RoHS波峰焊技术介绍

RoHS波峰焊技術介紹CMMSGAMBGME

羅輝1目錄

概述一.波峰焊設備二.助焊劑(FLUX)三.波峰焊曲線四.無鉛制程的解決方法2

概述波峰焊,就是將助焊劑塗布在PCB背面,并使之預熱到活化溫度,利用焊錫將PCB與PTH電子元器件焊接起來.無鉛與有鉛在波峰焊方面的區別無鉛:较差的流動性,润湿性,易產生錫渣,焊點外观黯淡粗糙,延展性差.

合金共晶溫度錫溫有鉛Sn63/Pb37183℃

245℃無鉛SAC305217~219℃260℃3無鉛在波峰焊制程的表現:

a.波峰焊設備:增加上預熱,增大功率,錫槽鍍鈦合金

b.助焊劑:活性增加

c.預熱和錫槽溫度增加4一.波峰焊設備預熱系統﹑噴塗系統﹑錫槽﹑傳動系統及爪牙清洗系統﹑降溫系統及外殼1.預熱系統:1.1下預熱段:a.活化助焊劑;b.烘幹助焊劑中的溶劑成份;c.減少基板在與高溫錫波接觸時的熱沖擊.

51.2

上預熱段

增加PCB上表面的溫度,使PTH上錫良好1.3熱風段保持PCB從預熱段到錫波的預熱溫度

注:採用熱輻射加熱,效率低,穩定採用對流(熱風)加熱,效率高,不穩定61.4預熱效果預熱段的設定溫度應盡量使其預熱效果符合助焊劑的技朮要求,達到最好的焊接效果。控制一定的焊剂比重和预热温度,使PCB进入锡槽时,助焊剂中的溶剂挥发得差不多,但又不太干燥,便能最大限度地起到助焊作用.如未烘干,则温度较低、焊接时间延长,通过锡峰的时间不足；如烘得过于干,则助焊剂性能降低,甚至附着在引线、焊盘上,起不到去除氧化层的作用.72.噴塗系統2.1塗布方式發泡式,噴洒式,浸渍式,濺落式,塗敷式.a.發泡式:使高壓空气通過一种天然石块或塑料制品与特殊滤蕊制成的帶有微孔的發泡管,氣體從微孔中吹入助焊劑形成众多细碎的助焊剂泡沫.当PCB通过發泡槽时,板子底面得到均匀的薄层塗布,并有風刀将多余的液滴吹掉.

8優點﹕操作簡單方便缺點﹕由于揮發大,能造成比重失調且節約性差,并有助焊劑爬到PCB的正面.b.噴霧式:常用于免洗低固体物之助焊剂

優點﹕節約助焊劑用量﹐比重變化小﹐助焊劑涂布均勻﹐能保持板面的干淨.缺點﹕結構復雜﹐需頻繁清洗﹐容易堵塞.92.2噴塗參數a.噴嘴流量:調整助焊剂的量

b.噴嘴壓力:調整噴霧的穿透力c.噴嘴移動的速度*:調整助焊剂量的均勻度,噴霧的穿透力10d.噴塗示意圖:保證PCB噴塗均勻.進板方向113.錫槽成份:不鏽鋼+鍍鈦合金---防腐蝕3.1平流波平流波的主要功能是完成PTH零件的焊接。平流波可以分為前峰區﹑平流區和后峰區﹐大部分的焊錫是從后峰區和前峰區流出,在平流區和后峰區完成焊接任務.平流區應保持平穩﹐波峰過高會導致平流區的劇烈跳動﹐使其起不到平流區完成良好焊接的作用﹐而造成焊點有拉尖及連錫的現象。123.2擾流波擾流波一般是起到輔助焊接的作用﹐對一些較難上錫的零件,在進入平流波進行焊接前先在擾流波處對其進行預焊接﹐再使其在平流波進行二次焊接﹐以達到更好的焊接效果。比較:

平流波與PCB流向接近平行,且速度慢,而擾流波與PCB流向接近垂直,且速度快,對PCB有衝擊力.133.3錫渣錫在高溫溶化后會被空氣的中氧氣氧化形成氧化層,以及被助焊劑去除掉的PCB及零件上的氧化層﹐這些氧化物的比重比液態的錫比重要小﹐所以會漂浮在錫面上﹐并且溫度會低于液錫的溫度.

錫渣會影響錫波的流動性,導致上錫差,并且會殘留在PCB背面,因此要定時清潔.143.4焊錫成份錫條SAC305:Sn96.5%/Ag3.0%/Cu0.5%

此合金容易吃銅,使用一段時間后,銅含量會增加,特別是對OSP板.銅含量過高,合金的液化溫度會增加,這導致焊錫流動性變差,影響上錫.需增加SAC300來降低銅含量.根據J-STD-001C和RoHS指令,錫槽中成份(%):

PbCdCuAgSbBiFeZnAsAl<0.1<0.0020.3~0.92.8~3.2<0.5<0.1<0.02<0.005<0.03<0.006OSP板,每周測一次15二.助焊劑(FLUX)

升貿SM-8161.助焊劑的四大功能

a.清除焊接金屬表面的氧化物;

b.在焊接物表面形成一液態的保護膜隔絕高溫時四周的空氣,防止金屬表面的再氧化;

c.降低焊錫的表面張力,增加其擴散能力

d.焊接的瞬間,可以讓熔融狀的焊錫取代,順利完成焊接。162.物理性質成份:異丙醇>80%,樹脂<3.2%,活性劑>1.3%外觀:透明至微黃色液体比重:0.8060.016(25℃)酸價:205mgKOH/g

固形份含量:3.40.5％PH(5%的水溶液):3.5閃火點:12.0℃(54℉)助銲劑中的溶劑易揮發,應使用酸價滴定法來精確測量,若無法使用酸價滴定法檢驗,則用比重法來控制.未達要求時可適量添加稀釋劑以保持其活性.173.建議錫爐參數助銲劑塗佈量:固形份350~850µg/in²

板面預熱溫度:85℃~105℃板面升溫速率:每秒2℃以下遞送角度:4∘~8∘(通常用6∘)沾錫時間:3~6sec

錫溫:255℃~275℃18三.波峰焊曲線1.波峰焊曲線管控目的a.PTH零件上錫是否良好.b.SMT零件焊接是否良好.c.PCB是否會變形.192.波峰焊曲線規格PTH零件正面預熱溫度:85~100℃SMT零件峰值溫度:＜195℃PTH反面零件腳峰值溫度:235~260℃錫溫:260℃+/-2℃,263℃+/-2℃焊錫時間:3~5秒

升溫斜率:＜2.0℃/Sec

降溫斜率:＜3.0℃/Sec

PCB出爐溫度:＜140℃203.波峰焊曲線圖Waikiki(SOUNG-E)21Rist(Vitronics)22四.無鉛制程的解決方法PCB:OSP,Im-Ag1.問題點

a.PTH孔上錫

b.ICT直通率

2.解決方法2.1單面OSP制程

方法:鏤空載具+擾流波Why?23a.在Reflow高溫下,OSP膜不能很好保護銅面,會有氧氣侵入,在銅面上形成氧化膜.導致過波峰焊時,不能很好上錫.b.OSPPCB,焊盤越小,OSP膜越厚.c.波峰焊時,助焊劑與OSP膜及氧化膜分解反應后,錫波再將它們排擠出焊盤表面,使焊盤上錫.d.擾流波方向與PCB方向垂直,且速度快,對PCB有衝擊力,容易將測點和PTH孔內的分解物和贓污沖走,便於測點和PTH