焊接工藝
發(fā)布時間:2012/9/29 19:38:04 訪問次數(shù):1543
在再流區(qū)峰值溫度一般應(yīng)控制在240℃~255℃,并要求溫度維持時間為10~15s。當(dāng)溫度達(dá)到217℃時,裼膏熔化并開始潤濕焊盤和元器件端電極。隨著溫度的進(jìn)一步提高,焊料爬升至元器件引腳的一定高度,形成一個“彎月面”。由于無鉛錫膏可焊性差,所以峰值溫度最低應(yīng)達(dá)到240℃,并且相對有鉛焊峰值溫度保留時間應(yīng)稍加延長,通常應(yīng)達(dá)到10~15s。此時的峰值溫度離PCB/元器件損壞溫度已非常接近了,即人們所說的無鉛再流焊的“焊接工藝窗口窄”,SMA在再流區(qū)停留時間過長或溫度超高會造成PCB板面發(fā)黃、起泡,以致元器件損壞。因此應(yīng)十分小心地調(diào)試溫度曲線,保證SMA在理想的溫度下再流,PCB色質(zhì)保持原貌,焊點(diǎn)保滿。
由于無鉛焊料在常溫冷卻過程中,焊點(diǎn)表面無光亮感,早期呈“橘皮紋”狀,因此人們更重視無鉛再流焊的冷卻過程,快速冷卻不僅可以增加焊點(diǎn)表面光亮感,而且可以減小焊料的晶粒。
但過快的冷卻速率也會給元器件帶來冷沖擊,就像過快的升溫速率會給元器件帶來熱沖擊導(dǎo)致器件損壞一樣。近年來人們通過冷卻速率對焊接大尺寸BGA的研究,認(rèn)為快速冷卻會增加大BGA中心焊球與邊緣焊球之間的冷卻斜率變大,以及PCB和BGA焊球之間的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致焊球剪切強(qiáng)度降低。因此,主張大BGA器件的焊接采用慢速冷卻。
總之,冷卻速率的快慢應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品是否有大BGA、PCB是否均勻包括質(zhì)量的均勻來最后確定,原則上如果元器件小可以快速冷卻,元器件大應(yīng)慢速冷,通常,冷卻速率控制在4℃/s為宜,保持與升溫段對稱為好。
無鉛再流焊,從進(jìn)入第一溫區(qū)升溫到峰值溫度的時間維持在4~4.5min,不宜時間過長,否則焊接界面上CU3Sn的厚度會增加而影響到焊點(diǎn)質(zhì)量。
再流峰值溫度會直接影響到焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度,其量化參數(shù)如圖13.56所示。
從圖13.55中看出,隨著峰值溫度的提高,焊接疆度提高,因此無鉛再流焊工藝中峰值溫度是非常重要的。
RTS溫度曲線在無鉛再流焊中再次提出,它最大特點(diǎn)是升溫速率平穩(wěn)并且較小,采用RTS溫度曲線其SMA的熱應(yīng)力可降低,當(dāng)SMA上元器件大小相對均勻時,即PCB表面溫差較小的產(chǎn)品以及焊接帶有大BGA的SMA均可采用。
總之,無鉛紅外熱風(fēng)再流焊工藝窗口窄,爐子各項參數(shù),如溫度、風(fēng)速、帶速、電壓波動都會影響到焊接質(zhì)量,對于復(fù)雜的PCB特別是多個BGA的焊接,要保證板子上成百上千個焊點(diǎn)都能實現(xiàn)理想狀態(tài),高穩(wěn)定的爐子,以及嚴(yán)格的工藝曲線管理均不可少。工藝曲線中,升溫速率、保溫時間及溫度、峰值溫度及時間、冷卻速率都應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范。
在再流區(qū)峰值溫度一般應(yīng)控制在240℃~255℃,并要求溫度維持時間為10~15s。當(dāng)溫度達(dá)到217℃時,裼膏熔化并開始潤濕焊盤和元器件端電極。隨著溫度的進(jìn)一步提高,焊料爬升至元器件引腳的一定高度,形成一個“彎月面”。由于無鉛錫膏可焊性差,所以峰值溫度最低應(yīng)達(dá)到240℃,并且相對有鉛焊峰值溫度保留時間應(yīng)稍加延長,通常應(yīng)達(dá)到10~15s。此時的峰值溫度離PCB/元器件損壞溫度已非常接近了,即人們所說的無鉛再流焊的“焊接工藝窗口窄”,SMA在再流區(qū)停留時間過長或溫度超高會造成PCB板面發(fā)黃、起泡,以致元器件損壞。因此應(yīng)十分小心地調(diào)試溫度曲線,保證SMA在理想的溫度下再流,PCB色質(zhì)保持原貌,焊點(diǎn)保滿。
由于無鉛焊料在常溫冷卻過程中,焊點(diǎn)表面無光亮感,早期呈“橘皮紋”狀,因此人們更重視無鉛再流焊的冷卻過程,快速冷卻不僅可以增加焊點(diǎn)表面光亮感,而且可以減小焊料的晶粒。
但過快的冷卻速率也會給元器件帶來冷沖擊,就像過快的升溫速率會給元器件帶來熱沖擊導(dǎo)致器件損壞一樣。近年來人們通過冷卻速率對焊接大尺寸BGA的研究,認(rèn)為快速冷卻會增加大BGA中心焊球與邊緣焊球之間的冷卻斜率變大,以及PCB和BGA焊球之間的內(nèi)應(yīng)力,導(dǎo)致焊球剪切強(qiáng)度降低。因此,主張大BGA器件的焊接采用慢速冷卻。
總之,冷卻速率的快慢應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品是否有大BGA、PCB是否均勻包括質(zhì)量的均勻來最后確定,原則上如果元器件小可以快速冷卻,元器件大應(yīng)慢速冷,通常,冷卻速率控制在4℃/s為宜,保持與升溫段對稱為好。
無鉛再流焊,從進(jìn)入第一溫區(qū)升溫到峰值溫度的時間維持在4~4.5min,不宜時間過長,否則焊接界面上CU3Sn的厚度會增加而影響到焊點(diǎn)質(zhì)量。
再流峰值溫度會直接影響到焊點(diǎn)的焊接強(qiáng)度,其量化參數(shù)如圖13.56所示。
從圖13.55中看出,隨著峰值溫度的提高,焊接疆度提高,因此無鉛再流焊工藝中峰值溫度是非常重要的。
RTS溫度曲線在無鉛再流焊中再次提出,它最大特點(diǎn)是升溫速率平穩(wěn)并且較小,采用RTS溫度曲線其SMA的熱應(yīng)力可降低,當(dāng)SMA上元器件大小相對均勻時,即PCB表面溫差較小的產(chǎn)品以及焊接帶有大BGA的SMA均可采用。
總之,無鉛紅外熱風(fēng)再流焊工藝窗口窄,爐子各項參數(shù),如溫度、風(fēng)速、帶速、電壓波動都會影響到焊接質(zhì)量,對于復(fù)雜的PCB特別是多個BGA的焊接,要保證板子上成百上千個焊點(diǎn)都能實現(xiàn)理想狀態(tài),高穩(wěn)定的爐子,以及嚴(yán)格的工藝曲線管理均不可少。工藝曲線中,升溫速率、保溫時間及溫度、峰值溫度及時間、冷卻速率都應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范。
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