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SMT組裝工藝

      SMT組裝(zhuāng)工藝與焊接前的(de)每一工藝步驟密(mi)切相關,其中包括(kuò)資金投入、PCB設計、元(yuán)件可焊性、組裝操(cāo)作、焊劑選擇、溫度(du)/時間的控制、焊料(liao)及晶體結構等。
一(yī)、焊料
      波峰焊接常(cháng)用的焊料是共晶(jing)錫鉛合金:錫63%;鉛37%,應(yīng)時刻掌握焊錫鍋(guo)中的焊料溫度,其(qí)溫度應高于合金(jīn)液體溫度183℃,并使溫(wen)度均勻。過去,250℃的焊(han)錫鍋溫度被視爲(wèi)“标準”。
      随着焊劑技(ji)術的革新,整個焊(han)錫鍋中的焊料溫(wen)度的均勻性得到(dào)了控制,并增設了(le)預熱器,發展趨勢(shì)是使用溫度較低(di)的焊錫鍋。在230-240℃的範(fàn)圍内設置焊錫鍋(guo)溫度是普遍的。通(tong)常,組件沒有均勻(yún)的熱質量,要保證(zhèng)所有的焊點達到(dào)足夠的溫度,以便(biàn)形成合格的焊點(diǎn)是必要的。重要的(de)問題是要提供足(zu)夠的熱量,提高所(suǒ)有引線和焊盤的(de)溫度,從而确保焊(han)料的流動性,濕潤(rùn)焊點的兩面。焊料(liao)的溫度較低就會(hui)降低對元件和基(jī)闆的熱沖擊,有助(zhu)于減少浮渣的形(xing)成,在較低的強度(dù)下,進行焊劑塗覆(fù)操作和焊劑化合(hé)物的共同作用下(xià),可使波峰出口具(ju)有足夠的焊劑,這(zhè)樣就可減少毛刺(cì)和焊球的産生。
      錫(xi)鍋中的焊料成份(fen)與時間有密切關(guan)系,即随着時間而(er)變化,這樣就導緻(zhì)了浮渣的形成,這(zhe)就是要從焊接的(de)組件上去除殘餘(yu)物和其它金屬雜(zá)質的原因及在焊(hàn)接工藝中錫損耗(hao)的原因。以上這些(xie)因素可降低焊料(liao)的流動性。在采購(gòu)中,要規定的金屬(shǔ)微量浮渣和焊料(liao)的錫含量的高限(xian),在各個标準中,(如(ru)象IPC/J-STD-006都有明确的規(gui)定)。在焊接過程中(zhōng),對焊料純度的要(yao)求在ANSI/J-STD-001B标準中也有(yǒu)規定。除了對浮渣(zhā)的限制外,對63%錫;37%鉛(qiān)合金中規定錫含(hán)量低不得低于61.5%。波(bo)峰焊接組件上的(de)金和有機泳層銅(tóng)濃度聚集比過去(qù)快。這種聚集,加上(shàng)明顯的錫損耗,可(kě)使焊料喪失流動(dòng)性,并産生焊接問(wèn)題。外表粗糙、呈顆(kē)粒狀的焊點常常(cháng)是由于焊料中的(de)浮渣所緻。由于焊(han)錫鍋中的集聚的(de)浮渣或組件自身(shēn)固有的殘餘物暗(àn)淡、粗糙的粒狀焊(hàn)點也可能是錫含(hán)量低的征兆,不是(shì)局部的特種焊點(diǎn),就是錫鍋中錫損(sǔn)耗的結果。這種外(wai)觀也可能是在凝(ning)固過程中,由于振(zhen)動或沖擊所造成(chéng)的。
      焊點的外觀就(jiù)能直接體現出工(gong)藝問題或材料問(wen)題。爲保持焊料“滿(mǎn)鍋”狀态和按照工(gōng)藝控制方案對檢(jian)查焊錫鍋分析是(shi)重要的。由于焊錫(xī)鍋中有浮渣而“倒(dao)掉”焊錫鍋中的焊(han)劑,通常來說是不(bú)必要的,由于在常(chang)規的應用中要求(qiú)往錫鍋中添加焊(hàn)料,使錫鍋中的焊(hàn)料始終是滿的。在(zai)損耗錫的情況下(xià),添加純錫有助于(yú)保持所需的濃度(dù)。爲了監控錫鍋中(zhong)的化合物,應進行(háng)常規分析。如果添(tiān)加了錫,就應采樣(yang)分析,以确保焊料(liào)成份比例正确。浮(fú)渣過多又是一個(gè)令人棘手的問題(tí)。毫無疑問,焊錫鍋(guo)中始終有浮渣存(cun)在,在大氣中進行(háng)焊接時尤其是這(zhe)樣。使用“芯片波峰(fēng)”這對焊接高密度(du)組件有幫助,由于(yu)暴露于大氣的焊(han)料表面太大,而使(shǐ)焊料氧化,所以會(hui)産生多的浮渣。焊(hàn)錫鍋中焊料表面(mian)有了浮渣層的覆(fu)蓋,氧化速度就放(fang)慢了。
      在焊接中,由(you)于錫鍋中波峰的(de)湍流和流動而會(huì)産生多的浮渣。推(tui)薦使用的常規方(fang)法是将浮渣撇去(qù),要是經常進行撇(piě)削的話,就會産生(shēng)多的浮渣,而且耗(hao)用的焊料多。浮渣(zha)還可能夾雜于波(bō)峰中,導緻波峰的(de)不穩定或湍流,因(yīn)此要求對焊錫鍋(guo)中的液體成份給(gěi)予多的維護。如果(guo)允許減少錫鍋中(zhōng)焊料量的話,焊料(liao)表面的浮渣會進(jin)入泵中,這種現象(xiàng)可能發生。有時,顆(ke)粒狀焊點會夾雜(za)浮渣。初發現的浮(fu)渣,可能是由粗糙(cao)波峰所緻,而且有(yǒu)可能堵塞泵。錫鍋(guō)上應配備可調節(jie)的低容量焊料傳(chuán)感器和報警裝置(zhì)。
二、波峰
      在波峰焊(hàn)接工藝中,波峰是(shi)核心。可将預熱的(de)、塗有焊劑、無污物(wu)的金屬通過傳送(sòng)帶送到焊接工作(zuo)站,接觸具有一定(ding)溫度的焊料,而後(hòu)加熱,這樣焊劑就(jiu)會産生化學反應(ying),焊料合金通過波(bō)峰動力形成互連(lián),這是關鍵的一步(bù)。常用的對稱波峰(feng)被稱爲主波峰,設(shè)定泵速度、波峰高(gao)度、浸潤深度、傳送(sòng)角度及傳送速度(dù),爲達到良好的焊(hàn)接特性提供全方(fang)位的條件。應該對(dui)數據進行适當的(de)調整,在離開波峰(fēng)的後面(出口端)就(jiu)應使焊料運行降(jiang)速,并慢慢地停止(zhi)運行。PCB随着波峰運(yùn)行終要将焊料推(tuī)至出口。在好的情(qing)況下,焊料的表面(mian)張力和好化的闆(pǎn)的波峰運行,在組(zǔ)件和出口端的波(bō)峰之間可實現零(ling)相對運動。這一脫(tuō)殼區域就是實現(xian)了去除闆上的焊(hàn)料。應提供充分的(de)傾角,不産生橋接(jiē)、毛刺、拉絲和焊球(qiu)等缺陷。有時,波峰(fēng)出口需具有熱風(feng)流,以确保排除可(kě)能形成的橋接。在(zài)闆的底部裝上表(biao)面貼裝元件後,有(yǒu)時,補償焊劑或在(zai)後面形成的“苛刻(ke)的波峰”區域的氣(qì)泡,而進行的波峰(fēng)整平之前,使用湍(tuān)流芯片波峰。湍流(liu)波峰的高豎直速(su)度有助于保證焊(han)料與引線或焊盤(pán)的接觸。在整平的(de)層流波峰後面的(de)振動部分也可用(yong)來消除氣泡,保證(zhèng)焊料實現滿意的(de)接觸組件。焊接工(gong)作站基本上應做(zuò)到:高純度焊料(按(an)标準)、波峰溫度(230~250℃)、接(jie)觸波峰的總時間(jiān)(3~5秒鍾)、印制闆浸入(rù)波峰中的深度(50~80%),實(shí)現平行的傳送軌(gui)道和在波峰與軌(gui)道平行狀态下錫(xī)鍋中焊劑含量。
三(sān)、焊接後的冷卻
      通(tong)常在波峰焊機的(de)尾部增設冷卻工(gōng)作站。爲的是限制(zhì)銅錫金屬間化合(hé)物形成焊點的趨(qū)勢,另一個原因是(shì)加速組件的冷卻(què),在焊料沒有完全(quan)固化時,避免闆子(zi)移位。快速冷卻組(zu)件,以限制敏感元(yuán)件暴露于高溫下(xià)。然而,應考慮到侵(qīn)蝕性冷卻系統對(duì)元件和焊點的熱(re)沖擊的危害性。一(yī)個控制良好的“柔(rou)和穩定的”、強制氣(qì)體冷卻系統應不(bú)會損壞多數組件(jian)。使用這個系統的(de)原因有兩個:能夠(gòu)快速處理闆,而不(bu)用手夾持,并且可(ke)保證組件溫度比(bi)清洗溶液的溫度(du)低。人們所關心的(de)是後一個原因,其(qí)可能是造成某些(xie)焊劑殘渣起泡的(de)原因。另一種現象(xiang)是有時會出現與(yǔ)某些焊劑浮渣産(chǎn)生反應的現象,這(zhe)樣,使得殘餘物“清(qīng)洗不掉”。在保證焊(han)接工作站設置的(de)數據滿足所有的(de)機器、所有的設計(jì)、采用的所有材料(liào)及工藝材料條件(jian)和要求方面沒有(you)哪個定式能夠達(da)到這些要求。必須(xu)了解整個工藝過(guò)程中的每一步操(cāo)作。結論總之,要獲(huo)得好的焊接質量(liang),滿足用戶的需求(qiú),必須控制焊接前(qian)、焊接中的每一工(gong)藝步驟,因爲SMT的整(zhěng)個組裝工藝的每(měi)一步驟都互相關(guān)聯、互相作用,任一(yi)步有問題都會影(ying)内到整體的可靠(kào)性和質量。焊接操(cāo)作也是如此,所以(yi)應嚴格控制所有(you)的參數、時間/溫度(du)、焊料量、焊劑成分(fèn)及傳送速度等等(děng)。對焊接中産生的(de)缺陷,應及早查明(míng)起因,進行分析,采(cǎi)取相應的措施,将(jiāng)影響質量的各種(zhǒng)缺陷消滅在萌芽(yá)狀态之中。這樣,才(cai)能保證生産出的(de)産品。
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