文档介绍：Process Control withLead FreeHand Soldering
Joe Curcio
OK International
手工无铅焊接控制过程
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讨论的题目
手工焊接的过程控制
传统的 Pb-Sn含铅焊料的手工焊接
目前的 Pb Free 无铅手工焊接必须重新考虑的特殊性
焊接的热能量的讨论
如何确保手工焊接的过程控制
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焊接要达到的目的
形成可靠的焊点(产品可靠性Reliability)
产品废品率低(Yield ,minimize rejects)
生产效率高(Productivity throughput)
所有上述三点的获得均与焊接的过程控制有紧密联系
Pb Free 无铅焊接的控制参数要求更严格
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正确的焊接温度(Proper Connection Temperature)
MIL-STD/IPC Rule of Thumb(美军标)
焊点的温度为焊锡溶点温度加40C (72F),烙铁头停留在焊点的时间为 2-5 秒钟
焊锡+40C (MP) +72F (MP)
60/40 223C (183C) 433F (361)
Sn 257C (217C) 495F (423)
267C (227C) 513F (441)
LF requirement is 52F to 70F higher
无铅焊接的温度比有铅焊接高出52F to 70F
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焊接过程
焊接过程是热能量从热源向被焊物的热能量转移过程
(从烙铁头通过焊锡,助焊剂,管脚形成热能量转移)
1. 加热的烙铁头接触焊盘和焊锡
烙铁头上存储的热能量传递给焊盘, 被焊物的管脚和焊锡升温到焊接温度
关注点: 一旦烙铁头接触到焊盘, 其存储热能量的供应是非控制的.
2. 助焊剂活化区(Flux Activation Phase)
热能量传递到焊盘, 助焊剂开始活化, 开始去除被焊物上的氧化层使确保能够形成很好的焊接润湿过程
关注点: 存储热能量过大将瞬间烧掉助焊剂, 焊接过程没有助焊剂活化区
3. 形成合金焊点区(Intermetallic Bond Formation Phase)
热能量继续传递给被焊物直到温度达到焊锡溶点温度加上 40°C
焊锡在被焊物表面流动, 填充间隙形
形成合金焊点
关注点: 是否使用的烙铁加热体能够补充失去的存储热能量的同时不产生温度过冲
4. 降温区(Cool Down Period)
烙铁头从被焊物离开
关注点: 操作人员是否能掌控在3-5秒中离开焊盘是需要充足的焊接经验的.
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如何形成热能量源
加热体热能量
热能量源(Thermal Energy Sources)–加热体, 烙铁头存储能量
在闲置时, 系统对烙铁头存储热能量
存储热能量= f (烙铁头金属密度, 烙铁头设置的闲置温度)
此时存储热能量传递到焊点, 加热体热能量开始对被焊物补充热能量
状态1. 烙铁头处闲置状态
状态2. 烙铁头接触被焊物瞬间状态
烙铁头没有接触被焊物体时
烙铁头接触被焊物体时
加热体热能量
存储的热能量
传递的热能量
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给出加热体热能量时(Heater Energy at t>0)
最佳的存储热能量
过量的存储热能量,过大的烙铁头密度和过高的设定的闲置温度
烙铁头接触焊盘
时间
加热体热能量
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助焊剂活化区Flux Activation Zone
形成手工焊接的回流焊曲线
焊接回流焊接区
助焊剂活化区
传递的第一部分热能量= 烙铁头存储的热能量
(热能量值取决于烙铁头密度和设置的烙铁头闲置温度)
温度
时间 3-5秒钟
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传递给焊盘的加热体能量(Heater Energ