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      影響波峰焊再流焊接成功率的因素

      發布日期:2023-05-23

      從總體看,影響波峰焊再流焊接質量的共性因素主要有以下幾個方面。


      (1)      PCB焊盤設計


      SMT的組裝質量與PCB焊盤設計有直接、十分重要的關系。如果PCB焊盤設計正確,貼裝時少量的歪斜可以在再流焊接時,由熔融釬料表面張力的作用而得到糾正(自定位或自校正作用);相反。如果PCB焊盤設計不正確,即使貼裝位置十分準確,再流焊接后反而會出現元器件位置偏移、墓碑等焊接缺陷。


      (2)  焊膏質量及焊膏的正確使用,焊膏中的金屬粉含量、金屬粉的含氧量、焊膏的粘度、觸變性都有一定要求。


      (3)元器件焊端和引腳、PCB基板的焊盤質量。若元器件焊端和引腳、PCB基板的焊盤氧化或污染,或PCB受潮,波峰焊再流焊接時會產生潤濕不良、虛焊、釬料珠、空洞等焊接缺陷。


      (4)  焊膏印刷質量


      據統計資料,在PCB設計正確、元器件和印制板質量有保證的前提下,表面組裝質量問題中近70%是出在焊膏印刷工藝上。印刷位置正確與否(印刷精度)、焊膏量的多少、釬料量是否均勻、焊膏圖形是否清晰、有無粘連、PCB表面是否被焊膏玷污等,都直接影響PCB組裝焊接質量。


      (5)貼裝元器件, 影響貼裝質量的三要素是:


      ①  元件正確。要求各裝配位號元器件的類型、型號、標稱值和極性等特征標記要符合產品的裝配圖和明細表要求,不能貼錯位置。


      ②  位置準確。元器件的電極或引腳和焊盤圖形盡量對齊且居中。元器件貼裝位置要滿足工藝要求。因為兩個電極的片式元器件自定位效應的作用比較大,貼裝時元器件長度方向兩個電極只要搭接到相應的焊盤上,寬度方向有1/2搭接在焊盤上,再流焊接時能夠自校正。但如果其中一個電池沒有搭接到焊盤上,再流焊接時會產生移位或墓碑。而對于SOP、SOJ、QFP、PLCC等元器件的自定位作用比較小,貼裝偏移是不能通過再流焊接的自校正作用糾正的,因此貼裝時必須保證引腳寬度的3/4處于焊盤上,引腳的趾部和跟部也應在焊盤上,如果貼裝位置超出允許偏差范圍,必須進行人工撥正后再進入再流焊接爐焊接,否則再流焊接后必須返修,會造成工時、材料浪費,甚至會影響產品可靠性。生產過程中發現貼裝位置超出允許偏差范圍時應及時修正貼裝坐標。


      手工貼裝時要求貼裝位置準確,引腳與焊盤對齊,居中,切勿貼放不準,在焊膏上拖動找正,以免焊膏圖形粘連,造成橋接。


      ③  貼片壓力(貼片高度)要恰當合適。元器件焊端或引腳應確保浸入焊膏的深度達到焊膏印刷厚度的1/2。對于一般元器件貼片的焊膏擠出量(長度)應小于0.2mm,小間距元器件貼片時的焊膏擠出量(長度)應小于0.1mm。貼片壓力過小,元器件焊接端或引腳浮在焊接表面,焊膏粘不住元器件,在傳遞和再流焊時容易產生位置移動。此外,由于Z軸高度過高,貼片時元器件從高處落下,會造成貼片位置偏移。貼片壓力過大,焊膏擠出量過多,容易造成焊膏粘連,再流焊接時容易產生橋連,嚴重時還會損壞元器件。


      ⑹ 波峰焊再流焊接溫度曲線


      ①  峰值溫度和再流時間。溫度曲線是保證焊接質量的關鍵,實時溫度曲線和焊膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應基本一致。160℃前的升溫速度控制在1~2℃/s。如果升溫斜率太大,一方面使元器件及PCB受熱太快,易損壞元器件和造成PCB變形;另一方面,焊膏中的溶劑揮發速度太快,容易濺出金屬成分,產生釬料珠。峰值溫度對有鉛釬料Sn37Pb一般設定在比焊膏中釬料合金的熔點高20~40℃,再流時間為30~60s;而對無鉛合金(如SAC305)一般設定在焊膏中釬料合金的液化線高15~35℃,再流時間為40~70s。峰值溫度低或再流時間短,會使焊接不充分,嚴重時會造成焊膏釬料不熔化。峰值溫度過高或再流時間過長,易造成金屬粉末氧化,影響焊接質量,甚至會損壞元器件和PCB。


      ②  設置再流焊接溫度曲線。根據使用焊膏的溫度曲線進行設置。在不同成分的合金含量和助焊劑成分的焊膏有不通的溫度曲線,應按照焊膏制造商提供的溫度曲線進行。


      ⑺波峰焊再流焊接設備的質量


      波峰焊再流焊接設備的質量與設備有著十分密切的關系。影響再流焊接質量的主要參數是:


      ①  溫度控制精度應達到±0.1~±0.2℃(溫度傳感器的靈敏度要滿足的要求)。


      ②  傳輸帶橫向溫差要求小于±2℃,否則很難保證焊接質量。


      ③  傳送帶寬度要滿足大PCB尺寸要求。


      ④  加熱區長度越長、加熱區數量越多,越容易調整和控制溫度曲線。一般中、小批量生產選擇4、5溫區,加熱區長度為1.8m左右也能滿足要求。另外,上、下加熱器應獨立控溫,以方便調整和控制溫度曲線;


      ⑤  高加熱溫一般為300~350℃,如果考慮無鉛釬料或金屬基板,應選擇350℃以上。


      ⑥  傳送帶運行要平穩,傳送帶振動會造成移位。


      從以上分析可以看出,再流焊接質量與PCB焊盤設計、元器件可焊性、焊膏質量、PCB的加工質量、生產線設備及SMT每道工序的工藝參數,甚至與操作人員的操作都有密切的關系。同時也可以看出PCB設計、PCB加工質量、元器件和焊膏質量等是保證再流焊接質量的基礎,因為這些問題在生產工藝中是很難甚至是無法解決的。


      因此,只要PCB設計正確,PCB制造、元器件和焊膏都是合格的,再流焊接質量是可以通過印刷、貼裝、再流焊接等每道工序的工藝參數來控制的。


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