影响波峰焊再流焊接成功率的因素

发布日期:2023-05-23

从总体看,影响波峰焊再流焊接质量的共性因素主要有以下几个方面。


(1)      PCB焊盘设计


SMT的组装质量与PCB焊盘设计有直接、十分重要的关系。如果PCB焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以在再流焊接时,由熔融钎料表面张力的作用而得到纠正(自定位或自校正作用);相反。如果PCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,再流焊接后反而会出现元器件位置偏移、墓碑等焊接缺陷。


(2)  焊膏质量及焊膏的正确使用,焊膏中的金属粉含量、金属粉的含氧量、焊膏的粘度、触变性都有一定要求。


(3)元器件焊端和引脚、PCB基板的焊盘质量。若元器件焊端和引脚、PCB基板的焊盘氧化或污染,或PCB受潮,波峰焊再流焊接时会产生润湿不良、虚焊、钎料珠、空洞等焊接缺陷。


(4)  焊膏印刷质量


据统计资料,在PCB设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下,表面组装质量问题中近70%是出在焊膏印刷工艺上。印刷位置正确与否(印刷精度)、焊膏量的多少、钎料量是否均匀、焊膏图形是否清晰、有无粘连、PCB表面是否被焊膏玷污等,都直接影响PCB组装焊接质量。


(5)贴装元器件, 影响贴装质量的三要素是:


①  元件正确。要求各装配位号元器件的类型、型号、标称值和极性等特征标记要符合产品的装配图和明细表要求,不能贴错位置。


②  位置准确。元器件的电极或引脚和焊盘图形尽量对齐且居中。元器件贴装位置要满足工艺要求。因为两个电极的片式元器件自定位效应的作用比较大,贴装时元器件长度方向两个电极只要搭接到相应的焊盘上,宽度方向有1/2搭接在焊盘上,再流焊接时能够自校正。但如果其中一个电池没有搭接到焊盘上,再流焊接时会产生移位或墓碑。而对于SOP、SOJ、QFP、PLCC等元器件的自定位作用比较小,贴装偏移是不能通过再流焊接的自校正作用纠正的,因此贴装时必须保证引脚宽度的3/4处于焊盘上,引脚的趾部和跟部也应在焊盘上,如果贴装位置超出允许偏差范围,必须进行人工拨正后再进入再流焊接炉焊接,否则再流焊接后必须返修,会造成工时、材料浪费,甚至会影响产品可靠性。生产过程中发现贴装位置超出允许偏差范围时应及时修正贴装坐标。


手工贴装时要求贴装位置准确,引脚与焊盘对齐,居中,切勿贴放不准,在焊膏上拖动找正,以免焊膏图形粘连,造成桥接。


③  贴片压力(贴片高度)要恰当合适。元器件焊端或引脚应确保浸入焊膏的深度达到焊膏印刷厚度的1/2。对于一般元器件贴片的焊膏挤出量(长度)应小于0.2mm,小间距元器件贴片时的焊膏挤出量(长度)应小于0.1mm。贴片压力过小,元器件焊接端或引脚浮在焊接表面,焊膏粘不住元器件,在传递和再流焊时容易产生位置移动。此外,由于Z轴高度过高,贴片时元器件从高处落下,会造成贴片位置偏移。贴片压力过大,焊膏挤出量过多,容易造成焊膏粘连,再流焊接时容易产生桥连,严重时还会损坏元器件。


⑹ 波峰焊再流焊接温度曲线


①  峰值温度和再流时间。温度曲线是保证焊接质量的关键,实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。160℃前的升温速度控制在1~2℃/s。如果升温斜率太大,一方面使元器件及PCB受热太快,易损坏元器件和造成PCB变形;另一方面,焊膏中的溶剂挥发速度太快,容易溅出金属成分,产生钎料珠。峰值温度对有铅钎料Sn37Pb一般设定在比焊膏中钎料合金的熔点高20~40℃,再流时间为30~60s;而对无铅合金(如SAC305)一般设定在焊膏中钎料合金的液化线高15~35℃,再流时间为40~70s。峰值温度低或再流时间短,会使焊接不充分,严重时会造成焊膏钎料不熔化。峰值温度过高或再流时间过长,易造成金属粉末氧化,影响焊接质量,甚至会损坏元器件和PCB。


②  设置再流焊接温度曲线。根据使用焊膏的温度曲线进行设置。在不同成分的合金含量和助焊剂成分的焊膏有不通的温度曲线,应按照焊膏制造商提供的温度曲线进行。


⑺波峰焊再流焊接设备的质量


波峰焊再流焊接设备的质量与设备有着十分密切的关系。影响再流焊接质量的主要参数是:


①  温度控制精度应达到±0.1~±0.2℃(温度传感器的灵敏度要满足的要求)。


②  传输带横向温差要求小于±2℃,否则很难保证焊接质量。


③  传送带宽度要满足大PCB尺寸要求。


④  加热区长度越长、加热区数量越多,越容易调整和控制温度曲线。一般中、小批量生产选择4、5温区,加热区长度为1.8m左右也能满足要求。另外,上、下加热器应独立控温,以方便调整和控制温度曲线;


⑤  高加热温一般为300~350℃,如果考虑无铅钎料或金属基板,应选择350℃以上。


⑥  传送带运行要平稳,传送带振动会造成移位。


从以上分析可以看出,再流焊接质量与PCB焊盘设计、元器件可焊性、焊膏质量、PCB的加工质量、生产线设备及SMT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。同时也可以看出PCB设计、PCB加工质量、元器件和焊膏质量等是保证再流焊接质量的基础,因为这些问题在生产工艺中是很难甚至是无法解决的。


因此,只要PCB设计正确,PCB制造、元器件和焊膏都是合格的,再流焊接质量是可以通过印刷、贴装、再流焊接等每道工序的工艺参数来控制的。




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