SMT:通孔元件再流焊工艺及部分解方案

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通孔元件的焊膏施加量
(简易计算方法)
通孔中的焊膏量=(Vpth-Vpin)×2
式中:
2—为补偿焊膏在回流焊收缩因子;
Vpth—是通孔圆柱体的体积=πR²h
Vpin—是管脚圆柱体的体积=πr²h PCB上、下表面焊盘的焊膏量也可根据焊盘尺寸计算
4.3 必须采用短插工艺
• 元件的引脚不能过长,长引脚也会吸收焊膏量,针长
器引脚(针)相匹配的模具→将预制片撒在模具上振动,
筛入模具的每个钻孔中→将连接器压入模具→收回连接 器时预制片就套在引脚上了。
(3):用贴装机将矩形焊料预制片放置在通孔附近 • 焊料预制片被包装在卷带上、或通过散料喂料系统, 类似无源元件那样被依次贴放在通孔附近的焊膏上。
矩形焊料预制片卷带
贴放在通孔附近的焊膏上
1. 通孔元件采用再流焊工艺的优点 (与波峰焊相比)
a 可靠性高,焊接质量好,不良比率DPPM可低于20 。
b 虚焊、桥接等焊接缺陷少,修板的工作量减少。
C 无锡渣的问题,PCB板面干净,外观明显比波峰焊好。
机器为全封闭式,干净,生产车间里无异味。
d 简化工序,节省流程时间,节省材料,设备管理及保养
度≤60%的环境下,在规定时间内完成贴装;当天
没有贴完的器件,应存放在23±3℃、相对湿度
≤20%的环境下。
案例2 元件裂纹缺损分析

元件裂纹缺损分析
•设计 •锡量 •PCB翘曲 •贴片产生的应力 •热冲击 •弯折产生的机械应力 •印制板分割引力 •运输及装配过程所形成
电容器微裂会造成短路
全裂会造成断路
要与PCB厚度和应用类型相匹配,插装后在PCB焊接
面的针长控制在1~1.5mm。
• 控制元件插装高度,元件体、特别是连接器的外壳不
能和焊膏接触。 • 紧固件不要太大咬接力,因为贴装设备通常只支持 10~20牛顿的压接力。
4.4 THC的焊盘设计的特殊要求
• a. 需要根据引出脚的直径设计插孔直径,孔径不能太大, 大孔径会增加焊膏的需求量,建议手工插装孔直径比针 直径大20% ( 0.125mm ),机器自动插装孔比针直径
• 对于有防潮要求的器件,检查是否受潮,对受潮器件进行
去潮处理。
• 开封后检查包装内附的湿度显示卡,当指示湿度>20%
(在23℃±5℃时读取),说明器件已经受潮,在贴装前需 根据潮湿敏感度等级在125±1℃下烘烤12~48h。
对器件进行去潮处理。去潮的方法可采用电热鼓风干燥箱,
(c)另一解决措施。 选择具有优良活性焊剂的
由于高温而损坏。(如果采用专用回流炉,元件表面最
高温度可以控制在120~150℃。因此一般的电解电容,连
接器等都无问题)
2. 通孔元件采用再流焊工艺的适用范围
• a 大部分SMC/SMD,少量(10~5%以下)THC的产品。 • b 要求THC能经受再流焊炉的热冲击,例如线圈、连 接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240℃,无 铅要求260℃以上。
4.7 不耐高温的元件采用手工焊接
• 如铝电解电容、国产塑封器件应采用后附手 工焊接的方法来解决。
二.部分问题解决方案实例
• • • • • • • 案例1 案例2 案例3 案例4 案例5 案例6 案例7 ―爆米花”现象解决措施 元件裂纹缺损分析 连接器断裂问题 金手指沾锡问题 抛料的预防和控制 0201的印刷和贴装 QFN的印刷、贴装和返修
• c 电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件
等不适合再流焊工艺。(除非采用专用回流炉) • c 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件,可以采用后 附手工焊接的方法解决。
通孔元件再流焊工艺的应用实例
• 彩电调谐器 • CD,DVD激光机芯伺服板以及DVD-ROM伺服板 • 笔记本电脑主板 ......等等
托盘中进行烘烤;
• b 烘箱要确保接地良好,操作人员手腕带接地良好
的防静电手镯;
• c 操作过程中要轻拿轻放,注意保护器件的引脚,
引脚不能有任何变形和损坏。
对于有防潮要求器件的存放和使用:
• 开封后的器件和经过烘烤处理的器件必须存放在相 对湿度≤20%的环境下(干燥箱或干燥塔),贴装
时随取随用;开封后,在环境温度≤30℃,相对湿
大20~50%,较少端子时插装孔直径可小一些。
• b. 插装孔两面的焊盘也不能太大,大焊盘也会增加焊膏
的需求量。
4.5 通孔回流焊接技术
• 要保证焊点处的最佳热流。 • 当达到焊料的熔点温度时,通常在引脚底部(针尖) 处的焊料熔化并浸润引脚(针)时,由于毛细作用, 使液体焊料填满通孔。
再流焊温度曲线
陶瓷电容器微裂会造成短路
全裂会造成断路 MLC结构 • 是由多层陶瓷电容器并联层叠起来组成的。
锡量
焊料量过大时,或两端焊接料量差异较大时,由
焊料冷却固化时收缩,产生横向拉应力,会引起纵向
裂纹的产生。
贴片压力过大产生裂痕或应力
吸嘴压力过大
吸嘴压痕
焊后产生裂纹
热冲击所造成的裂痕
元件、PCB、焊点之间热膨胀系数不匹配; PCB翘曲,或焊接过程中变形; 再流焊升温、降温速度过快;
4.2 通孔元件的焊膏施加量
• THC的焊膏量由通孔的体积、焊盘面积决定,可计算。
• 除了有PCB上、下焊盘外,还有PCB厚度方向的通孔需
要填满焊料,而且在元件引脚(针)与PCB两面焊盘的
交接处还要形成半月形的焊点,因此需要的焊膏量约比
SMC/SMD的焊膏量多3~4倍。 焊膏量与PCB插孔直径及 焊盘大小成正比关系。 • 可使用增加模板厚度、开口形状和尺寸等措施,采用点 焊膏工艺时,也要掌握好适当多的焊膏量。
白色、光亮(如锡箔、铝箔)材料加工专门的焊接工装。
b 由于通孔元件焊锡量多,热容量大,要求炉温高一些。
c 专用再流焊设备. d 有时也可以采用原来的再流焊设备。
4. 工艺方面的特殊要求
• 4.1 施加焊膏有四种方法
• 管状印刷机印刷
• 点胶机滴涂
• 模板印刷
• 印刷或滴涂后 + 焊料预制片
各种施加焊膏方法的应用
9413.36 11659.16 14305.48 17395.64 20978.28 25100.52 29817.84 35188.0
• 典型共晶SnPb回流峰值温度为2200C ,水蒸气压力约
17396毫米。无铅焊SnAgCu的熔点2170C,即便一块相
对小的记忆卡或手机板也需要230~2350C的峰值温度,
• 温度曲线要根据PCB上元件的布局、THC和回流
炉的具体情况进行调整。炉子导轨上面的温度要尽 量调低,炉子导轨下面的温度应适当提高。找出既
能保证PCB下面焊点质量,又能保证PCB上面的分
立元器件不被损坏的最佳温度和速度。
4.6 焊点检测
• 通孔回流焊点要求与IPC-A-610波峰焊点的标准相同。
间隙0.1~0.3mm
焊膏 PCB
焊膏 印刷模板
已焊接SMD
支撑台
漏嘴
方法2 点胶机滴涂
焊膏
方法3 模板印刷
这种方法需要两台印刷机和两张模板
方法4:印刷或滴涂后 + 焊料预制片
• 采用焊料预制片的优点: 预制片是100%合金冲压出来的
• THC的焊膏量比SMC/SMD的焊膏量多许多。
• 当THC引出端子较少时可使用增加模板厚度和开口尺寸 的措施,点焊膏工艺时增加焊膏量的方法。 • 当THC引出端子较多时,例如PGA矩阵连接器的端子 (针)很多,如果增加模板厚度会影响印刷质量,如果 增大开口尺寸受到引脚间距的限制会引起焊膏粘连,导 致大量的锡珠。
• 把引脚插入填满焊膏的插装孔中,并用回流 法焊接。可以替代波峰焊、选择性波峰焊、 自动焊接机器人、手工焊。
通孔元件再流焊工艺
• 目前绝大多数PCB上通孔元件的比例只占元 件总数的10~5%以下,采用波峰焊、选择性 波峰焊、自动焊接机器人、手工焊以及压接 等方法的组装费用远远超过该比例,而且组 装质量也不如再流焊。因此通孔元件再流焊 技术日渐流行。
• 2a级
• 3级 • 4级
≤30℃,<60%RH
≤30℃,<60%RH ≤30℃,<60%RH
4周
168小时 72小时
• 5级
• 5a级
≤30℃,<60%RH
≤30℃,<60%RH
48小时
24小时
• (1)设计在明细表中应注明元件潮湿敏感度
• (2)工艺要对潮湿敏感元件做时间控制标签
• (3)对已受潮元件进行去潮处理
―爆米花”现象解决措施
(a)器件供应商正在努力争取2600C的MSL3目标,但达到 此目标需要时间,目前我们只能继续使用2200C MSL3的 器件。因此必须采取仔细储存、降级使用,将由于吸
潮器件失效的风险减到最少。
(b)严格的物料管理制度 • 建立潮湿敏感元件储存,使用,烘烤规则的B0M表。
• 领料时进行核对器件的潮湿敏感度等级。
3 . 对设备的特殊要求
• 3.1 印刷设备 双面混装时,需要用特殊的立体式管状印刷机或
焊膏滴涂机。有时也可以采用普通印刷机。
3.2 再流焊设备
a 由于SMC/SMD焊接面在顶面,而THC的焊接面在底面, 要求各温区上、下独立控制温度, 底部温度需要调高。设
备的顶部可采用一些白色、光亮(反光)材料;或采用
案例1 ―爆米花”现象解决措施

高温-损伤元器件
受潮器件再流焊时,
在器件内部的气体膨胀使邦定点的根部“破裂”
平焊点
―爆米花”现象
PBGA器件的塑料基板起泡
―爆米花”现象机理:
水蒸气压力随温度上升而增加
温度 (°C)
190 200 210 220 230 240 250 260
水的蒸气压力(毫米)
而大而复杂的产品可能需要250~2600C。此点水蒸气压
力为35188 毫米,是2200C时的两倍 ,因此任何焊接
前吸潮的器件在回流焊过程中都会造成损坏的威胁。
• 根据经验,如果SnPb器件定级为MSL3,无铅制程时将 至少减到MSL4。
SMD潮湿敏感等级
• 敏感性 • 1级 • 2级 芯片拆封后置放环境条件 ≤30℃,<90%RH ≤30℃,<60%RH 拆封后必须使用的期限 (标签上最低耐受时间) 无限期 1年
简单,使操作和管理都简单化了。
e 降低成本,增加效益(厂房、设备、人员)。
与波峰焊相比的缺点
(1) 焊膏的价格成本相对波峰焊的锡条较高。
(2) 有些工艺需要专用模板、专用印刷设备和回流炉,价
格较贵。而且不适合多个不同的PCBA产品同时生产。
(3) 传统回流炉可能会损坏不耐高温的元件。在选择元件
时,特别注意塑胶元件,如电位器、铝电解电容等可能
• a 单面混装时可采用模板印刷、管状印刷机印刷或
点焊膏机滴涂。
• b 双面混装时,因为在THC元件面已经有焊接好的
SMC/SMD,因此不能用平面模板印刷焊膏,需要
用特殊的立体式管状印刷机或点焊膏机施加焊膏。
• c 当焊膏量不能满足要求时可采用印刷或滴涂后 +
焊料预制片。
方法1 管状印刷机印刷
刮刀 印刷方向
• 理想的填充率达到100%或至少75%以上。焊盘环的浸润
角接近360°或270°以上。
IPC-A-610D标准: Acceptable - Class 2 • Minimum 180° wetting present on lead and barrel, Figure 7-113.
Acceptable - Class 3 • Minimum 270° wetting present on lead and barrel, Figure 7-114.
第七部分
SMT工艺技术改进
通孔元件再流焊工艺 及 部分问题解决方案实例
顾霭云
• 工艺改进不仅给企业带来生产效率和 质量,同时带来工艺技术水平的不断 提高和进步。
通孔元件再流焊工艺 部分问题解决方案实例
是工艺优化和技术改进的实例
内容
1. 通孔元件再流焊工艺 2. 部分问题解决方案实例

通孔元件再流焊工艺 (paste-in-hole)
• 当焊膏量不能满足要求时,采用焊料预制片能实现在增 加焊膏量的同时避免焊膏粘连和锡珠的产生。
可用于再流焊的连接器
插装孔焊料填充要求 >75%
垫圈形焊料预制片的放置方法:
(1) :用适当的吸嘴将垫圈形焊料预制片贴装在焊膏上。
垫圈形焊料预制片
(2):通过模具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上
根据垫圈形焊料预制片的外径和内径加工一个与连接
SnAgCu焊膏,通过优化再流焊工艺,将峰值温度降
到最低( 230~2400C ),在接近Sn63/Pb37,在回
流峰值仅高于Sn63/Pb37温度100C的情况下,将由
于吸潮器件失效的风险减到最少。
(d) 再流焊时缓慢升温(轻度受潮时有一定效果)。
去潮处理注意事项:
• a 应把器件码放在耐高温(大于150℃) 防静电塑料
相关文档
最新文档