SMT组装工艺材料-焊料焊膏课件.ppt
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- SMT 组装 工艺 材料 焊料 课件
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1、SMT工艺材料工艺材料3.1 SMT工艺材料的用途与应用要求工艺材料的用途与应用要求 3.1.1 SMT工艺材料的用途工艺材料的用途SMT材料包含:材料包含:焊料、胶黏剂等焊接和贴片材料,以及焊剂、清洗剂、热转换介质等工艺材焊料、胶黏剂等焊接和贴片材料,以及焊剂、清洗剂、热转换介质等工艺材料。料。SMT材料的用途:材料的用途:1、焊膏与焊料:用于连接被焊接物金属表面并形成焊点;、焊膏与焊料:用于连接被焊接物金属表面并形成焊点;2、焊剂:其主要作用是助焊;、焊剂:其主要作用是助焊;3、胶黏剂(也称贴片胶):把元器件贴装预固定在、胶黏剂(也称贴片胶):把元器件贴装预固定在PCB板上;板上;4、清洗
2、剂:用于清洗焊接工艺后残留在、清洗剂:用于清洗焊接工艺后残留在SMA上的剩余物;上的剩余物;3.1 SMT工艺材料的用途与应用要求工艺材料的用途与应用要求 3.1.2 SMT工艺材料的应用要求工艺材料的应用要求为适应为适应SMA的高质量和高可靠性要求,在的高质量和高可靠性要求,在SMT工艺中对组装工艺材料有很高的工艺中对组装工艺材料有很高的要求,主要有:要求,主要有:1、良好的稳定性和可靠性;、良好的稳定性和可靠性;2、能满足高速生产需要;、能满足高速生产需要;3、能满足细引脚间距和高密度组装需要;、能满足细引脚间距和高密度组装需要;4、能满足环保要求;、能满足环保要求;3.2 焊料焊料 3.
3、2.1焊料的作用与润湿焊料的作用与润湿焊料焊料:用来连接两种两种或多种金属表面,同时在被连接的金属表面之间:用来连接两种两种或多种金属表面,同时在被连接的金属表面之间起冶金学桥梁作用的金属材料。起冶金学桥梁作用的金属材料。常用焊料常用焊料一种由一种由2种或种或3种基本金属和几种熔点低于种基本金属和几种熔点低于425掺杂金属组成的。掺杂金属组成的。焊料能连接两种金属,是因为它能润湿这两个金属表面,同时在它们中焊料能连接两种金属,是因为它能润湿这两个金属表面,同时在它们中间形成金属间化合物。间形成金属间化合物。润湿是焊接的必要条件润湿是焊接的必要条件黑色部分是黑色部分是铅铅(PbPb)白色部分是白
4、色部分是锡锡(Sn)锡铅结晶锡铅结晶表面示意表面示意图图Sn/Pb焊料焊料(1).在在较较低的低的温温度下也能夠焊接度下也能夠焊接焊接在只有焊接在只有锡锡的情況下也可以完成,只是熔的情況下也可以完成,只是熔锡较困难锡较困难。纯锡纯锡的熔解的熔解温温度是度是232,纯铅纯铅的熔解的熔解温温度是度是327,而,而两两种金属种金属的合金,只要的合金,只要183就就开始开始熔化,使用起熔化,使用起来较来较方便,方便,不易不易对对零部件造成零部件造成热损伤热损伤。(2).机械强度机械强度锡锡、铅铅是柔是柔软软,强强度弱的度弱的金属金属,但是,但是两种两种金金属属的合金,的合金,强强度度则骤然则骤然增大。
5、增大。焊锡为什么使用锡和铅的合金?焊锡为什么使用锡和铅的合金?3.2 焊料焊料 3.2.1焊料的作用与润湿焊料的作用与润湿焊料与金属表面的润湿程度用润湿角来描述。焊料与金属表面的润湿程度用润湿角来描述。润湿角:是溶融焊料沿被连接的金属表面润湿铺展而形成的二者之间夹角如下图润湿角:是溶融焊料沿被连接的金属表面润湿铺展而形成的二者之间夹角如下图所示:所示:焊料润湿的变化情况焊料润湿的变化情况(a)完全润湿(=0)(b)部分润湿(0 90)(c)不润湿(90)3.2 焊料焊料 3.2.2常用焊料的组成、物理常熟及特性常用焊料的组成、物理常熟及特性焊料中的合金成分和比例对焊料的熔点、密度、机械性能、热
6、性能和电性能焊料中的合金成分和比例对焊料的熔点、密度、机械性能、热性能和电性能都有显著的影响。如表所示(见课本都有显著的影响。如表所示(见课本85页页)A.在锡铅系焊料中,加入铋则焊料的最低熔点可以降低到在锡铅系焊料中,加入铋则焊料的最低熔点可以降低到150左右;左右;B.锡铅焊料中锡的含量降至锡铅焊料中锡的含量降至10%以下或在其中加入银等金属后,熔点可以以下或在其中加入银等金属后,熔点可以升至升至300以上;以上;C.常用焊料中常用焊料中Sn63/Pb37和和Sn62/Pb36/Ag2具有最佳综合性能;具有最佳综合性能;D.在低熔点焊料中,在低熔点焊料中,Sn43/Pb43/Bi14具有较
7、好的综合性能;具有较好的综合性能;3.2 焊料焊料 3.2.2常用焊料的组成、物理常数及特性常用焊料的组成、物理常数及特性 S n-Pb合金是电子组装应用中最传统和普通的焊料合金,它们具有合适的合金是电子组装应用中最传统和普通的焊料合金,它们具有合适的强度和可润湿性,但是由于它们会与银和金形成脆性的金属化合物,不宜于焊强度和可润湿性,但是由于它们会与银和金形成脆性的金属化合物,不宜于焊接银、银合金、和金。接银、银合金、和金。Sn-Pb焊料的特性:焊料的特性:在厚膜电路组装中,多数是对在厚膜电路组装中,多数是对Ag、Au的金属表面进行焊接,由于的金属表面进行焊接,由于 Ag和和Au在焊料中的熔化
8、速度比在焊料中的熔化速度比Pb、Cu更快,故在焊接时会出现更快,故在焊接时会出现Ag和和Au向焊料中扩散向焊料中扩散溶蚀的现象,因此针对这种情况,我们应该采取低温短时间焊接,并选用溶蚀的现象,因此针对这种情况,我们应该采取低温短时间焊接,并选用Ag和和Au难熔的焊料。难熔的焊料。焊料的共晶特性:焊料的共晶特性:焊料合金有共晶和非共晶成分,共晶焊料由单熔点焊料合金组成,焊料合金有共晶和非共晶成分,共晶焊料由单熔点焊料合金组成,在某个熔点范围内固体焊料颗粒和熔融焊料不同时存在。在某个熔点范围内固体焊料颗粒和熔融焊料不同时存在。3.2 焊料焊料 3.2.3SMT焊料的形式和特性要求焊料的形式和特性要
9、求SMT焊料的形式:焊料的形式:1、膏状焊料:再流焊工艺中采用的膏状焊料,我们称为焊膏;、膏状焊料:再流焊工艺中采用的膏状焊料,我们称为焊膏;2、棒状焊料:用于浸渍焊接和波峰焊接;、棒状焊料:用于浸渍焊接和波峰焊接;3、丝状焊料:用于各种烙铁焊接场合;、丝状焊料:用于各种烙铁焊接场合;4、预成形焊料:用于激光再流焊工艺和普通再流焊工艺中;、预成形焊料:用于激光再流焊工艺和普通再流焊工艺中;卷裝卷裝焊锡丝线焊锡丝线锡锡棒棒锡锡膏膏颗颗粒粒放大放大200倍倍含含Flux的錫絲的錫絲如如下图下图所示在所示在直径直径0.3mm2.0mm0.3mm2.0mm的的锡线锡线的心部,加入固的心部,加入固体体的
10、的FLUXFLUX(助焊(助焊剂)剂)。在使用烙。在使用烙铁铁手工焊接的時候,焊手工焊接的時候,焊锡锡和和FLUXFLUX同同时时供給。供給。3.2 焊料焊料 3.2.3SMT焊料的形式和特性要求焊料的形式和特性要求SMT焊料的特性要求:焊料的特性要求:1、其熔点比焊接母材料的熔点低,而且与被焊接材料结合后不能、其熔点比焊接母材料的熔点低,而且与被焊接材料结合后不能产生脆化反应;产生脆化反应;2、与大多数金属具有良好的亲和力,焊料生成的氧化物不会成为、与大多数金属具有良好的亲和力,焊料生成的氧化物不会成为焊接润湿不良的原因;焊接润湿不良的原因;3、其供应状态适合自动化生产;、其供应状态适合自动
11、化生产;3.2 焊料焊料 焊料合金应用注意事项:焊料合金应用注意事项:1、正确选用温度范围;正确选用温度范围;2、注意机械性能的适用性;、注意机械性能的适用性;3、被焊金属和焊料成分组合形成多种金属间化合物;、被焊金属和焊料成分组合形成多种金属间化合物;4、熔点问题;、熔点问题;5、防止溶蚀现象的发生;、防止溶蚀现象的发生;6、防止焊料氧化和沉积、防止焊料氧化和沉积;3.2 焊料焊料我我们们所說的所說的无铅无铅焊料,並不是指焊料中百分之百焊料,並不是指焊料中百分之百无铅无铅,因,因为为世界上不存在世界上不存在100%100%纯度纯度的金属的金属。所以,。所以,无铅无铅焊料焊料实际实际是指焊料中
12、是指焊料中铅铅含量的上限含量的上限问题问题,ISO9453ISO9453、JISZ3282JISZ3282、RoHSRoHS指令均要求指令均要求铅铅的含量控制在的含量控制在0.1Wt%0.1Wt%以下。以下。无铅焊料的定义:无铅焊料的定义:3.2 焊料焊料主流无铅焊料:主流无铅焊料:Sn/Ag/Cu合金、合金、Sn/Ag/Cu/Bi、Sn/Cu三大类三大类92Sn/3.3Ag/4.7Bi焊料的特点:焊料的特点:1、具有更优越的强度;、具有更优越的强度;2、足够的塑性和相当的抗疲劳特性;、足够的塑性和相当的抗疲劳特性;3、其熔点在、其熔点在210-215;4、湿润特性适合用于表面组装电路组件、湿
13、润特性适合用于表面组装电路组件(SMA);无铅焊锡化学成份48Sn/52In42Sn/58Bi91Sn/9Zn93.5Sn/3Sb/2Bi/1.5Cu95.5Sn/3.5Ag/1Zn93.3Sn/3.1Ag/3.1Bi/0.5Cu99.3Sn/0.7Cu95Sn/5Sb65Sn/25Ag/10Sb96.5Sn/3.5Ag熔点范围118C 共熔138C 共熔199C 共熔218C 共熔218221C209 212C227C232240C233C221C 共熔说 明低熔点、昂贵、强度低已制定、Bi的可利用关注渣多、潜在腐蚀性高强度、很好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性高强度、好的温度疲劳特性
14、高强度、高熔点好的剪切强度和温度疲劳特性摩托罗拉专利、高强度高强度、高熔点97Sn/2Cu/0.8Sb/0.2Ag226228C高熔点无铅锡膏熔化温度范围:浸焊浸焊、波峰焊、波峰焊:目前行目前行业业內均普遍內均普遍选选用用SnSn-Cu-Cu 系二元系二元无铅无铅焊料,其中以焊料,其中以Sn-Sn-0.7Cu(0.7Cu(熔熔点点227)227)应用最广应用最广。回流焊:回流焊:一般一般选用选用Sn-3.5AgSn-3.5Ag或或Sn-3Ag-0.5CuSn-3Ag-0.5Cu系无铅焊料。系无铅焊料。因因为为受受电电子元件子元件耐耐热性热性能的限制,回流焊的峰值能的限制,回流焊的峰值温温度一般
15、不能超度一般不能超过过250250,选选用用SnSn-Ag-Ag 或或SnSn-Ag-CuAg-Cu系的系的无铅焊料无铅焊料,其熔,其熔点点比比SnSn-Cu-Cu焊料低焊料低66左左右右(熔点熔点217221)。3.2 焊料焊料无铅焊料应该具有的基本性能:无铅焊料应该具有的基本性能:1、熔点低,合金共晶温度近似与、熔点低,合金共晶温度近似与Sn63/Pb37的共晶温度,大致为的共晶温度,大致为180-220;2、无毒或毒性低,现在和将来都不会污染环境;、无毒或毒性低,现在和将来都不会污染环境;3、热传导率和电传导率与传统焊料相当;、热传导率和电传导率与传统焊料相当;4、具有良好的润湿性;、具
16、有良好的润湿性;5、机械性能良好,焊点要有足够的机械强度和抗热老化性能;、机械性能良好,焊点要有足够的机械强度和抗热老化性能;6、要与现代的焊接设备和工艺兼容,可在不更新设备不改变现有工艺的、要与现代的焊接设备和工艺兼容,可在不更新设备不改变现有工艺的条件下进行焊接;条件下进行焊接;7、与目前使用的助焊剂兼容、与目前使用的助焊剂兼容 8、焊接后对各焊点检修容易;、焊接后对各焊点检修容易;9、成本低,所选的材料能充分供应;、成本低,所选的材料能充分供应;3.3 焊膏焊膏锡膏的定义:锡膏的定义:锡膏是由合金焊料粉和糊状助焊剂均匀搅拌而成的膏状体;锡膏是由合金焊料粉和糊状助焊剂均匀搅拌而成的膏状体;
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