SMT质量3-3再流焊工艺控制课件.ppt
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- SMT 质量 焊工 控制 课件
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1、 再流焊再流焊Reflow soldringReflow soldring,通过重新熔化预先分配到,通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊印制板焊盘上的膏状软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。印刷印刷注射注射滴涂滴涂电镀电镀预制焊片预制焊片高速机高速机多功能高精机多功能高精机异形专用机异形专用机手工贴片手工贴片热板热板红外红外热风热风热风加红外热风加红外气相再流焊气相再流焊 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线铅锡焊膏再流焊温度曲线 从温度曲线分析再流焊的原理:当从温度
2、曲线分析再流焊的原理:当PCBPCB进入升温区(干进入升温区(干燥区)时,焊膏中的溶剂、气体蒸发掉,焊膏软化、塌落、燥区)时,焊膏中的溶剂、气体蒸发掉,焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘,将焊盘、元件焊端与氧气隔离;覆盖了焊盘,将焊盘、元件焊端与氧气隔离;PCBPCB进入保温进入保温区时,使区时,使PCBPCB和元器件得到充分的预热,以防和元器件得到充分的预热,以防PCBPCB突然进入突然进入焊接高温区而损坏焊接高温区而损坏PCBPCB和元器件;在助焊剂活化区,焊膏中和元器件;在助焊剂活化区,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层;当的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层;当PCBPCB进入
3、进入焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡焊接区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态,液态焊锡润湿润湿PCBPCB的焊盘、元件焊端,同时发生扩散、溶解、冶金结的焊盘、元件焊端,同时发生扩散、溶解、冶金结合,漫流或回流混合形成焊锡接点;合,漫流或回流混合形成焊锡接点;PCBPCB进入冷却区,使焊进入冷却区,使焊点凝固。此时完成了再流焊。点凝固。此时完成了再流焊。自定位效应(自定位效应(self alignmentself alignment)当元器件贴放位置当元器件贴放位置有一定偏离时,由于熔融焊料表面张力作用,当其全部有一定偏离时,由于熔融焊料表面张力作用,当其全部焊端或引脚与相应焊
4、盘同时被润湿时,在表面张力作用焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时,在表面张力作用下,自动被拉回到近似目标位置的现象;下,自动被拉回到近似目标位置的现象;再流焊前再流焊前再流焊后再流焊后再流焊中再流焊中 a a 对对PCBPCB整体加热;整体加热;b b 对对PCBPCB局部加热。局部加热。热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红外再流焊、气相再流焊。外再流焊、气相再流焊。激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊 、热热气流再流焊气流再流焊 。热板、热板、再流焊、气相再流再流焊、气相再流热风、热气流再流焊热风、热气
5、流再流焊激光、红外、光束再流焊激光、红外、光束再流焊 1)设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。2)要按照要按照PCBPCB设计时的焊接方向进行焊接。设计时的焊接方向进行焊接。3)焊接过程中严防传送带震动。焊接过程中严防传送带震动。4)必须对首块印制板的焊接效果进行检查。必须对首块印制板的焊接效果进行检查。检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是检查焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查还要检查PCBPCB表面颜色变化等情况
6、。并根据检查结果调整表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。过去我们通常认为,补焊和返修,使焊点更加牢固,过去我们通常认为,补焊和返修,使焊点更加牢固,看起来更加完美,可以提高电子组件的整体质量。但这看起来更加完美,可以提高电子组件的整体质量。但这一传统观念并不正确。一传统观念并不正确。再流焊是再流焊是SMTSMT关键工艺之一。表面组装的质量直接关键工艺之一。表面组装的质量直接体现在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量体现在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量问题不完全是再流焊工艺造成的。因为再流焊接
7、质问题不完全是再流焊工艺造成的。因为再流焊接质量除了与焊接温度(温度曲线)有直接关系以外,量除了与焊接温度(温度曲线)有直接关系以外,还与生产线设备条件、还与生产线设备条件、PCBPCB焊盘和可生产性设计、焊盘和可生产性设计、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、以及以及SMTSMT每道工序的工艺参数、甚至与操作人员的每道工序的工艺参数、甚至与操作人员的操作都有密切的关系。操作都有密切的关系。SMTSMT的组装质量与的组装质量与PCBPCB焊盘设计有直接的、十分重焊盘设计有直接的、十分重要的关系。如果要的关系。如果PCBPCB焊盘设计正确,
8、贴装时少量的焊盘设计正确,贴装时少量的歪斜可以在再流焊时,由于熔融焊锡表面张力的作歪斜可以在再流焊时,由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正(称为自定位或自校正效应);相反,用而得到纠正(称为自定位或自校正效应);相反,如果如果PCBPCB焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,焊盘设计不正确,即使贴装位置十分准确,再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。陷。主焊点主焊点 矩形元件焊接点矩形元件焊接点 J J 形引脚焊接点形引脚焊接点 翼形引脚焊接点翼形引脚焊接点 图图 4 4 各种元器件焊点结构示意图各种元器件焊点结构示意图PCBPCB 焊盘设
9、计应掌握以下关键要素:焊盘设计应掌握以下关键要素:a a 对称性两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡。对称性两端焊盘必须对称,才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b b 焊盘间距确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。焊盘间距确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。c c 焊盘剩余尺寸搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。焊盘剩余尺寸搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d d 焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。B SB S A A焊盘宽度焊盘宽度 A B A B焊盘的长度焊盘的长度 G G焊盘间距焊盘间距 S S焊盘剩余尺寸焊
10、盘剩余尺寸 G G 图图 5 5 矩形片式元件焊盘结构示意图矩形片式元件焊盘结构示意图 a a 当当焊焊盘盘间间距距 G G 过过大大或或过过小小时时,再再流流焊焊时时由由于于元元件件焊焊端端不不能能与与焊焊盘盘搭搭接接交交叠叠,会会产产生生吊吊桥桥、移移位位。图图 7 7 焊焊盘盘间间距距 G G 过过大大或或过过小小b b 当当焊焊盘盘尺尺寸寸大大小小不不对对称称,或或两两个个元元件件的的端端头头设设计计在在同同一一个个焊焊盘盘上上时时,由由于于表表面面张张力力不不对对称称,也也会会产产生生吊吊桥桥、移移位位。图图 8 8 焊焊盘盘不不对对称称,或或两两个个元元件件的的端端头头设设计计在在
11、同同一一个个焊焊盘盘上上c c 导导通通孔孔设设计计在在焊焊盘盘上上,焊焊料料会会从从导导通通孔孔中中流流出出,会会造造成成焊焊膏膏量量不不足足。不不正正确确 正正确确 印印制制导导线线 图图 9 9 导导通通孔孔示示意意图图 焊膏中的金属微粉含量、颗粒度、金属粉末的含焊膏中的金属微粉含量、颗粒度、金属粉末的含氧量、黏度、触变性都有一定要求。氧量、黏度、触变性都有一定要求。如果金属微粉含量高如果金属微粉含量高,再流焊升温时金属微粉随着再流焊升温时金属微粉随着溶剂、气体蒸发而飞溅;溶剂、气体蒸发而飞溅;颗粒过大,印刷时会影响焊膏的填充和脱膜;颗粒过大,印刷时会影响焊膏的填充和脱膜;如金属粉末的含
12、氧量高,还会加剧飞溅,形成焊锡如金属粉末的含氧量高,还会加剧飞溅,形成焊锡球,同时还会引起不润湿等缺陷;球,同时还会引起不润湿等缺陷;另外,如果焊膏黏度过低或焊膏的保形性(触变性)另外,如果焊膏黏度过低或焊膏的保形性(触变性)不好,印刷后焊膏图形会塌陷,甚至造成粘连,再不好,印刷后焊膏图形会塌陷,甚至造成粘连,再流焊时也会形成焊锡球、桥接等焊接缺陷。流焊时也会形成焊锡球、桥接等焊接缺陷。例如从低温柜取出焊膏直接使用,由于焊膏的温度例如从低温柜取出焊膏直接使用,由于焊膏的温度比室温低,产生水汽凝结,再流焊升温时,水汽蒸比室温低,产生水汽凝结,再流焊升温时,水汽蒸发带出金属粉末,在高温下水汽会使金
13、属粉末氧化,发带出金属粉末,在高温下水汽会使金属粉末氧化,飞溅形成焊锡球,还会产生润湿不良、等问题。飞溅形成焊锡球,还会产生润湿不良、等问题。当元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污当元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染,或印制板受潮等情况下,再流焊时会产生润湿不染,或印制板受潮等情况下,再流焊时会产生润湿不良、虚焊,焊锡球、空洞等焊接缺陷。良、虚焊,焊锡球、空洞等焊接缺陷。(a)尽量定点采购尽量定点采购要与元件厂签协议,必须满足可贴性、要与元件厂签协议,必须满足可贴性、可焊性和可靠性的要求;可焊性和可靠性的要求;(b)如果分散采购,要建立入厂检验制度,抽测以下项目:如果分散采
14、购,要建立入厂检验制度,抽测以下项目:电性能、电性能、外观(共面性、标识、封装尺寸、包装形式)可外观(共面性、标识、封装尺寸、包装形式)可焊性(包括润湿性试验、抗金属分解试验)。焊性(包括润湿性试验、抗金属分解试验)。(c)防静电措施。防静电措施。(d)注意防潮保存。注意防潮保存。(e)元器件的存放、保管、发放均有一套严格的管理制度,元器件的存放、保管、发放均有一套严格的管理制度,做到先进先出、帐、物、卡相符,库管人员受到培训、库做到先进先出、帐、物、卡相符,库管人员受到培训、库房条件能保证元器件的质量不至于受损。房条件能保证元器件的质量不至于受损。a PCBa PCB的焊盘图形及尺寸、阻焊膜
15、、丝网、导通孔的设置应符合的焊盘图形及尺寸、阻焊膜、丝网、导通孔的设置应符合SMTSMT印印制电路板设计要求。(例:检查焊盘间距是否合理、丝网是否印到制电路板设计要求。(例:检查焊盘间距是否合理、丝网是否印到焊盘上、导通孔是否做在焊盘上等)焊盘上、导通孔是否做在焊盘上等)b PCBb PCB的外形尺寸应一致,的外形尺寸应一致,PCB PCB 的外形尺寸、定位孔、基准标志等应的外形尺寸、定位孔、基准标志等应满足生产线设备的要求。满足生产线设备的要求。c PCBc PCB允许翘曲尺寸:允许翘曲尺寸:0.0075mm/mm0.0075mm/mm 向上向上/凸面:最大凸面:最大0.2mm/50mm0.
16、2mm/50mm长度长度 凸面凸面 最大最大0.5mm/0.5mm/整块整块PCBPCB长度方向长度方向 向下向下/凹面:最大凹面:最大0.2mm/50mm0.2mm/50mm长度长度 凹面凹面 最大最大1.5mm/1.5mm/整块整块PCBPCB长度方向长度方向d d 预防预防PCBPCB受潮或污染(对已受潮、污染的受潮或污染(对已受潮、污染的PCBPCB作清洗和烘烤处理)作清洗和烘烤处理)举例举例2:PCB质量控制质量控制 由于一般中、小企业都不具备材料的检测手段,因此对于焊膏、由于一般中、小企业都不具备材料的检测手段,因此对于焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等表面组装材料一般不作检验
17、,贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等表面组装材料一般不作检验,主要靠对焊膏、贴片胶等材料生产厂家的质量认证体系的鉴定,并主要靠对焊膏、贴片胶等材料生产厂家的质量认证体系的鉴定,并固定进货渠道,定点采购。固定进货渠道,定点采购。进货后主要检查产品的包装、型号、生产厂家、生产日期和有进货后主要检查产品的包装、型号、生产厂家、生产日期和有效使用期是否符号要求,检查外观、颜色、气味等方面是否正常。效使用期是否符号要求,检查外观、颜色、气味等方面是否正常。另外,在使用过程中观察使用效果,发现问题及时与供应商或另外,在使用过程中观察使用效果,发现问题及时与供应商或生产厂家取得联系。生产厂家取得联系。首次使用
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