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,炉温曲线及主要不良分析,回流焊Profile曲线解析 Profile曲线示意图,工艺分区:,(一)预热区 目的: 使PCB和元器件预热 ,达到平衡,同时除去焊膏中的水份、溶剂,以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢,溶剂挥发。较温和,对元器件的热冲击尽可能小,升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅,使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。,目的:保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,同时还起着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60120秒,根据焊料的性质有所差异。,(二)活性区,目的:焊膏中的焊料使金粉开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊剂润湿 焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度,一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。 (四)冷却区 焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,冷却速度要求同预热速度相同。,(三)再流焊区,几种焊接缺陷及其解决措施,1.连锡产生桥接的主要原因是由于焊膏过量或焊膏印刷后的错位、塌边。 焊膏过量 印刷错位 焊膏塌边1)印刷塌边 焊膏印刷时发生的塌边。这与焊膏特性,模板、印刷参数设定有很大关系:焊膏的粘度较低,保形性不好,印刷后容易塌边、桥接;模板孔壁若粗糙不平,印出的焊膏也容易发生塌边、桥接;过大的刮刀压力会对焊膏产生比较大的冲击力,焊膏外形被破坏,发生塌边的概率也大大增加。 对策:选择粘度较高的焊膏;采用激光切割模板;降低刮刀压力。 2)贴装时的塌边 当贴片机在贴装SOP、QFP类集成电路时,其贴装压力要设定恰当压力过大会使焊膏外形变化而发生塌边。对策:调整贴装压力并设定包含元件本身厚度在内的贴装吸嘴的下降位置。 3)焊接加热时的塌边 在焊接加热时也会发生塌边。当印制板组件在快速升温时,焊膏中的溶剂成分就会挥发出来,如果挥发速度过快,会将焊料颗粒挤出焊区,形成加热时的塌边。 对策:设置适当的焊接温度曲线(温度、时间),并要防止传送带的机械振动。,2.锡珠 焊锡球多由于焊接过程中加热的急速造成焊料的飞散所致。 1).焊膏氧化程度 实验证明焊锡球的发生率与焊膏氧化物的百分率成正比。一般焊膏的氧化物应控制在003左右,最大值不要超过015。 2)焊料颗粒的粗细 焊料颗粒的均匀性不一致,若其中含有大量的20m以下的粒子,这些粒子的相对面积较大,极易氧化,最易形成焊锡球。另外在溶剂挥发过程中,也极易将这些小粒子从焊盘上冲走,增加焊锡球产生的机会。一般要求25um以下粒子数不得超过焊料颗粒总数的5。 3)焊膏吸湿 这种情况可分为两类:焊膏使用前从冰箱拿出后立即开盖致使水汽凝结;再流焊接前干燥不充分残留溶剂,焊膏在焊接加热时引起溶剂、水分的沸腾飞溅,将焊料颗粒溅射到印制板上形成焊锡球。 4)助焊剂活性 当助焊剂活性较低时,也易产生焊锡球。免洗焊锡的活性一般比松香型和水溶型焊膏的活性稍低,在使用时应注意其焊锡球的生成情况。 5)网板开孔 合适的模板开孔形状及尺寸也会减少焊锡球的产生。一般地,模板开孔的尺寸应比相对应焊盘小10,同时推荐采用如图列举的一些模板开孔设计。 6)印制板清洗 印制板印错后需清洗,若清洗不干净,印制板表面和过孔内就会有残余的焊膏,焊接时就会形成焊锡球。,3. 立 碑 在表面贴装工艺的回流焊接过程中,贴片元件会产生因翘立而脱焊的缺陷,如图,人们形 象地称之为“立碑”现象(也有人称之为“曼哈顿”现象)。 “立碑”现象常发生在CHIP元件(如贴片电容和贴片电阻)的回流焊接过程中,元件体积越小 越容易发生。特别是0402或更小的0201、01005贴片元件生产中常伴随“立碑”现象。 “立碑”现象的产生是由于元件两端焊盘上的焊膏在回流熔化时,元件两个焊端的表面张力 不平衡,张力较大的一端拉着元件沿其底部旋转而致。造成张力不平衡的因素也很多,下 面将就一些主要因素作简要分析。 1).预热期 当预热温度设置较低、预热时间设置较短,元件两端焊膏不同时熔化的概率就大大增加, 从而导致两端张力不平衡形成“立碑”,因此要正确设置预热期工艺参数。 2).焊盘尺寸 设计片状电阻、电容焊盘时,应严格保持其全面的对称性,即焊盘图形的形状与尺寸应完 全一致,以保证焊膏熔融时,作用于元件上焊点的合力为零,以利于形成理想的焊点。焊 盘设计不当是元件竖立的主要原因,超过元件太多的焊盘可能引起元件在焊锡湿润过程中 滑动,从而导致把元件拉出焊盘的一端。,3)焊膏厚度 当焊膏厚度变小时,立碑现象就会大幅减小。这是由于:(1)焊膏较薄,焊膏熔化的 表面张力随之减小。(2)焊膏变薄,整个焊盘热容量减小,两个焊盘上焊膏同时熔的 概率大大增加。 4).贴装偏移 一般情况下,贴装时产生的元件偏移,在回流过程中会由于焊膏熔化时的表面张力拉 动元件而自动纠正,我们称之为“自适应”,但偏移严重,拉动反而会使元件立起产“立 碑”现象。这是因为:(1)与元件接触较多的焊锡端得到更多热容量,从而先熔化。(2) 元件两端与焊膏的粘力不同。所以应调整好元件的贴片精度,避免产生较大的贴片偏 差。 5)元件重量 较轻的元件“立碑”现象的发生率较高,这是因为不均衡的张力可以很容易地拉动元 件。所以在选取元件时如有可能,应优先选择尺寸重量较大的元件。,虚焊 虚焊检验方法 1.采用在线测试仪专用设备进行检验。 2.目视(含用放大镜、显微镜)检验. 当目视发现焊点焊料过少焊锡浸润不良或焊点中 间有断缝或焊锡表面呈凸球状或焊锡与SMD不相融等, 就要引起注意了即便轻微的现 象也会造成隐患. 虚焊的原因及解决 1).焊盘设计有缺陷。焊盘上不应存在通孔,通孔会使焊锡流失造成焊料不足;焊盘间 距、面积也需要标准匹配否则应尽早更正设计。 2).PCB板有氧化现象即焊盘发乌不亮。如有氧化现象可用橡皮擦去氧化层使其亮光重 现。PCB板受潮如怀疑可放在干燥箱内烘干。PCB板有油渍等污染此时要用无水乙醇 清洗干净。 3).印过焊膏偏移导致虚焊,应调整锡膏印刷。 4).SMD(表贴元器件)质量不好、过期、氧化、变形造成虚焊, 这是较多见的原因。 氧化的元件发乌不亮。氧化物的熔点升高, 此时用三百多度度的电铬铁加上松香型 的助焊剂能焊接, 但用二百多度的SMT回流焊再加上使用腐蚀性较弱的免清洗焊膏就 难以熔化。故氧化的SMD就不宜用再流焊炉焊接。 5.Reflow溫度設定值不准确,焊接时间过短或焊接PEAK温度设定过低都有可能导致虚 焊。,谢谢观看! 2020,
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