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5-无铅产品工艺控制
手绘风格
b150~217℃/50~70sec快速升温区(助焊剂浸润区)。有铅焊接从150℃升到183℃,升温33℃,可允许在30~60sec之间完成,~1℃/sec;而无铅焊接从150℃升到217℃,升温67℃,只允许在50~70sec之间完成,~℃/sec,要求升温速率比有铅高30%左右,另外由于无铅比有铅的熔点高34℃,温度越高升温越困难,如果升温速率提不上去,长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应,严重时会使PCB焊盘,元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良,因此要求助焊剂浸润区有更高的升温斜率。
c回流区峰值温度235℃与FR-4基材PCB的极限温度(2400C)差(工艺窗口)仅为5℃。如果PCB表面温度是均匀的,那么实际工艺允许有5℃的误差。假若PCB表面有温度误差Δt>5℃,那么PCB某处已超过FR-4基材PCB的极限温度240℃,会损坏PCB。
对于简单的产品,峰值温度235~240℃可以满足要求;但是对于复杂产品,可能需要260℃才能焊好。因此FR-4基材PCB就不能满足要求了。
在实际回流焊中,如果最小峰值温度为235℃,最大峰值温度取决于板面的温差△t,它取决于板的尺寸、厚度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容量。拥有大而复杂元件(如CBGA、CCGA等)的大、厚印制板,典型△t高达20~25℃。
为了减小△t,满足小的无铅工艺窗口。炉子的热容量也是很重要的因素。要求再流焊炉横向温差<2℃,同时要求有两个回流加热区。
d由于焊接温度高,为了防止由于焊点冷却凝固时间过长,造成焊点结晶颗粒长大;另外,加速冷却可以防止产生偏析,避免枝状结晶的形成,因此要求焊接设备增加冷却装置,使焊点快速降温。
e由于高温,PCB容易变形,特别是拼板,因此对于大尺寸的PCB需要增加中间支撑。
fN2保护能够改善润湿性,提高焊点质量
g为了减小炉子横向温差△t,采取措施:带加热器的导轨、选用散热性小的材料、定轨向炉内缩进等技术。
③浸润性差
应对措施:
改良助焊剂活性
修改模板开口设计
提高印刷、贴装精度
N2保护
焊盘暴露铜
⑵无铅焊点的特点
①浸润性差,扩展性差。
②无铅焊点外观粗糙。传统的检验标准与AOI需要升级。
③无铅焊点中气孔较多,尤其有铅焊端与无铅焊料混用时,焊端(球)上的有铅焊料先熔,覆盖焊盘,助焊剂排不出去,造成气孔。但气孔不影响机械强度。
④缺陷多——由于浸润性差,使自定位效应减弱。
浸润性差,要求助焊剂活性高。
无铅再流焊焊点
无铅焊接常见缺陷
无铅焊点润湿性差——要说服客户理解。
气孔多
外观粗糙
润湿角大
没有半月形