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PCBA回流焊接工艺流程及参数

1 范围

  本标准规定T贴片回流焊接(有铅、无铅)生产工艺的使用规程和管理办法。

2 定义(温度曲线各部分)

  预热区:又称斜坡区,用于未来PCB温度从周围环境温度升高到所需活性温度。炉的预热区一般占加热通道长度的25%~33%。

  活性区:有时称为保温、浸湿或均温区,指温度从130 开始OC ~170 OC上升到焊膏熔点域。该区域一般占加热通道的33%~50% 。

  回流区:有时也被称为峰值区或最终升温区,其作用是PCB从活性温度(活性温度总是比合金熔点低一点)到推荐的峰值温度,贴片组装的温度增加。

  冷却区:这个区PCB在冷却阶段组装的地区,理想的冷却区温度曲线应与回流区温度曲线形成镜像关系(越接近此镜像关系,焊点越紧密,焊点质量越高,组合完整性越好)。

3 锡膏和红胶的使用及注意事项

  3.1 使用锡膏及注意事项

  锡膏是一种敏感的焊接材料。污染、氧化或吸湿会导致不同程度的变质。焊膏变质后,不仅会改变流动性,影响印刷效果,还会导致焊接不良,降低成品依次合格率。因此,在制造过程中需要注意提高锡膏的焊接效果。

  4.1.1焊膏应储存在低温下,储存温度应为2~10 OC(冰箱冷藏室)。

  4.1.2刚从冰箱里取出的焊锡膏比环境温度低,不要立即打开,以免空气中的水分凝结在锡膏中,一般需要放置2~4小时,室温恢复后方可使用(室温下自然解冻,铅锡膏至少2小时,无铅锡膏至少4小时)。

  4.1.3使用前充分搅拌焊膏,搅拌均匀后方可使用(机器搅拌1-5分钟,根据不同型号、不同品牌的锡膏会有所不同)。

  4.1.4罐内剩余未使用的焊锡膏应覆盖内外盖,不得暴露在空气中,以免吸收水分和氧化。

  4.1.5.印浆操作人员应远离开动门窗,保持工作环境温度稳定 (20 OC ~26OC)

  4.2红胶的使用及注意事项

  红胶在生产中一般采用环氧热固化胶,而不是丙烯酸胶(紫外线固化),也是一种更敏感的安装材料,污染、蒸发或吸湿会使其产生不同程度的变质,红胶变质不仅会影响印刷效果,更严重D粘结力、过回流焊或峰值焊会导致部件脱落或移位,降低成品的合格率,因此在制造过程中需要注意,以提高红胶的固化粘贴效果。

  4.2.1红胶应储存在低温下,储存温度应为2~10OC(冰箱冷藏室)

  4.2.2.刚从冰箱中取出的红胶低于环境温度。不要立即打开,以防止空气中的水分和红胶在回温过程中凝结,导致红胶粘结力不足。放置2小时以上。恢复室温后,可手动搅拌均匀。

  4.2.3.未使用的红胶必须装回胶瓶,密封瓶口,放回冰箱。红胶储存半年以上必须报废。

  4.2.使用原则:先进先出的原则,按失效日期依次使用。

  4.2.5.红胶不适用于高温潮湿的环境,避免红胶蒸发或吸收空气中的少量水分。使胶水与工作温度完全一致。胶水的使用温度应为230C--250C;环境温度对胶水的粘度影响很大。如果温度过低,胶点会变小,导致拉丝。环境温差50C,它会导致50%的点胶量变化。因此,应控制环境温度。同时,还应保证环境温度。湿度小的胶点容易干燥,影响附着力。

4 锡膏的回流工艺和回流焊接工艺

  5.对锡膏回流过程的理解: 对于加热环境,锡膏回流分为五个阶段:

  5.1.预热阶段:将PCB温度从周围环境温度升高到所需的活性温度,但温度升高率应控制在适当的范围内。如果速度过快,会产生热冲击,电路板和部件可能会损坏并断裂。如果速度过慢,溶剂挥发不足,影响焊接质量。由于加热速度快,在温区后段A内部温差较大。防止热冲击损坏部件。通常上升速率设置为1~3 OC /S。典型的升温速率为2 OC /S.。

  5.1.2活性阶段:活性段的主要目的是制造A内各元件的温度趋于稳定,尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件,并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束,焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去,整个电路板的温度达到平衡。应注意的是A在这一段结束时,述所有元件应具有相同的温度,否则进入回流段会因各部分温度不均匀而产生各种不良焊接现象。

  5.1.3回流阶段:该区域加热器的温度设置最高,使组件的温度迅速上升到峰值温度。回流段的焊接峰值温度因使用的焊膏而异。一般建议将焊膏的溶点温度加入20-40 OC,熔点为183 OC的63Sn/37Pb179 OC的Sn62/Pb36/Ag2焊的峰值温度一般为210-230 OC,不要再流太久,以免对A造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的尖端区域覆盖的最小体积。这一阶段是最重要的。当单个焊锡颗粒全部熔化时,液体锡结合在一起形成,如果元件引脚与焊盘之间的间隙超过4,则表面张力开始形成焊脚表面mil,由于表面张力,引脚很可能与焊盘分开,即锡点开路。

  5.1.4冷却阶段:焊膏中的铅锡粉末已熔化并完全湿润连接表面,应尽快冷却,有助于获得明亮的焊点,形状好,接触角度低。缓慢的冷却会导致电路板更多的分解,并进入锡,从而产生灰色和粗糙的焊点。在极端情况下,它会导致锡污染不良和弱焊点的结合力。冷却段的冷却速率一般为3~10 OC /S,冷却至75 OC即可。

  5.二 生产工艺

  如下图所示:

  

      回流焊接生产工艺参数设置:回流焊接温度参数设置(铅和无铅)、回流焊接链速度参数设置。

  6.1 回流焊接温度参数的设置分为锡膏回流焊接温度参数和红胶回流焊接温度参数

  6.1.1 回流焊接炉传输带速度(链速)工艺参数的设定:

  6.1.1.1.输带的速度设置是温度曲线的第一个考虑因素,它决定了PCB加热区使用的时间。

  6.1.1.2传送带的速度等于加热区的长度(回流炉的总长度减去进口和冷却区的长度),除以加热温度时间。(例如,假设加热区的总长度为180cm,加热时间为:4分,传输速度为45cm/min.(180 cm/4’”)。

  6.1.1.3 传输速度可根据以下工艺参数稍微调整,使红胶和锡膏的温度曲线参数满足红胶和锡膏产品本身固有参数的要求(制造商通过液相实验获得的数据)。

  6.1.2 红胶方案回流焊接温度参数设置

  6.1.2.红胶生产方案中使用的回流焊接温度参数。PCB以实际温度为准)。

  6.1.2.2.胶水的固化应尽可能高温固化,使胶水固化后具有足够的强度。

  6.1.2.3.一般厂家已经给出了温度曲线,在实际设置曲线的过程中稍加调整,优化焊接效果。

  6.1.2.例如,制造商对产品的要求是:150℃维持60S;130℃维持90S,建议硬化温度图如下:

      实际使用的基板可能需要更长的硬化时间,因为粘贴部件的大小不同,或者周围部件,特别是大部件的粘贴条件,粘合剂的实际加热温度会低于基板的表面温度。

  6.1.2.硬化条件及硬化率:

      根据示差走检测热量DSC(Differential Scanning Calorimetry)测量硬化条件150℃~120℃反应时间和硬化率的推移。

  6.1.2.6.各参数(各温区温度、传送带速度)应根据实际情况进行调整,既要保证生产质量,又要提高生产效率。

  6.1.回流焊接温度参数设置3 锡膏(铅和无铅)

  6.1.3.1 设置铅锡膏方案的回流焊接温度参数(生产空调电气控制器使用多种锡膏,设置回流焊接的工艺参数根据不同锡膏的特点不同,并在曲线的基础上调整温度参数。回流焊接温度参数必须设置为PCB以实际温度为准)。

  铅锡膏方案(例:唯特偶IF-9007-1免清洗锡膏)推荐时间-温度曲线图:

  温度(℃)

  上述温度曲线图的温度参数通常设定为:T1:130℃,T2:170℃,T3:183℃,PEAK TEMP:210℃~230℃.

  6.1.3.1.1 OA段为预热区,其中AB段为活性区,BC段为回焊区,又称焊接区,CD为冷却区

  6.1.3.1.设置每个温区的工艺参数(取决于不同锡膏厂家提供的参数)

  6.1.3.1.3所有机种的PCB根据上述规则制定温度设置,不同板材在曲线的基础上进行有针对性的调整。

  6.1.3.2 无铅锡膏方案回流焊接温度参数设置

  6.1.3.2.1.空调电控器无铅锡膏方案中使用的回流焊接温度参数。PCB以实际温度为准)。.1.3.2.回流焊接(无铅焊接)采用无铅锡膏方案:

  6.1.3.2.3 OA段为预热区,其中AB段为均温区,BD段为回焊区,又称焊接区,DE为冷却区

  6.1.3.2.4 预热区温升率EF小于4℃/S。

  6.1.3.2.5 AB60-120秒。

  6.1.3.2.6 CD30-90秒。

  6.1.3.2.7 Peak Temp为230℃-250℃,其中235℃以上时间为3-10秒。

  6.2 所有机种PCB根据上述规则制定温度设置。不同的板材在曲线的基础上进行有针对性的调整。

  6.3 回流焊的温度曲线应定期校,每周校准一次,防止温度误差过大造成焊接不良。

  6.3.1 校订方法:

  6.3.1.1 一种可接受、快速、简单的方法,用热电偶覆盖少量热化合物(又称热导膏或热油)斑点,然后用高温胶带粘住。

  6.3.1.2 还有一种附着热电偶的方法,即使用高温锡或高温胶,如氰基丙烯酸盐粘合剂,通常不如其他方法可靠。还应选择附着位置,通常最好附着热电偶尖PCB引脚或金属端之间的焊盘和相应的元件。

  6.3.1.3 现在很多回流焊机都包括板上的温度计。温度计一般分为两类:实时温度计,即时传输温度/时间数据,制作图形;另一个温度计采样存储数据,然后上载到计算机上,通过相应的软件制作回流曲线。

7 操作人员资格要求

  7.技术员、工程师经过培训。

  8 贴片网板的生产和保存

  8.1 贴片网板的制作应按照贴片网板的制作规范进行,必须包括以下几个方面:

  8.1.1 机型

  8.1.2 PCB板型号和版本号

  8.1.3 PCB板尺寸

  8.1.4 网板尺寸

  8.1.5 IC(镀金板)开口长度扩大10%

  8.1.6 网板材料厚度

  8.1.7 PCB板拼板类型(几拼板,拼板方向)

  8.1.8 印在样板上的格式位置

  8.1.9 样板框架

  8.2.0 焊接方法(即印红胶或锡膏)

  8.2.保存1 网板

  使用后的网板必须用洗涤剂清洗(特别是网中的红胶和锡膏,以避免堵塞孔),用干净的抹布擦拭网板,放在指定的网板架上。网板架的位置应干燥通风,取网板时应轻轻放置。

9 常见故障原因分析及解决方案

  故障描述

  原因分析

  解决措施

  备注

  润湿不良

  焊区表面被污染,焊料中残留的铝、锌、镉等。.005%时。

  基板表面和元件表面应采取防污措施,选择合适的焊料,并设定合理的焊接温度和焊接时间。

  桥联

  焊料过多或焊料印刷后坍塌严重,或基板焊区尺寸过差,D 贴装偏移等引起。

  1.印刷时应防止焊膏塌陷。

  2.基板焊区的尺寸设置应符合设计要求。

  3、D 的贴装位置应在规定范围内。

  4、基板布线间隙,阻焊剂的涂敷精度,都必须符合规定要求。

      5.制定适当的焊接工艺参数,防止焊机传送带的机械振动。

  焊料球

  焊接过程中的快速加热导致焊料飞散,也与焊料的印刷错位和坍塌有关。污染等。

  1.根据设定的加热工艺,避免焊接加热中预热不良。

  2.应删除焊料印刷塌边、错位等不良品。

  3.使用焊锡膏应符合要求,无吸湿不良。

  4.根据焊接类型实施相应的预热工艺。

  吊桥(曼哈顿)

  加热速度过快,加热方向不平衡,选择焊锡膏,焊接前预热,焊盘尺寸,D 本身的形状与润湿有关。

  1. 应适当制定基板焊盘长度的尺寸。

  2. 减少焊料熔化时对D 端部产生的表面张力。

  3. 焊料的印刷厚度尺寸应正确设置。

  4. 焊接时采用合理的预热方法实现均匀加热。

  10 T引入无铅注意事项

  10.1 PCB板材、贴片组件、锡膏、锡丝厂家必须有明显的无铅标志。

  10.2 锡膏不能混用,铅锡膏不能错用PCB板。

  10.3 印刷锡膏时必须使用相应的无锡铅网板(网板须有无铅标识字样)。

  10.4 贴片安装元器件时不能混用、错用有铅元器件。

  10.5 选择回流焊温度时须选择对应的无铅温度曲线。

  10.6 外观检验、维修时不能错用有铅物料(元件、锡丝)及烙铁。

  10.7 外观检验合格产品打包装时须有无铅标识及相应的配送卡(无铅产品流向卡)。

  10.8 员工培训(确保员工掌握与本职位相关的因无铅导入所需要的作业技能)。

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