电子焊接工艺

1、1电子焊接(hnji)工艺共五十八页2电子(dinz)焊接工艺技术主要内容(nirng)焊接基本原理焊接材料手工焊波峰焊再流焊电子焊接工艺新进展共五十八页3一、焊接(hnji)基本原理焊接的三个理化(lhu)过程：1. 润湿2. 扩散3. 合金化Cu6Sn5，Cu3Sn共五十八页4Young方程(fngchng)：0o90o,意味着液体(yt)能够润湿固体；90o180o,则液体不能润湿固体。qslgslssgs1.1 润湿角解析共五十八页5G 单位面积内母材的溶解量；ry液态钎料的密度；Cy母材在液态钎料中的极限(jxin)溶解度；Vy液态钎料的体积；S液-固相的接触面积；a母材的原子在液态

2、钎料中的溶解系数；t接触时间。1.2 焊接过程扩散(kusn)溶解母材向液态钎料的扩散溶解溶解量计算公式：共五十八页61.3 焊接(hnji)过程 合金化界面(jimin)处金属间化合物的形成d金属间化合物层厚度;t时间;D0材料常数, = 1.6810-4 m2/s;Q金属间化合物长大激活能, = 1.09eV;n时间指数, = 0.5共五十八页71.4 不良焊接(hnji)图例焊接不良即润湿角大于90o，和/或铺展界面存在缺陷。主要原因有两点：(1) 母材表面的氧化物未被钎剂去除干净，使得钎料难以在这种表面上铺展。(2) 焊料本已良好润湿母材，但由于工艺不当，使得母材表面的金属镀层完全溶解

3、到液态钎料中，或是形成了连续(linx)的化合物相，使已经铺展开的液态钎料回缩，接触角增大。共五十八页81.5 良好焊接(hnji)图例良好(lingho)焊点的图示元器件引线焊接良好即意味着钎料在其表面润湿良好，润湿角小于90o。共五十八页92.1 焊接材料(cilio)铅锡焊料铅锡焊料(hnlio)的特性1.锡铅比例2.熔点3.机械性能（抗拉强度与剪切强度）4.表面张力与粘度（SnBSPbSB）共五十八页102.2 焊接材料(cilio)铅锡焊料焊料的杂质含量(hnling)及其影响共五十八页112-3 焊接(hnji)材料助焊剂1. 助焊剂的作用(zuyng)共五十八页12固体金属的表面

4、(biomin)结构2.3.1 助焊剂作用(zuyng) 助焊剂要去除的对象母材金属表面的氧化膜固体金属最外层表面是一层0.2 0.3nm的气体吸附层。接下来是一层34nm厚的氧化膜层。所谓氧化膜层并不是单纯的氧化物，而是由氧化物的水合物、氢氧化物、碱式碳酸盐等组成。在氧化膜层之下是一层110m厚的变形层，这是由于压力加工所形成的晶粒变形结构，与氧化膜之间还有12m厚 的微晶组织。共五十八页132-4 焊接(hnji)材料助焊剂助焊剂应具备(jbi)的性能（1）助焊剂要有适当的活性温度范围、助焊效果。（2）助焊剂要有良好的热稳定性、化学性能稳定。（3）助焊剂的残留物不应有腐蚀性且容易清洗；（4

5、）不应析出有毒、有害气体，符合环保的基本要求； (5) 要有符合电子工业规定的水溶性电阻和绝缘电阻；共五十八页142-5 焊接(hnji)材料助焊剂助焊剂的种类(zhngli)共五十八页153.1 手工(shugng)烙铁焊工具共五十八页163-2 手工(shugng)烙铁焊工具选择共五十八页173.2 手工(shugng)烙铁焊工具特性烙铁头的特性(txng)1.温度2.形状3.耐腐蚀性共五十八页183.2 手工(shugng)烙铁焊焊锡丝选择共五十八页193-2 手工烙铁(lo tie)焊方法1.焊前准备(zhnbi)2.焊接步骤3.焊接要领共五十八页204.1 波峰焊工艺流程(n y l

6、i chn)共五十八页214.1 波峰焊工艺流程(n y li chn)比较共五十八页224.2.1 波峰焊工艺(gngy)步骤工艺主要(zhyo)步骤-11.涂覆焊剂溶解焊盘与引线脚表面的氧化膜，并覆盖在其表面防止其再度氧化；降低熔融焊料的表面张力，使润湿性明显提高。共五十八页234.2.1 波峰焊工艺(gngy)步骤2.预热(y r)901203.焊接245535S挥发助焊剂中的溶剂活化助焊剂，增加助焊能力减少高温对被焊母材的热冲击减少锡槽的温度损失共五十八页244.2.2 波峰焊工艺参数(cnsh)的设定1.助焊剂比重（保持(boch)恒定）2.预热温度（90110，调温或调速）3.焊接

7、温度（2455）4.焊接时间（35S）5.波峰高度（2/3 Board）6.传送角度 (57)共五十八页254.2 波峰焊参数(cnsh)的影响 高度(god)与角度共五十八页264.2 波峰焊焊后补焊补焊内容1.插件高度与斜度(xi d)2.漏焊、假焊、连焊3.漏插4.引脚长度共五十八页274.2.1插件高度(god)与斜度的规定共五十八页284.3 波峰焊设备(shbi)波峰焊机波峰焊机共五十八页294.3 波峰焊设备(shbi)助焊剂涂覆装置共五十八页304.3.1 波峰焊设备(shbi)部件预 热 器强迫(qing p)对流式（热风）石英灯加热（短红外）热棒（板）加热（长红外）共五十八

8、页314.3.1 波峰焊设备(shbi)部件波峰(bfng)发生器共五十八页324.3.2 波峰(bfng)的形状共五十八页334.3.1 波峰焊设备(shbi)部件切引线(ynxin)机纸基砂轮式镶嵌式硬质合金刀全硬质合金无齿刀共五十八页344.3.1 波峰焊设备(shbi)部件传输(chun sh)机构1.夹持印刷电路板的宽度能够调整,以满足不同尺寸类型的印刷电路板的需求.2.运行必需平稳,在运行中能维持一个恒定的速度3.为满足产量及最佳焊接时间的需要,传输速度一般要求在0.253m/min范围内可无级调速4.印刷电路板通过波峰时有微小的仰角,其角度一般要求在49范围内可调整共五十八页35

9、4.3.1 波峰焊设备(shbi)部件空气(kngq)刀共五十八页365 再流焊再流焊类型(lixng)：1.对流红外再流焊2.热板红外再流焊3.气相再流焊（VPS）4.激光再流焊共五十八页375.1 再流焊工艺(gngy)参数1.温度曲线的确定(qudng)原则；2.实际温度曲线的确定；3.温度曲线的测定方法共五十八页385.1.1 再流过程温度(wnd)曲线的确定原则焊锡膏的再流过程(guchng)(1) 预热区(加热通道的25-33%)。钎料膏中的溶剂开始蒸发。温度上升必须慢(2-3oC/秒)，以防止沸腾和飞溅形成小锡珠，同时避免过大热应力。 (2) 活性区(33-50%, 120-16

10、0oC)。使PCB均温。同时助焊剂开始活跃，化学清洗行动开始。(3)和(4) 再流区(205-230oC)。钎料膏中的金属颗粒熔化，在液态表面张力作用下形成焊点表面。(5) 冷却区。焊点强度会随冷却速率增加而稍微增加，但太快将导致过大热应力(应于515oC/秒)。再流温度曲线共五十八页395.1.2再流过程实际(shj)温度曲线的测定 优化的再流温度曲线是SMT组装中得到优质焊点(hn din)的最重要因素之一。再流温度曲线的影响参数中最主要的是传送带速度和每个加热区的温度。设定再流温度曲线的辅助工具：温度曲线仪、热电偶、焊锡膏参数。图：将热电偶附着在PCB焊盘及元器件引线/金属化层之间热电偶

11、附着方法：(1) 采用Sn-Ag合金的高温软钎焊；(2) 用少量热导膏覆盖住热电偶，再用高温胶带粘住；(3) 高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂。共五十八页405.2 焊锡膏的再流过程及工艺参数(cnsh)的影响5.2.1 再流温度曲线参数(cnsh)及其影响图 预热不足或过多的再流温度曲线共五十八页415.2.2 钎料膏的再流过程及工艺参数(cnsh)的影响 再流温度曲线(qxin)参数及其影响图 再流太多或不足共五十八页425.2.3 焊锡膏的再流过程(guchng)及工艺参数的影响 再流温度曲线(qxin)参数及其影响图 冷却过快或不足共五十八页435.3.1 焊锡膏再流焊缺陷(quxin)分

12、析 钎料球钎料球直径不能超过焊盘与印制(yn zh)导线之间的距离；600mm2的范围内不能出现超过5个钎料球。工艺认可标准产生原因(1) 丝印孔与焊盘不对位，印刷不精确，使钎料膏弄脏PCB；(2) 钎料膏在氧化环境中暴露过多，吸入水分过多；(3) 加热不精确，太慢且不均匀；(4) 加热速率太快且预热时间过长；(5) 钎料膏干得太快；(6) 助焊剂活性不足；(7) 太多颗粒很小的钎料合金粉末；(8) 再流过程中助焊剂的挥发不适当。共五十八页445.3.2 焊锡膏再流焊缺陷(quxin)分析桥连产生(chnshng)原因(1) 钎料膏粘度过低；(2) 焊盘上钎料膏过量；(3) 再流峰值温度过高。

13、开路产生原因(1) 钎料膏量不足；(2) 元件引线的共面性不好；(3) 钎料熔化及润湿不好；(4) 引线吸锡或附近有连线孔。共五十八页456 焊接(hnji)技术新进展主要内容1.惰性气体(duxng q t)保护焊接2.穿孔再流焊3.焊料无铅化4.免清洗焊接工艺共五十八页46穿孔再流焊工艺(gngy)步骤共五十八页473. 焊料(hnlio)无铅化-1共五十八页483. 焊料(hnlio)无铅化-2共五十八页493. 焊料(hnlio)无铅化-3共五十八页50再流焊工艺窗口(chungku)的大幅缩小如采用Sn-Ag-Cu钎料(熔点为217oC)，再加上5oC的控制限制，实际的工艺窗口只有8

14、oC。如此之窄，对于电子组装绝对是一个挑战。同时(tngsh)，工艺过程的温度实时监控更为重要。共五十八页513. 焊料(hnlio)无铅化-4共五十八页523. 焊料(hnlio)无铅化-5共五十八页533. 焊料(hnlio)无铅化-6共五十八页543. 焊料(hnlio)无铅化-7共五十八页553. 焊料(hnlio)无铅化-8共五十八页563. 焊料(hnlio)无铅化-9共五十八页574 免清洗(qngx)技术基本概念免清洗的优越性免清洗材料(cilio)（Flux、元器件、PCB、VOC）免清洗工艺共五十八页内容摘要1。90o180o,则液体不能润湿固体。a母材的原子在液态钎料中的溶解系数。Q金属间化合物长大激活能, = 1.09eV。主要原因有两点：(1) 母材表面的氧化物未被钎剂去除干净