表面组装技术第四讲.pdf
表面组装技术表面组装技术Surface Mount Technology覃春林 博士覃春林 博士哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学(威海威海)材料学院材料学院电子封装技术专业电子封装技术专业Present by:SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGIBEERING第四章 表面组装焊接技术第四章 表面组装焊接技术1.表面组装焊接技术的原理及特点表面组装焊接技术的原理及特点2.波峰焊波峰焊3.再流焊再流焊第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理所谓焊接是将焊料、被焊金属同时加热到最佳温所谓焊接是将焊料、被焊金属同时加热到最佳温度，依靠熔融焊料添满被金属间隙并与之形成金属度，依靠熔融焊料添满被金属间隙并与之形成金属合金结合的一种过程。合金结合的一种过程。物理物理化学化学材料学材料学电学电学第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.1 机械啮合理论机械啮合理论 由于固体表面由吸附气体、吸附水膜、由于固体表面由吸附气体、吸附水膜、氧氧化物化物、油脂油脂、尘埃等尘埃等组成，组成，因而因而是是不清洁不清洁的。的。另外另外，宏观清洁宏观清洁的表面，的表面，在微观却在微观却是是非常粗糙非常粗糙的、的、凹凸不平凹凸不平，呈呈峰峰谷交错状态谷交错状态。在在210250焊接温度焊接温度下下，熔融，熔融锡铅钎锡铅钎焊流焊流入入元器件引脚和铜箔元器件引脚和铜箔焊焊盘凹凸不平盘凹凸不平的的多孔多孔表面表面内内，冷却后像小钩冷却后像小钩子一子一样使锡铅钎样使锡铅钎料与料与元器件引元器件引脚脚及及铜箔铜箔焊焊盘盘结合结合在在一一起起，形成，形成强有力强有力的机械的机械啮合。啮合。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.2 润湿润湿理论理论(横向横向)是是指指熔融焊料熔融焊料在在金属表面形成金属表面形成均匀均匀、平滑平滑、连续连续并并附附着牢着牢固的焊料固的焊料层层。主要决定主要决定于于焊焊件件表面的表面的清洁清洁程度程度焊料的表面焊料的表面张力张力第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.2 润湿润湿理论理论固体表面金属液滴接触角金属液滴固体表面第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.3 描述润湿描述润湿的的基本方基本方程程slslslssglgltotalAAAAE+=)(固固液界液界面面张力张力固体表面固体表面张力张力液液体表面体表面张力张力固体表面固体表面积积液液体表面体表面积积固固液液接接触触面面积积slsgglsAlAslA第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.4 润湿润湿的的好坏判断好坏判断=180当当=180 时，时，液液体体在在固体表面固体表面呈呈球球体，体，完全完全不润湿不润湿当当 90 180 时，时，液液滴滴在在固体表面固体表面上上呈呈滚珠滚珠状状，不不能能润湿润湿当当 0 90 时，时，液液滴滴在在固体表面固体表面呈凸呈凸透镜透镜状状，能能润湿润湿。当当=0 时，时，液液滴滴在在固体表面固体表面上铺展上铺展成成薄薄膜，膜，称为完全称为完全润湿润湿。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理A点，点，试试件件开始放开始放入入熔熔融融锡锡料之料之前前B点，点，试试件件同熔融同熔融锡锡料料接接触触的时的时刻刻，也也是是测测试开始试开始点。点。C点，点，试试件件浸演浸演到到规规定定的的深深度。度。如果试如果试件有件有很很好好的的可可焊焊性性，并，并且且试试件件的热的热容量容量小小的的话话，在在C点点发生发生润湿润湿。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理D点，点，如果试如果试件件需需要要的热的热容量容量大大或试或试件件涂涂的焊的焊剂剂过过多多，在在D点点才开始才开始润湿和润湿和焊接。焊接。E点，点，正正在润湿在润湿过程过程中中。F点，熔融焊料点，熔融焊料凹下凹下去去的的液液面面这这时时回回到水到水平平，表面，表面张张力力的的方向方向是水是水平平的，的，垂直垂直方向方向的的主要主要作用作用力力是是浮浮力力。有有些标准些标准将过将过F点的时点的时间间定定义为零义为零交交时间，时间，作为作为衡量可衡量可焊焊性性的一的一个个指指标标。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理G点点:在指定在指定的时间所的时间所测测的的合合力力值值。H点点:最大合最大合力力点。点。这这时焊时焊料料“爬升爬升”高高度最度最高高，润湿润湿力力最大。最大。K点点:测试测试结结束前束前一一瞬何瞬何的的合合力力值值，通通常常K点的点的值值同同H点的点的值比较值比较接接近近，表，表明明润湿润湿的的稳稳定定性性好好。如果如果K点点比比H点点低很低很多多，表，表明明焊焊料料沿沿着着焊焊端端“回落回落”，凸凸面面有有所所下下降降，即失即失润润现象现象。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.5 扩散扩散理论理论 扩散现象扩散现象 在在焊接过程焊接过程中中，焊，焊盘盘上上铜铜原子原子经经过过活活化与化与锡铅锡铅钎钎料料中中的原子的原子互相扩散互相扩散，冷却后在冷却后在固体金属固体金属钎钎料的料的交界交界处处形成一形成一层层金属间化合物。金属间化合物。扩散扩散连连接接有有四四个阶段：个阶段：局部局部的接的接触触产生产生塑塑性性变变形形使氧使氧化膜化膜破碎破碎 氧氧化物化物通通过过分解分解、扩散扩散消消失失 由于融由于融变变变变形形使使接接触触面面扩扩大，大，通通过体过体积积扩散扩散和和表面表面扩散扩散使使空洞逐渐缩空洞逐渐缩小小 晶晶界界的的移动移动使使接合接合线消线消失失第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.6 合金理论合金理论 焊接时，焊接时，钎钎料成料成分分向向母母材金属组材金属组织织内内扩散扩散，母母材金属材金属也也向钎向钎料料中扩散中扩散溶解溶解，在在接接触界触界面形成面形成合金。焊点依靠合金将合金。焊点依靠合金将元器件元器件及焊及焊盘盘与与锡铅钎锡铅钎料接合料接合在在一一起起。合金合金主要主要以两以两种形种形式存式存在在，一种时金属，一种时金属元元素按素按各各种原子种原子量比量比结合结合在在一一起起的金属间化合物，的金属间化合物，另另一种是一种是元元素素之间之间在在固固态下态下相互相互溶解溶解而而形成的固形成的固溶溶体合金。体合金。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.6.1 电电路路焊接的焊接的三三个个方方式式手手工焊工焊第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理波峰焊波峰焊第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理回回流焊流焊第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理焊点机械焊点机械强强度度第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理Electronic solders and their melting behaviour第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理Solubility of copper in non-antimonial solder第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理ss-section through a soldered joint,made with eutectic solder第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理Relationship between soldering parameters and zone thickness第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理HASL 处处 理 的理 的PCB表面焊点表面焊点OSP 处处 理 的理 的PCB表面焊点表面焊点化学化学Ni/Au处处理的理的PCB表面表面焊点焊点第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理HASL的的PCB焊焊盘盘与焊与焊锡锡形成形成 IMC厚厚度度比比OSP的的要要厚厚，实际实际上上是是发生发生了二次了二次生生长长在在HASL的过程的过程中中Sn已已经经与与Cu 焊焊盘盘形成一形成一定定厚厚度的度的Cu6Sn5明明OSP和和化学化学Ni/Au的的处处理理方方式式与与HASL在在焊接焊接后后，焊焊锡锡与焊与焊盘盘的结合的结合紧密紧密，均有均有一一定定厚厚度的度的IMC生生成成第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理BGA样样品启品启封封后后发现部发现部分分金金球球脱脱落落(箭头箭头所所示示)焊焊盘盘上上的的铝铝层层已已完全完全脱脱落落第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理 只只有有焊焊锡锡与焊与焊盘盘金属的表面金属的表面有有合金合金层层形成，焊形成，焊锡锡才能才能牢牢固的附固的附着在着在 PCB板板上上；只只有有这这两两个个合金合金层层都都很很好好，才能才能使元件牢使元件牢固的固固的固定在定在 PCB的焊的焊盘盘上上。第一节 焊接成形机理第一节 焊接成形机理1.7 SMT焊点成形机理焊点成形机理 钎钎焊焊 SMT焊点由焊点由钎钎焊形成，属于焊形成，属于微连微连接，接，在在采采用用再再流焊、波峰焊流焊、波峰焊等等焊接形焊接形式进行式进行焊接组装时，熔焊接组装时，熔融的融的锡铅钎锡铅钎料与料与元器件引脚元器件引脚及焊及焊盘盘形成的焊点形成的焊点，主要主要是是通通过过机械啮合机理机械啮合机理润湿润湿机理机理 扩散扩散机理机理中中间合金机理间合金机理等等共共同同作用作用而而产生产生的。的。第一节 焊接成形特点第一节 焊接成形特点1.8 SMT焊点的焊点的基本要基本要求求 电学电学性能：中性能：中间过间过渡区渡区的焊点材料的焊点材料应具应具有有较高较高的电的电导率导率 热热性能：性能：钎钎料料和基和基板应具板应具有有较高较高的热的热导率导率 相稳相稳定定性：性：焊点组焊点组织织不不能能在在热热循环循环过程过程中发生相中发生相变变 力力学学性能：性能：焊点焊点应应能经能经受受起起组装过程组装过程中产生中产生的的应应力力，经经受受起在起在产产品服役品服役过程过程中中由于热由于热循环循环产生产生的热的热膨膨胀差胀差而引起而引起的的应应力力 腐蚀抗腐蚀抗力力：焊点材料焊点材料具具有有抗腐蚀抗腐蚀能能力力 工工艺艺性能：性能：钎钎料与焊料与焊盘盘及及引脚引脚具具有有良良好好的的润湿润湿性性及及可可焊焊性性第一节 焊接成形特点第一节 焊接成形特点1.9 SMT焊接技术特点焊接技术特点 元器件本元器件本身受身受热热冲击冲击大大 要要求求形成形成微微细细化的焊接化的焊接连连接接 由于由于SMD的电的电极极或或引引线线的形的形状状、结、结构构和和材料种材料种类繁类繁多多，因因此此要要求对各求对各种种类型类型的电的电极极或或引引线都线都能能进行进行焊接焊接 要要求求表面组装表面组装元器件元器件与与PCB上上焊焊盘盘图图形的接合形的接合强强度度和和可可靠靠性性都都高高第一节 焊接成形第一节 焊接成形1.10 微微电子封装与组装电子封装与组装中中的的连连接接方方法法 固固相相连连接接 热热压压焊、焊、超声超声焊、焊、超声超声热热压压焊焊 固固相相-液液相相连连接接 钎钎焊、焊、反应反应钎钎焊焊 波峰焊、再流焊波峰焊、再流焊：红红外外、激光激光、热、热风风 熔化焊熔化焊 激光激光焊接、电焊接、电阻阻焊焊第第二二节 波峰焊节 波峰焊钎料流钎料流钎料槽钎料槽第第二二节 波峰焊节 波峰焊图图f1 波峰焊流程波峰焊流程简简图图第第二二节 波峰焊节 波峰焊第第二二节 波峰焊节 波峰焊视频视频第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.1 波峰焊机的工波峰焊机的工位位组成组成装装板板涂涂焊焊剂剂预预热热焊接焊接热热风风刀刀冷却冷却卸卸板板(1)装装载载:将所焊接的将所焊接的PCB置置于机于机器器中中(老老式式波峰机波峰机中需中需配配置框架置框架式式夹夹具具)。(2)焊焊剂涂剂涂覆覆:在在PCB上上喷喷涂涂助助焊焊剂剂，常常用用的的方方法法有有发发泡泡、浸演浸演、刷刷涂涂和和喷雾喷雾等等。(3)预预热热:预预热热PCB/焊点，焊点，活活化化助助焊焊荆荆。(4)焊接焊接:完完成成实际实际的焊接的焊接操操作作。(5)热热风风刀刀:去去除桥除桥连连，并，并减轻减轻组组件件的热的热应应力力。(6)冷却冷却:冷却冷却产产品品，减轻减轻热热滞留带来滞留带来的的损损坏坏。(7)卸载卸载:取出取出焊焊好好的电子组的电子组件件板板。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.2 波峰面与波峰面与氧氧化化皮皮 波的表面，波的表面，均均被一被一层氧层氧化化皮皮所所覆盖覆盖 PCB推推动动氧氧化化皮皮前前进进 PCB与与氧氧化化皮速皮速度一度一致致 特点是形成的焊料特点是形成的焊料渣渣最最少少第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.3 焊点成焊点成型型与与防止桥联防止桥联通通常常采采取取下下列办列办法法来来解解决决桥联桥联的形成的形成:(1)使使用可用可焊焊性性好好的的元器件和元器件和PCB;(2)提提高高助助焊焊剂剂的的活性活性;(3)提提高高PCB的的顶顶热温度，热温度，增增加焊加焊盘盘的的润湿润湿性能性能;(4)提提高高焊料的温度焊料的温度;(5)去去除除有有害杂质害杂质，减减低低焊料的焊料的内内聚聚力力，以以有有利利于于两两焊点之间的焊点之间的焊料焊料分分离离。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.4 波峰焊接波峰焊接主要主要工工艺艺因因素素 2.4.1助助焊焊剂剂 喷喷流流式式：适适于于不不规规则则SMD。依靠。依靠喷喷流流滚滚筒筒的的旋转旋转实实现现喷喷流。流。发发泡泡式式：适适于于全全面接面接触触PCB。将一。将一个个有有网网孔孔的的发发泡泡圆筒沉圆筒沉入入配配有有发发泡泡剂剂的的液液体体助助焊焊剂剂槽槽中中，用用洁洁净净的的压缩空压缩空气气吹吹入入这个这个筒筒，使使其其发发泡泡，让让发发泡泡的的助助焊焊剂剂对对PCB进行进行喷喷涂涂。喷雾喷雾式式：适适于于免免清清洗助洗助焊焊剂剂。喷雾喷雾式式有有两两种种方方法法，一是一是采采用用超声超声波波击击打助打助焊焊剂剂，使使其颗粒其颗粒变变小小，再，再喷喷涂涂到到PCB上上；二；二是是采采用用微微细细喷嘴喷嘴在在一一定定空空气气压压力下力下喷雾助喷雾助焊焊剂剂。这这种种喷喷涂涂均匀均匀、粒粒度度小小，易易于于控制控制。第第二二节 波峰焊节 波峰焊发发泡泡式式第第二二节 波峰焊节 波峰焊发发泡泡式式的的优优化化设计设计第第二二节 波峰焊节 波峰焊发发泡泡式式的的优优化化设计设计1.气气泡泡高高度度不不高高于于10-15cm，倾斜倾斜的气的气泡边缘泡边缘应应该该形成形成尖锐尖锐的的角角度，度，泡泡和和泡泡间间分分开开；2.双双并并行行气气泡泡发生发生器好器好于于垂直垂直并并排排方方式；式；3.气气泡泡发生发生器器产用产用多孔多孔结结构构，孔孔径径10-20um，总总直直径径3-4cm，两两个个好好于一于一个个大的，材料大的，材料用用陶瓷陶瓷或或聚聚合合物物；4.发生发生器器到到倾斜边缘倾斜边缘的的高高度度要要精确设计精确设计。第第二二节 波峰焊节 波峰焊发发泡泡式式设计设计的的其他其他问题问题1.沉沉积积量量主要主要取取决决于于板板的的输送输送速速度度；2.低低粘粘度度助助焊焊剂可剂可采采用用小小气气泡泡的的方方法；法；3.不不建议建议沉沉积积量量太太高高，因因为为在在板板子子倾斜倾斜的的边缘边缘，焊，焊剂剂会会流流淌淌，造造成成不均匀不均匀，从从而而影响影响预预热热不均匀不均匀，焊，焊接接不均匀不均匀；4.压缩空压缩空气气需需要要过过滤滤。第第二二节 波峰焊节 波峰焊发发泡泡式式设计设计的的缺缺点点1.浪费浪费焊焊剂剂；2.不不适适用用于于SMD器件器件的焊接。的焊接。第第二二节 波峰焊节 波峰焊压缩空压缩空气气喷雾喷雾式式第第二二节 波峰焊节 波峰焊转转鼓鼓喷雾喷雾式式第第二二节 波峰焊节 波峰焊转刷喷雾转刷喷雾式式第第二二节 波峰焊节 波峰焊超声超声喷雾喷雾式式第第二二节 波峰焊节 波峰焊喷雾喷雾式式设计设计的的优优点点1.雾雾滴能滴能够够进进入入SMD细细小小的焊的焊脚脚处处；2.目目前前，系统系统能能够够实实现现单单元元面面积内积内的的定定量量控制控制；3.每每次次的的助助焊焊剂剂都都是是新新的，的，而不而不是是像像其他其他方方式式那那样样回回流流利利用用；4.对对粘粘度度不不用用监监控控，对对含含水水量量等等影响影响不不用用监监控控；5.不不用处用处理理废弃废弃的焊的焊剂剂，对对老老板板来来说说节节约约了了成成本本。第第二二节 波峰焊节 波峰焊助助焊焊剂剂质质量量的的监监控控1.固体固体数数量量和和粘粘度成度成正比正比；第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.目目前前，通通过过监监控控PH值值等等化学化学方方法已法已经可经可以实以实现现监监控控固体固体含含量量，但但取取决决于焊于焊剂剂的种的种类类3.含含水水量量的的控制控制不不受受重重视视；4.松香松香基基焊焊剂剂考虑考虑分解分解问题问题；5.由由PCB带带入尘入尘土土、钻削钻削、切削切削、油脂油脂、铜铜线线等等，需需要定要定期期清清理焊理焊剂剂池池。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.4.3 助助焊焊剂剂的的密密度度控制控制第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.4.4 助助焊焊剂剂的的烘干烘干焊焊剂剂的的预预热热可可以以使使焊焊剂中剂中的大的大部部分溶分溶剂剂及及PCB制制造造过程过程中中夹带夹带的水的水汽挥汽挥发发使使焊焊剂剂保持保持适适合的合的粘粘度度降低降低焊接焊接期期间间对对元器件元器件及及PCB的热的热冲击冲击第第二二节 波峰焊节 波峰焊 2.4.2 预预热热系统系统 预预热的热的目目的是的是蒸蒸发发助助焊焊剂中剂中大大部部分溶分溶剂剂，增增加加助助焊焊剂剂的的粘粘度，加度，加速助速助焊焊剂剂的化学的化学反应反应，提提高高可可清清除除氧氧化的化的能能力力，同时，同时提提高高电子组电子组件件的温度的温度，以以防止防止突然突然进进入入焊接焊接区区时时受受到热到热冲击冲击 预预热温度一热温度一般般为为130150预预热温度热温度控制控制得得好好，可可防止防止虚虚焊、焊、拉拉尖尖和和桥桥连连，减减小小焊料波峰焊料波峰对对基基板板得得热热冲击冲击，有有效地效地解解决决焊接过程焊接过程中中PCB翘曲翘曲、分分层和层和变变形形问题问题第第二二节 波峰焊节 波峰焊Thermal properties of substances involved in wavesoldering第第二二节 波峰焊节 波峰焊Thermal audit of wavesoldering第第二二节 波峰焊节 波峰焊The preheating section第第二二节 波峰焊节 波峰焊 波峰焊机波峰焊机中中常常见见的的预预热热方方式式 空空气气对对流加热流加热 红红外外加热加热器器加热加热 热热空空气气和和辐射辐射相相结合的结合的方方法法加热加热第第二二节 波峰焊节 波峰焊 焊接焊接系统系统 波峰结波峰结构构：双双波峰、波峰、喷喷射射式式波峰波峰和和波形波形 焊焊后后温度一温度一般般在在240250，时间，时间710s 传输系统传输系统框架框架式式：适适于于多多品品种、种、中中/小小批批量生产量生产手手指指式式：适适于于少少品品种、大种、大批批量生产量生产 控制控制系统系统仪仪表表或或数数控控开开环环控制控制系统系统计计算算机封机封闭闭控制控制系统系统第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.4 波峰焊接工波峰焊接工艺艺曲曲线解线解析析预预热热开始开始与焊料接与焊料接触触达达到到湿润湿润与焊料与焊料脱脱离离焊料焊料开始开始凝凝固固凝凝固结固结束束预预热时间热时间湿润湿润时间时间停停留留/焊接时间焊接时间冷冷卻卻时间时间工工艺艺时间时间第第二二节 波峰焊节 波峰焊 预预热时间热时间润湿润湿时间时间停停留留时间时间预预热温度热温度焊接温度焊接温度波峰波峰高高度度第第二二节 波峰焊节 波峰焊 传送传送倾角倾角(3-7o)倾角倾角大焊接时间大焊接时间短短，焊，焊锡锡回落回落快快倾角倾角小小焊接时间焊接时间长长，焊，焊锡锡回落回落慢慢第第二二节 波峰焊节 波峰焊 阴影效阴影效应应第第二二节 波峰焊节 波峰焊 阴影效阴影效应应第第二二节 波峰焊节 波峰焊 THT没没有有阴影效阴影效应应一一说说第第二二节 波峰焊节 波峰焊 Peelback第第二二节 波峰焊节 波峰焊不不对对称称波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊 Peelback and solderthieves第第二二节 波峰焊节 波峰焊 in a row of footprints第第二二节 波峰焊节 波峰焊 热热风风刀刀窄窄长长的的开开口口能能吹出吹出4-20个个大气大气压压温度温度500-525的气流的气流可可以以吹吹掉掉多多余余的焊的焊锡锡可可以以填补填补金属化金属化孔内孔内焊焊锡锡对对有有桥桥接的焊点接的焊点可可以以立立即即得得到到修复修复第第二二节 波峰焊节 波峰焊焊料焊料纯纯度的度的影响影响过过量量的的铜铜拉拉尖尖、桥桥连和连和虚虚焊焊过过高高的的锡锡锅锅温度温度细细小小的的氧氧化化层层进进入锡入锡料之料之中中第第二二节 波峰焊节 波峰焊工工艺艺参数参数的的协调协调以以焊接时间焊接时间为为基基础础，协调协调倾角倾角与与带速带速，焊接时间一，焊接时间一般般为为2-3s，它它可可以以通通过波峰面的过波峰面的宽宽度与度与带速来计带速来计算算V=W/tN=60V/(L+L1)L:PCB的的长长度度L1:PCB之间的间之间的间隔隔V:传传递递速速度度T:停停留留时间时间N:每每小小时时产量产量W:波波宽宽第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.6 双双波峰焊波峰焊存存在在锐角锐角，出出现现焊接焊接死死区区焊焊脚脚与焊与焊盘盘的的润湿润湿时间时间不不一一样样，出出现现焊接焊接死死区区第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.6 动动荡荡波峰波峰第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.6 喷喷射射波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊复复合波合波-OmegaWave第第二二节 波峰焊节 波峰焊复复合波合波-Smart Wave第第二二节 波峰焊节 波峰焊复复合波合波-CMS Wave第第二二节 波峰焊节 波峰焊波峰焊的波峰焊的渣渣滓滓灰色灰色的，的，泥泥状状，金属化合物，金属化合物，浮浮在在表面表面；当当温度温度低低于于183 C，结，结块块；化学化学上上，渣渣滓滓含含有有2-5%的金属的金属氧氧化物，化物，剩剩下下的是的是纯纯锡锡；通通常常含含有有剩剩余余助助焊焊剂剂，如如松香松香类类的的易易形成一形成一定定数数量量的的渣渣滓滓。第第二二节 波峰焊节 波峰焊形成波峰焊形成波峰焊渣渣滓滓的的几几个个因因素素：即即使使是是少少量量的的Zn、Al和和Ca能能导导致渣致渣滓滓的大的大量生量生成成；Cu和和Fe如果如果超超过过控制控制限限，也容也容易易形成形成渣渣滓滓；总总的原的原则则是是Sn中中的的杂质杂质越越少少越越好好；加加入入磷磷约约0.002%,能能暂暂时时减少渣减少渣滓滓，但但磷磷容容易易氧氧化并化并消消失失，通通常常加加入入Sn-P的的小小块块；波峰焊波峰焊喷嘴喷嘴结结构构影响影响大大；使使用用油油、腊腊和和一一些些有有机物机物能能够够减少渣减少渣滓滓；第第二二节 波峰焊节 波峰焊形成波峰焊形成波峰焊渣渣滓滓的的几几个个因因素素：安安置置水水平平挡挡板板在在焊料表面是焊料表面是通通常常做做法；法；渣渣滓滓会会损损坏坏料料泵泵。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.6.1 波峰焊的波峰焊的改改进进与与发展发展 波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊T形波形波第第二二节 波峰焊节 波峰焊震荡震荡波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊O形形旋转旋转波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊喷喷射射式式锡锡波波第第二二节 波峰焊节 波峰焊“无无氧氧”波峰焊波峰焊第第二二节 波峰焊节 波峰焊充氮充氮气的波峰气的波峰烽烽机的特点机的特点：虽虽然然设设备贵备贵，但但总总体体降低降低了了生产生产成成本本；表面表面张力张力大于大于空空气气环环境境下下，需需要要调调整整波波动动参数参数；拜托拜托了了渣渣滓滓的的困扰困扰，但但是是助助焊焊剂剂难找难找，目目前前廉价廉价的的是是乙乙二二酸（酸（153Oc沸沸点点）；在在PCB表面形成表面形成小小的的Sn球球；第第二二节 波峰焊节 波峰焊小小Sn球球的形成的形成表面表面张力张力大大；波波动动能量高能量高；在在peelback时形成。时形成。为为什么什么会会飞飞起起来来？为为什么什么会会吸附吸附在在板板底底部部？第第二二节 波峰焊节 波峰焊饱饱和和蒸汽蒸汽波峰焊波峰焊第第二二节 波峰焊节 波峰焊影响影响波峰焊机的波峰焊机的因因素素：倾斜角倾斜角；传送传送速速度度；助助焊焊剂剂的的类型；类型；助助焊焊剂剂的的粘粘度，度，含含水水量量及成及成色色；单单位位面面积积助助焊焊剂剂沉沉积积的的量量；预预热的热的密密度度；第第二二节 波峰焊节 波峰焊影响影响波峰焊机的波峰焊机的因因素素：焊料焊料Sn的成的成分；分；焊料焊料Sn的的杂质杂质水水平平；焊接温度焊接温度；波峰的波峰的高高度度和和稳稳定定性性；波峰的波峰的类型；类型；PCB浸浸渍渍在在焊料焊料中中的的深深度。度。第第二二节 波峰焊节 波峰焊浸浸入入深深度度第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.8 造造成波峰焊点成波峰焊点缺缺陷陷的原的原因因 钎钎剂剂 污染污染、比比重重小小、比比重重大、大、涂涂敷敷不均不均、涂涂敷敷量量不不足足、涂涂敷敷量量过过多多 预预热热 温度过温度过高高、温度过、温度过低低 钎钎焊工焊工艺艺 温度过温度过高高、温度过、温度过低低、钎钎料过料过多多、钎钎料过料过少少、基基板板倾斜倾斜、污染污染或或杂质杂质、浮浮渣渣过过剩剩 被焊被焊件件 表面表面不清洁不清洁、热、热容量容量过大过大第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9 波峰焊接波峰焊接中中常常见见的焊接的焊接缺缺陷陷2.9.1 拉拉尖尖产生产生拉拉尖尖的原的原因有因有传送传送速速度度不不当当，焊，焊剂失剂失败败和元件引和元件引线线可可焊焊性性差差等因等因素素。预预热温度热温度低低，锡锡缸缸温度温度低低，PCB传送传送倾角倾角小小，波峰，波峰不不良良。解解决决办办法法有有调调整整传送传送速速度到合度到合适适为为止止，调调整整预预热温度，热温度，调调整整锡锡缸缸温度，温度，调调整整传送传送角角度，度，优优选选喷喷嘴嘴，调调整整波形，波形，调调换换焊焊剂剂和和解解决决引引线线可可焊焊性性。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.2 桥桥连连桥桥连连产生产生原原因因是是预预热温度热温度低低，锡锡缸缸温度温度低低，焊，焊锡铜锡铜含含量量过过高高，助助焊焊剂失剂失效效或或密密度度失失调调，印印制制板板布布局局不不适适合合和和印印制制板变板变形。形。解解决决办办法法有有调调整整预预热温度，热温度，调调整整锡锡缸缸温度，化温度，化验验焊焊锡锡的的Sn和和杂质杂质含含量量，调调整整焊焊荆荆密密度度或或换换焊焊刘刘，更改更改PCB设计设计和和检查检查FCB质质量量。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.3 虚虚焊焊产生产生原原因因是是元器件引元器件引线线可可焊焊性性差差;预预热温度热温度低低;焊料焊料问题问题;.助助焊焊剂活剂活性低性低;焊焊盘孔盘孔太太大大;印印制制板板氧氧化，化，板板面面有有污染污染;传送传送速速度过度过快快和锡和锡缸缸温度温度低低。解解决决办办法法为为解解决引决引线线可可焊焊性性;调调整整预预热温度热温度;化化验验焊焊锡锡的的Sn和和杂杂质质含含量量;调调整整焊焊剂剂密密度度;设计设计小小焊焊盘孔盘孔;清清除除PCB氧氧化物，化物，清清洗洗板板面面;调调整整传送传送速速度度和和调调整整锡锡缸缸温温度。度。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.4 锡锡薄薄产生产生原原因因是是元器件引元器件引线线可可焊焊性性差差，焊，焊盘盘太太大大(要要大焊大焊盘盘者者除除外外)，焊，焊盘孔盘孔太太大，焊接大，焊接角角度度太太大，大，传送传送速速度过度过快快，锡锡缸缸温度温度高高，焊，焊剂涂剂涂敷敷不匀和不匀和焊料焊料含含锡锡量量不不足足。解解决决办办法法有有解解决引决引线线可可焊焊性性，设设计计小小焊焊盘盘，设计设计小小焊焊盘孔盘孔，减减小小焊接焊接角角度，度，调调整整传送传送速速度，度，调调整整锡锡缸缸温度，温度，检查检查预预徐徐焊焊剂剂装装置置和和化化验验焊料焊料sn含含量量。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.5 漏漏焊焊产生产生原原因因是是引引线线可可焊焊性性差差，焊料，焊料波峰波峰不不稳稳，助助焊焊剂失剂失效效，焊，焊剂剂喷喷涂涂不均不均，PCB局部可局部可焊焊性性差差，传传送送链抖链抖动动，预预涂涂焊焊刘刘和和助助焊焊剂剂不不相相溶溶和和工工艺艺流程流程不不合理。合理。解解决决办办法法有有解解决引决引线线可可焊焊性性，检检查查波峰装波峰装置置，更换更换焊焊剂剂，检查检查预预涂涂焊焊剂剂装装皿皿，解解决决PCB可可焊焊性性(清清洗洗或或退货退货)，调调整整传传动动装装置置，统统一一使使用用焊焊剂剂和和调调整整工工艺艺流程。流程。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.2 桥桥连连桥桥连连产生产生原原因因是是预预热温度热温度低低，锡锡缸缸温度温度低低，焊，焊锡铜锡铜含含量量过过高高，助助焊焊剂失剂失效效或或密密度度失失调调，印印制制板板布布局局不不适适合合和和印印制制板变板变形。形。解解决决办办法法有有调调整整预预热温度，热温度，调调整整锡锡缸缸温度，化温度，化验验焊焊锡锡的的Sn和和杂质杂质含含量量，调调整整焊焊荆荆密密度度或或换换焊焊刘刘，更改更改PCB设计设计和和检查检查FCB质质量量。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.6.印印制制板变板变形大形大产生产生原原因因是工装是工装夹夹具具故障故障，装，装夹夹具具操操作作问题问题，PCB预预加热加热不均不均，预预热温度过热温度过高高，锡锡缸缸温度过温度过高高，传送传送速速度度慢慢，PCB选选材材问题问题，PCB储藏储藏受受潮潮和和PCB太太宽宽。解解决决办办法法有有修修理理或或更改更改设计设计，加，加强强工工艺艺纪律纪律，修修理理预预热热装装置置，调调整整预预热温度，热温度，调调整整锡锡缸缸温度，温度，调调整整传送传送速速度，度，另另选选板板材，加材，加强强管管理理和和波峰波峰中中间间位位里里加加钢丝钢丝。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.7 印印制制板板摘摘箔箔翘翘起起产生产生原原因因为为板板材材质质里里差差，PCB储藏储藏不好不好，焊接温度过，焊接温度过高高和和导导条条设计设计不不合理。合理。解解决决办办法法是是设计设计更换纪律更换纪律，加，加强强管管理，理，调调整整焊接焊接沮沮度度和和更改更改设计设计。第第二二节 波峰焊节 波峰焊2.9.8 浸浸润润性性差差产生产生原原因因是是元件元件/焊焊盘盘可可焊焊性性差差，助助焊焊剂活性剂活性差差和和预预热热/锡锡锅锅温度温度不不够够。解解决决办办法法为测试为测试元件元件/焊焊盘盘可可焊焊性性，换换助助焊焊剂剂和和增增加加预预热热/锡锡锅锅温度温度第第三三节节 回回流焊流焊视频视频第第三三节 再流焊节 再流焊3.1 3.1 再流的再流的方方式式再流的再流的方方式式红外线焊接红外线焊接红外线焊接红外线焊接红外红外红外红外+热风（组合）热风（组合）热风（组合）热风（组合）气相焊（气相焊（气相焊（气相焊（VPSVPS）热风焊接热风焊接热风焊接热风焊接热型芯板（很少采用）热型芯板（很少采用）热型芯板（很少采用）热型芯板（很少采用）第第三三节 再流焊节 再流焊3.2 再流焊再流焊炉炉第第三三节 再流焊节 再流焊3.2 再流焊过程再流焊过程第第三三节 再流焊节 再流焊3.2 再流焊过程再流焊过程第第三三节 再流焊节 再流焊3.2 再流焊过程再流焊过程第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.1 再流焊焊再流焊焊膏膏的的要要求求容容易易涂涂覆覆在在焊焊盘盘上上，而而且且重复重复性性好好；组成组成要要稳稳定定，保保存存和使和使用用过程过程中中没没有有分解；分解；保保形形性性好好，粘粘接接牢牢；熔点熔点准准，润湿好润湿好；包包容容好好，不不桥桥连连；残残留助留助焊焊剂能剂能清清理。理。第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.2 再流焊焊再流焊焊膏膏的的浓浓度度63%Sn solder and density of the flux portion of 0.9 g/ml.第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.3 再流焊焊再流焊焊膏膏的的粘粘度度第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.3 再流焊焊再流焊焊膏膏的的比比例例57%Sn,43%Bi melting point 139 C63%Sn,37%Pb melting point 183 C96.5%Sn,3.5%Ag melting point 221 C10%Sn,2%Ag,88%Pb melting range 302310 C第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.3 再流焊焊再流焊焊膏膏的的颗粒颗粒直直径径J-STD specifies six types of powder:Type 1:80%weight of the powder 75150 micronsType 2:80%weight of the powder 4575 micronsType 3:80%weight of the powder 2545 micronsType 4:90%weight of the powder 2038 micronsType 5:90%weight of the powder 1525 micronsType 6:90%weight of the powder 515 microns第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.4 再流焊焊再流焊焊膏膏的融化的融化测试测试第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.5 Thickness of solder paste printdown and of soldercoating第第三三节 再流焊节 再流焊3.7 蒸汽蒸汽再流焊再流焊.TB=TV=Boiling tem-perature of the working fluid;TS=Temperature of the item to be soldered TV第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.2 蒸汽蒸汽液液第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.3 热热传传导导速速度度1.6mm的的板板，一，一端端温度温度达达到到90%第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.4 蒸汽蒸汽再流焊再流焊设设备备第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.4 蒸汽蒸汽再流焊再流焊设设备备连续连续式式第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.4 蒸汽蒸汽再流焊再流焊设设备备第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.5 蒸汽蒸汽再流焊的再流焊的预预热过程热过程第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.5 蒸汽蒸汽再流焊的再流焊的预预热过程热过程解解决决了了2个个问题问题升升温温快快导导致致的的“立立碑碑”等等缺缺陷陷，预预热过程热过程升升温温速速度度在在20oC/Sec左右左右；PCB底底部部温度温度低低于于蒸汽蒸汽环环境境温度，温度，预预热热保保证证了了焊接焊接完完成。成。第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.6 蒸汽蒸汽再流焊的再流焊的预预热热设设备备第第三三节 再流焊节 再流焊3.7.6 蒸汽蒸汽再流焊的再流焊的预预热热设设备备第第三三节 再流焊节 再流焊3.8 红红外外再流焊再流焊第第三三节 再流焊节 再流焊3.8.1 红红外外再流焊的特点再流焊的特点优优点点:焊焊膏膏润湿润湿能能力好力好;基基板板升升温温快快，温，温差差小小;温度温度曲曲线线控制控制方方便便，弹弹性性好好;红红外外加热加热器器效效率率高高，成，成本本低低。缺缺点点:红红外外线线没没有有穿穿透透物体的物体的能能力力焊接焊接BGA器件器件时，时，产生产生“阴影效阴影效应应”温度温度不均匀不均匀问题问题。第第三三节 再流焊节 再流焊3.8.1 红红外外再流焊的再流焊的发发热体热体The StefanBoltzmann law100%能量发能量发射射计计算算，实际实际上上有有5%的的能量能量被被反反射射回发回发热体。热体。第第三三节 再流焊节 再流焊3.8.1 红红外外再流焊的再流焊的发发热体热体Plancks law第第三三节 再流焊节 再流焊3.8.1 红红外外再流焊的再流焊的发发热体热体红红外外划划分分0.761.5um Near infrared1.55
