处理, 分层分层)回流焊接回流焊接峰值温度峰值温度, 润湿润湿, 焊接环境焊接环境, 板上温差板上温差, 冷却速率对微结冷却速率对微结构的影响构的影响焊接材料焊接材料合金合金, 助焊剂助焊剂, 润湿性润湿性, 可靠可靠性性, 应力应力锡膏沉积锡膏沉积 密度密度,助焊剂残留助焊剂残留, 印刷特印刷特性性,使用寿命使用寿命,氧化氧化无铅化组装的复杂性返修与返工返修与返工高温下多次回流高温下多次回流., 焊盘及焊盘及周围元件的损坏周围元件的损坏,焊盘的焊盘的清洁平整问题

21、清洁平整问题无铅化装配并不是简单的将有铅焊料替换成无铅焊料！无铅化装配并不是简单的将有铅焊料替换成无铅焊料！无铅化带来的问题无铅化带来的问题 成本的增加成本的增加 印刷电路板焊盘表面处理方式的影响印刷电路板焊盘表面处理方式的影响 元器件管脚焊盘表面处理方式的影响元器件管脚焊盘表面处理方式的影响 铅污染铅污染 元器件的可靠性问题元器件的可靠性问题 印刷电路板的可靠性问题印刷电路板的可靠性问题 多次受热的影响多次受热的影响 锡须带来短路的危险锡须带来短路的危险 焊点可靠性焊点可靠性 热循环老化热循环老化 焊点可靠性焊点可靠性 机械性能机械性能 焊点可靠性焊点可靠性 冲击和震动冲击和震动 电气可靠性电气可靠性插件元件管脚插件元件管脚: 锡 (电镀或侵蘸)贴片元件管脚贴片元件管脚: 粗锡 (针对低寿命的应用)或镍阻层粗锡元件焊球元件焊球: Sn4wt%AgCu分立元件分立元件： 粗锡元器件管脚表面主要的无铅化处理方式： OSP ，有机防护剂有机防护剂 ENIG ，化镍沉金化镍沉金 ImAg ，沉银沉银 HASL，热风整平（热风整平（SnCu）印刷电路板铜焊盘表面主要的无铅化处理方式：各种合金形成的不同的外观形貌Sn/PbSn/3Ag/0.5CuSn/3Ag/0.7Cu/3BiSn/3.5AgSn/58BiSn/2CuSn/3Bi/8ZnSn/3.5Ag/0.5Cu