各种表面粘贴元件的电路板面上的相互连接销,无论是没有伸脚、勾脚(J-Lead、球销或脚只具备焊接垫的人,都首先在板面垫上印刷锡膏,对各ldquo;腿rdquo;锡膏为了进行熔接的永久焊接,预先进行临时定位并粘贴。原文的Reflow是指锡膏中熔融的半田小球形粒子通过各种热源再熔焊成为焊点的过程。一般PCBA厂家不负责任的直接引用日文名词ldquo;焊接包rdquo;其实不恰当,也不能表达ReflowSoldering的正确意思。直译的话ldquo;再熔化rdquo;或ldquo;回流rdquo;人更加莫名其妙,不知道在说什么。
一、锡膏的选择和保存:
当前锡膏的最新国际规范是J-STD-005,锡膏的选择应着眼于以下3点,以印刷的粘贴层保持最佳的一致性为目的。
(1)锡粒子(粉或球)的大小、合金成分规格等取决于焊盘和销的大小以及焊接点体积和焊接温度等条件。
(2)锡膏中助焊剂的活性Activity和清洁性(Cleanability)怎么样。
(3)锡膏的贴合度(Viscosity)和金属重量比的含量如何?
锡膏被印刷后,为了接受部件的配置(place ement)和销的定位而使用,因此也考虑其正面的附着性Tackiness)和负的崩溃性Slump,以及在原装开封后可实际动作的工作生活(Working Life)。当然,与其他化学品有同样的观点,那是锡膏质量的长期稳定性,绝对应该首先考虑。
其次,锡膏的长时间的储藏需要放在冰箱里,取出使用时最好调节到室温。由此,可以避免空气中露水凝结而形成的记号点的水洼,进而有可能在高温焊接中飞锡,每小瓶开封后的锡膏可以尽量用完。网络版和钢板上残留的锡膏也不应该再吹回去,而是混合原容器的剩余材料等待再使用。
二、锡膏布着及预烧:
板面焊接垫上锡膏的分配分布和涂抹,最一般的量产方法是采用ldquo。网印法rdquo;(Screen print)或水印钢板((Stencil Plate)印刷法的2种。前者的屏幕版的屏幕本身只是载体,只有另外粘贴正确图案的屏幕Stencil,才能将锡膏刮印移动到各个垫上。这样的网印法,网络版的制作方便,成本不高,对少量的各种各样的产品和样品的制造非常经济。但是,由于没有耐久性,精淮度无法达到加工速度,所以在大量生产型的台湾PCBA组装厂家中很少使用前者。
关于钢板印刷法,必须使用局部化学蚀刻法或激光烧蚀加工法,对0.2mm厚的不锈钢板进行双面精淮的水印,得到必要的开口路,使锡膏压迫泄漏而印刷在板面垫上。这些侧壁必须平滑以便于通过锡膏并减少其附着。因此,除了蚀刻水印之外,还进行电解抛光Electropolishing,除去发梢。进而,使用电镀镍,提高表面的润滑性,促进锡膏的通过。
锡膏的分布涂布一般除了上述两个主要方法之外,还用于注射布着法Syringe Dispensing和多点附着法DipTransfer的两个小批量的制造。射出法可以用于板面高低不均匀网印法不能施工的人,或者锡膏布着点不多、分布太广的情况。但是,布着点少,所以加工成本高。锡膏涂抹量的多少与针管内径、气压、时间、粒度、粘贴有关。ldquo;多点附着法rdquo;可以用于板面小等封装板(Substrates)的固定阵列,其附着量与粘贴点移位头的大小有关。
部分布料锡膏在零件贴在销上之前,需要预先烧制(70~80°C、5~15分钟)以驱赶糊剂中的溶剂。由此,可以减少后在高温焊接中锡被飞溅的不良锡球SolderBall),减少焊接点中的空洞(Voiding)。但是,如果在这样的印刷后加热,则在粘贴度降低的锡膏踏脚时容易变形。另外,过剩的预烧者,由于粒子表面的氧化,有时会造成焊料性不良或事后的焊料球。
三、高温焊接((Reflow)
1、概述
高温焊接是利用红外线、热空气或热氮气等,印刷粘贴在各个销上的锡膏,高温熔融成为焊接点的称为ldquo。焊接rdquo;。80年代SMT初期,其热源几乎都是自我发热效率最好的辐射式Radiation红外线(IR)式单元。之后,为了改善批量生产的品质,只使用了热空气单元,完全放弃了红外线。最近ldquo;免洗rdquo;并且不得不变更开采ldquo。热氮气rdquo;我来加热。如果可以减少焊接金属表面的氧化,ldquo;热氮气rdquo;在保持品质的同时也能关怀环境,这当然是最好的方法,但是成本的增加是无与伦比的杀伤力。
除了上述3种热源之外,初期还使用过蒸汽焊接((Vapor Soldering),利用高沸点有机溶剂的蒸汽提供热源,但由于处于这样的没有空气的环境中,所以不需要氧化助焊剂的保护和事后的清洗,是一个清洁的过程。缺点是高沸点(B.p.)溶剂(例如3M的FC-522、沸点215℃)的成本高,由于含有氟,在长期使用中不可避免地会出现分解一部分氢氟酸(HF)的强酸性毒物,所以经常会出现板面小部件的ldquo。竖碑rdquo;Tombstoning)因为有不良的缺点,所以这个方法现在从自我生产中被淘汰。
另一种特殊方法可以使用激光的热能(CO2或YAG)在非焊接枪式接触下逐个焊接各个个别焊接点。这种方法有速热速冷的优点,并且对极为微小、纤细的精密焊接点非常有利。一般来说,大量电子产品是不现实的。其他还有手工焊接枪式的方法ldquo。热控点rdquo;Heat Bar焊接是利用高电阻发热的局部焊接法,可以用于修理重工,但对自动化量产不利。
2、红外线和热风
一般的红外线根据波长有很大的区别。
(1)波长0.72~1.5micro;m接近可见光ldquo;近红外线rdquo;(Near IR)。
(2)波长1.5~5.6 micro;m的ldquo;中红外rdquo;(Middle IR)。
(3)及热能低波长为5.6~100micro。m的ldquo;远红外线rdquo;(Far IR)。
红外线焊接的优点是散热效率高,设备维修成本低,ldquo;竖碑rdquo;其缺点是与蒸汽焊接相比减少,可以与高温气体结合共同操作。缺点是,如果没有上限温度,就会引起烫伤,导致焊接对象部件的过热变色变质,不能焊接SMDPTH只能焊接插入部件的脚。
IR的热源有荧光灯式长管状T3钨丝灯管,NearIR直射热量大,但有时会因遮光而导致热量不足。接着是镍铬丝(Nichrome)的灯管,属于Near或Middle的IR类。第三种是将电阻发热体嵌入硅的可传热平板体积中,属于Middle/far的IR形式。这种全面的热量,除了正面可以从空中向焊接对象部件传递热量之外,背面也可以对工作物反射热能,因此也被称为ldquo。二次放出rdquo;(Seconding Emitter)。使各种受热表面的热更均匀。
由于红外线由高低不同的部件产生遮光和色差的不良效果,所以可以通过吹入热风来调节色差,辅助死角不足的地方,进行PTH的插入焊接。因此,以前的单纯IR者几乎被除役了。在吹的热风中,热氮气体是最理想的,其优点如下。
(1)通过大幅减少氧化反应,可以减少助焊剂使用量,并且还可以减少清洗和锡球。
(2)在无氧环境中助焊剂发火概率降低,因此可以提高焊接温度(例如300℃)来加快传送速度。
(3)减少树脂表面变色概率。
3、自动运输流程:
焊丝整体温度变化曲线(简介);有预热(吸热)、焊接、冷却三个层次。各阶层有几个区间(ZONS),区间少的人(3-4段)输送速度慢(26cm/min),区间多的人(7段以上)速度快(接近50cm/min)温度控制也比淮可靠。一般的批次6段比较合适。全线通行时间最好是4-7分钟。
预热可以使板面温度为150°C,助焊剂为120°C,90?可在150秒内发挥活性除去生锈污渍,防止再次生锈。板材的Tg温度越高越好,Tg以上的塑料材料不仅呈现软化的塑性,而且不仅大大损害了标度稳定性,各方向(X.Y.Z)的膨胀越大PTH孔也就越容易断裂。每个不同编号的板面都有最佳的输送速度,但一般焊接区的停留时间为30?可以规定为60秒,焊接温度优选为220°C。量产前必须分别规定实用标淮作业步骤SOP。