3-SMT关键工序-再流焊工艺控制.ppt
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1、SMTSMT关键工序关键工序-再流焊工艺控制再流焊工艺控制顾霭云顾霭云2021/9/1711.1.再流焊定义再流焊定义 再流焊再流焊Reflow soldringReflow soldring,通过重新熔化预先分配到,通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。再流焊再流焊2021/9/1722.2.2.2.再流焊原理再流焊原理再流焊原理再流焊原理 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线铅锡焊膏再流焊温度曲线 2021/9/
2、173 从温度曲线分析再流焊的原理:当从温度曲线分析再流焊的原理:当PCBPCB进入升温区(干进入升温区(干燥区)时,焊膏中的溶剂、气体蒸发掉,焊膏软化、塌落、燥区)时,焊膏中的溶剂、气体蒸发掉,焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘,将焊盘、元件焊端与氧气隔离;覆盖了焊盘,将焊盘、元件焊端与氧气隔离;PCBPCB进入保温进入保温区时,使区时,使PCBPCB和元器件得到充分的预热,以防和元器件得到充分的预热,以防PCBPCB突然进入突然进入焊接高温区而损坏焊接高温区而损坏PCBPCB和元器件;在助焊剂活化区,焊膏中和元器件;在助焊剂活化区,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层;当的助焊剂润湿焊盘
3、、元件焊端,并清洗氧化层;当PCBPCB进入进入焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡润湿润湿PCBPCB的焊盘、元件焊端,同时发生扩散、溶解、冶金结的焊盘、元件焊端,同时发生扩散、溶解、冶金结合,漫流或回流混合形成焊锡接点;合,漫流或回流混合形成焊锡接点;PCBPCB进入冷却区,使焊进入冷却区,使焊点凝固。此时完成了再流焊。点凝固。此时完成了再流焊。2021/9/1743.3.再流焊工艺特点再流焊工艺特点自自定定位位效效应应(self self alignmentalignment)当当元元器器件件贴贴放放位位置置有有一一定定偏偏
4、离离时时,由由于于熔熔融融焊焊料料表表面面张张力力作作用用,当当其其全全部部焊焊端端或或引引脚脚与与相相应应焊焊盘盘同同时时被被润润湿湿时时,在在表表面面张张力力作作用用下下,自自动动被拉回到近似目标位置的现象;被拉回到近似目标位置的现象;2021/9/175自定位效应(自定位效应(self alignmentself alignment)再流焊前再流焊前再流焊后再流焊后再流焊中再流焊中2021/9/1764.再流焊的分类再流焊的分类1)1)按再流焊加热区域可分为两大类:按再流焊加热区域可分为两大类:按再流焊加热区域可分为两大类:按再流焊加热区域可分为两大类:a a 对对PCBPCB整体加热;
5、整体加热;b b 对对PCBPCB局部加热。局部加热。2)2)对对对对PCBPCBPCBPCB整体加热再流焊可分为:整体加热再流焊可分为:整体加热再流焊可分为:整体加热再流焊可分为:热热板板再再流流焊焊、红红外外再再流流焊焊、热热风风再再流流焊焊、热热风风加加红红外再流焊、气相再流焊。外再流焊、气相再流焊。3)3)对对对对PCBPCBPCBPCB局部加热再流焊可分为:局部加热再流焊可分为:局部加热再流焊可分为:局部加热再流焊可分为:激激光光再再流流焊焊、聚聚焦焦红红外外再再流流焊焊、光光束束再再流流焊焊 、热热气流再流焊气流再流焊 。2021/9/1775.再流焊的工艺要求再流焊的工艺要求1)
6、设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。2)要按照要按照PCBPCB设计时的焊接方向进行焊接。设计时的焊接方向进行焊接。3)焊接过程中严防传送带震动。焊接过程中严防传送带震动。4)必须对首块印制板的焊接效果进行检查。必须对首块印制板的焊接效果进行检查。检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查还要检查PCBPCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整
7、温度曲线。温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。2021/9/178高质量高质量 高直通率高直通率 高可靠(寿命保证高可靠(寿命保证)不提倡检查不提倡检查不提倡检查不提倡检查-返修或淘汰的返修或淘汰的返修或淘汰的返修或淘汰的-贯做法,更不容忍错误发生。贯做法,更不容忍错误发生。贯做法,更不容忍错误发生。贯做法,更不容忍错误发生。任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定的因素。任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定的因素。任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定的因素。任何返修工作都可能给成品质量添加不稳定的因素。再流焊质量要求再流焊质量要求2021/9/
8、179返修的潜在问题返修的潜在问题返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的返修工作都是具有破坏性的 特别是当前特别是当前特别是当前特别是当前组装密度越来组装密度越来组装密度越来组装密度越来 越高,组装难度越来越大越高,组装难度越来越大越高,组装难度越来越大越高,组装难度越来越大尽量避免返修,或控制其不良后果尽量避免返修,或控制其不良后果尽量避免返修,或控制其不良后果尽量避免返修,或控制其不良后果 !返修返修返修返修会缩短产品寿命会缩短产品寿命会缩短产品寿命会缩短产品寿命 过过去去我我们们通通常常认认为为,补补焊焊和和返返修修,使使焊焊点点更更加加牢牢固固,看看起
9、起来来更更加加完完美美,可可以以提提高高电电子子组组件件的的整整体体质质量量。但但这这一传统观念并不正确。一传统观念并不正确。2021/9/17106.影响影响再流焊质量的因素再流焊质量的因素再流焊是再流焊是SMTSMT关键工艺之一。表面组装的质量直接关键工艺之一。表面组装的质量直接体现在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量体现在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量问题不完全是再流焊工艺造成的。因为再流焊接质问题不完全是再流焊工艺造成的。因为再流焊接质量除了与焊接温度(温度曲线)有直接关系以外,量除了与焊接温度(温度曲线)有直接关系以外,还与生产线设备条件、还与生产线设备条件、PCBPCB
10、焊盘和可生产性设计、焊盘和可生产性设计、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、以及以及SMTSMT每道工序的工艺参数、甚至与操作人员的每道工序的工艺参数、甚至与操作人员的操作都有密切的关系。操作都有密切的关系。2021/9/1711(1)PCB(1)PCB焊盘设计对再流焊质量的影响焊盘设计对再流焊质量的影响 SMTSMT的组装质量与的组装质量与PCBPCB焊盘设计有直接的、十分重焊盘设计有直接的、十分重要的关系。如果要的关系。如果PCBPCB焊盘设计正确,贴装时少量的焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以在再流焊时,由于熔融焊锡表面张力的作歪斜
11、可以在再流焊时,由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正(称为自定位或自校正效应);相反,用而得到纠正(称为自定位或自校正效应);相反,如果如果PCBPCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。陷。2021/9/1712 2021/9/17132021/9/1714(2)(2)焊膏质量、及焊膏的正确使用焊膏质量、及焊膏的正确使用对再流焊质量的影响对再流焊质量的影响焊焊膏膏中中的的金金属属微微粉粉含含量量、颗颗粒粒度度、金金属属粉粉末末的的含含氧氧量、黏度、触变性都有一定
12、要求。量、黏度、触变性都有一定要求。2021/9/1715焊膏质量焊膏质量如如果果金金属属微微粉粉含含量量高高,再再流流焊焊升升温温时时金金属属微微粉粉随随着着溶剂、气体蒸发而飞溅;溶剂、气体蒸发而飞溅;颗粒过大,印刷时会影响焊膏的填充和脱膜;颗粒过大,印刷时会影响焊膏的填充和脱膜;如如金金属属粉粉末末的的含含氧氧量量高高,还还会会加加剧剧飞飞溅溅,形形成成焊焊锡锡球,同时还会引起不润湿等缺陷;球,同时还会引起不润湿等缺陷;另另外外,如如果果焊焊膏膏黏黏度度过过低低或或焊焊膏膏的的保保形形性性(触触变变性性)不不好好,印印刷刷后后焊焊膏膏图图形形会会塌塌陷陷,甚甚至至造造成成粘粘连连,再再流焊
13、时也会形成焊锡球、桥接等焊接缺陷。流焊时也会形成焊锡球、桥接等焊接缺陷。2021/9/1716焊膏使用不当焊膏使用不当例例如如从从低低温温柜柜取取出出焊焊膏膏直直接接使使用用,由由于于焊焊膏膏的的温温度度比比室室温温低低,产产生生水水汽汽凝凝结结,再再流流焊焊升升温温时时,水水汽汽蒸蒸发发带带出出金金属属粉粉末末,在在高高温温下下水水汽汽会会使使金金属属粉粉末末氧氧化化,飞溅形成焊锡球,还会产生润湿不良、等问题。飞溅形成焊锡球,还会产生润湿不良、等问题。2021/9/1717(3)(3)元器件焊端和引脚、印制电路基板元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘质量对再流焊质量的影响的焊盘质量对再流焊质
14、量的影响当当元元器器件件焊焊端端和和引引脚脚、印印制制电电路路基基板板的的焊焊盘盘氧氧化化或或污污染染,或或印印制制板板受受潮潮等等情情况况下下,再再流流焊焊时时会会产产生生润润湿湿不不良、虚焊,焊锡球、空洞等焊接缺陷。良、虚焊,焊锡球、空洞等焊接缺陷。2021/9/1718解决措施解决措施措施措施措施措施1 1:采购控制采购控制采购控制采购控制措施措施措施措施2 2:元器件、:元器件、:元器件、:元器件、PCBPCB、工艺材料的存放、保管、发、工艺材料的存放、保管、发、工艺材料的存放、保管、发、工艺材料的存放、保管、发放制度放制度放制度放制度措施措施措施措施3 3:元器件、:元器件、:元器件
15、、:元器件、PCBPCB、材料等、材料等、材料等、材料等 过期控制(过期的物过期控制(过期的物过期控制(过期的物过期控制(过期的物料原则上不允许使用,必须使用时需要经过检测认证,料原则上不允许使用,必须使用时需要经过检测认证,料原则上不允许使用,必须使用时需要经过检测认证,料原则上不允许使用,必须使用时需要经过检测认证,确信无问题才能使用)确信无问题才能使用)确信无问题才能使用)确信无问题才能使用)2021/9/1719 采购控制采购控制 根据采购产品的重要性,将供方和采购产品根据采购产品的重要性,将供方和采购产品根据采购产品的重要性,将供方和采购产品根据采购产品的重要性,将供方和采购产品分类
16、。对供方要有一套选择、评定和控制的办法,分类。对供方要有一套选择、评定和控制的办法,分类。对供方要有一套选择、评定和控制的办法,分类。对供方要有一套选择、评定和控制的办法,采购合格产品。采购合格产品。采购合格产品。采购合格产品。制定一套严格的进货检验和验证制度。制定一套严格的进货检验和验证制度。制定一套严格的进货检验和验证制度。制定一套严格的进货检验和验证制度。SMT SMT SMT SMT主要控制:元器件、主要控制:元器件、主要控制:元器件、主要控制:元器件、工艺材料、工艺材料、工艺材料、工艺材料、PCBPCBPCBPCB加工加工加工加工质量、模板加工质量。质量、模板加工质量。质量、模板加工
17、质量。质量、模板加工质量。2021/9/1720来料检测主要项目来料检测主要项目2021/9/1721举例举例1 1:元器件质量控制元器件质量控制(a)尽量定点采购尽量定点采购要与元件厂签协议,必须满足可贴性、要与元件厂签协议,必须满足可贴性、可焊性和可靠性的要求;可焊性和可靠性的要求;(b)如果分散采购,要建立入厂检验制度,抽测以下项目:如果分散采购,要建立入厂检验制度,抽测以下项目:电性能、电性能、外观(共面性、标识、封装尺寸、包装形式)可外观(共面性、标识、封装尺寸、包装形式)可焊性(包括润湿性试验、抗金属分解试验)。焊性(包括润湿性试验、抗金属分解试验)。(c)防静电措施。防静电措施。
18、(d)注意防潮保存。注意防潮保存。(e)元器件的存放、保管、发放均有一套严格的管理制度,做元器件的存放、保管、发放均有一套严格的管理制度,做到先进先出、帐、物、卡相符,库管人员受到培训、库房到先进先出、帐、物、卡相符,库管人员受到培训、库房条件能保证元器件的质量不至于受损。条件能保证元器件的质量不至于受损。2021/9/1722表面组装元器件表面组装元器件(SMC/SMD)(SMC/SMD)的来料检验的来料检验除了对关键元器件的电性能要进行全检外,其它只作抽除了对关键元器件的电性能要进行全检外,其它只作抽检。检。对元器件的可焊性、耐焊性引脚共面性和使用性进行抽对元器件的可焊性、耐焊性引脚共面性
19、和使用性进行抽检。检。a 元器件焊端或引脚可焊性要求元器件焊端或引脚可焊性要求 2355,2 20.2s s 或或2305,30.5s.5s,焊端,焊端90%90%沾锡;沾锡;b 再流焊耐高温焊接要求:再流焊耐高温焊接要求:2355,2 20.2s s;波波峰焊:峰焊:2605,5 50.5s s;2021/9/1723c c 对以下项目做外观检查:对以下项目做外观检查:目视或用放大镜检查元器件的焊端或引脚表面是否目视或用放大镜检查元器件的焊端或引脚表面是否氧化、有无污染物。氧化、有无污染物。元器件的标称值、规格、型号、精度等应与产品工元器件的标称值、规格、型号、精度等应与产品工艺文件要求相符
20、。艺文件要求相符。SOT SOT、SOPSOP、QFPQFP的引脚不能变形的引脚不能变形,对引线间距为对引线间距为0.65mm0.65mm以下的多引线器件以下的多引线器件QFPQFP其引脚共面性应小于其引脚共面性应小于0.1mm0.1mm(可通过贴装机光学检测)。(可通过贴装机光学检测)。要求清洗的产品,清洗后元器件的标记不脱落,且要求清洗的产品,清洗后元器件的标记不脱落,且不影响元器件性能和可靠性。不影响元器件性能和可靠性。2021/9/1724可焊性测试方法可焊性测试方法检测的焊端2021/9/1725表面组装元器件的运输和存储表面组装元器件的运输和存储(国际电工委员会(国际电工委员会IE
21、CIEC标准)标准)不适合的运输和存储条件会导致元器件质量下降,不适合的运输和存储条件会导致元器件质量下降,引起可焊性差,造成各种焊接缺陷。引起可焊性差,造成各种焊接缺陷。2021/9/1726 运输条件运输条件应带包装运输,避免超温、超湿以及机械力的影响。应带包装运输,避免超温、超湿以及机械力的影响。最低温度:最低温度:40 温度变化:在温度变化:在40 /3030 范围内范围内低压:低压:30Kpa压力变化:压力变化:6Kpa/min运输时包装箱不可变形,并不应有直接作用在内部包装运输时包装箱不可变形,并不应有直接作用在内部包装上的力。上的力。总运输时间(指不在受控的存储时间)尽可能短。最
22、好总运输时间(指不在受控的存储时间)尽可能短。最好1010天。天。运输条件取决于电子元器件的敏感性。优先选择受控的运输条件取决于电子元器件的敏感性。优先选择受控的货舱空运。不建议海运。货舱空运。不建议海运。2021/9/1727存储条件存储条件温度:温度:40 3030 相对湿度:相对湿度:10%10%75%总共存储时间:不应超过总共存储时间:不应超过2 2年(从制造到用户使用)。年(从制造到用户使用)。到用户手中至少有一年的使用期。到用户手中至少有一年的使用期。存储期间不应打开最小包装单元(存储期间不应打开最小包装单元(SPUSPU),),SPU SPU最好保最好保持原始包装。持原始包装。不
23、要存储在有害气体和有害电磁场在环境中。不要存储在有害气体和有害电磁场在环境中。使用时遵循先到先用的原则使用时遵循先到先用的原则2021/9/1728静电敏感元器件(静电敏感元器件(SSDSSD)运输、存储、使用要求)运输、存储、使用要求(a)SSD(a)SSD运输过程中不得掉落在地,不得任意脱离包装。运输过程中不得掉落在地,不得任意脱离包装。(b)(b)存放存放SSDSSD的库房相对湿度:的库房相对湿度:30 3040%RH40%RH。(c)SSD(c)SSD存放过程中保持原包装,若须更换包装时,要使存放过程中保持原包装,若须更换包装时,要使用具有防静电性能的容器。用具有防静电性能的容器。(d
24、)(d)库房里,在放置库房里,在放置SSDSSD器件的位置上应贴有防静电专用器件的位置上应贴有防静电专用标签。标签。防静电警示标志防静电警示标志(e)(e)发放发放SSDSSD器件时应用目测的方法,在器件时应用目测的方法,在SSDSSD器件的原包器件的原包装内清点数量。装内清点数量。2021/9/1729SMDSMD潮湿敏感等级潮湿敏感等级敏感性敏感性 芯片拆封后置放环境条件芯片拆封后置放环境条件 拆封后必须使用的期限拆封后必须使用的期限 (标签上最低耐受时间)1 1级级 30 30,90%RH 90%RH 无限期无限期2 2级级 30 30,60%RH 160%RH 1年年 2a2a级级 3
25、0 30,60%RH 460%RH 4周周3 3级级 30 30,60%RH 16860%RH 168小时小时4 4级级 30 30,60%RH 7260%RH 72小时小时5 5级级 30 30,60%RH 4860%RH 48小时小时5a5a级级 30 30,60%RH 2460%RH 24小时小时(1)设计在明细表中应注明元件潮湿敏感度)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)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)对已受潮元件进行去潮处理2021/9/1730a PCBa PCB的焊盘图形及尺寸、阻焊膜、丝网、导通孔的设置应
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- 关 键 词:
- SMT 关键 工序 焊工 控制
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