三、影响再流焊加热不均匀的主要因素:
在SMT再流焊工艺造成对组件加热不均匀的原因主要有:再流焊组件热容量或吸收热量的差别,传送带或加热器边缘影响 ,再流焊产品负载等三个方面。
1. 通常PLCC、QFP与一个分立片状元件相比热容量要大,焊接大面积组件就比小组件更困难些。
2. 在再流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行再流焊的同时,也成为一个散热系统,此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同,边缘一般温度偏低,炉内除各温区温度要求不同外,同一载面的温度也差异。
3. 产品装载量不同的影响。再流焊的温度曲线的调整要考虑在空载,负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。负载因子定义为:LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度,S=组装基板的间隔。
再流焊工艺要得到重复性好的结果,负载因子愈大愈困难。通常再流焊炉的最大负载因子的范围为0.5~0.9。这要根据产品情况(组件焊接密度、不同基板)和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性,实践经验很重要的。
四、与再流焊相关焊接缺陷的原因分析
桥联
焊接加热过程中也会产生焊料塌边,这个情况出现在预热和主加热两种场合,当预热温度在几十至一百范围内,作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出,如果其流出的趋是下分强烈的,会同时将焊料颗粒挤出焊区外的含金颗粒,在溶融时如不能返回到焊区内,也会形成滞留焊料球。
除上面的因素外SMD组件端电极是否平整良好,电路线路板布线设计与焊区间距是否规范,阻焊剂涂敷方法的选择和其涂敷精度等会是造成桥接的原因。
立碑(曼哈顿现象)
片式组件在遭受急速加热情况下发生的翘立,这是因为急热组件两端存在的温差,电极端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿润,而另一边的焊料完全熔融而引起湿润不良,这样促进了组件的翘立。因此,加热时要从时间要素的角度考虑,使水平方向的加热形成均衡的温度分布,避免急热的产生。
防止组件翘立的主要因素以下几点:
① 选择粘力强的焊料,焊料的印刷精度和组件的贴装精度也需提高。
② 组件的外部电极需要有良好的湿润性湿润稳定性。推荐:温度400C以下,湿度70%RH以下,进厂组件的使用期不可超过6个月。
③ 采用小的焊区宽度尺寸,以减少焊料溶融时对组件端部产生的表面张力。另外可适当减小焊料的印刷厚度,如选用100um。
④ 焊接温度管理条件设定对组件翘立也是一个因素。通常的目标是加热要均匀,特别是在组件两连接端的焊接圆角形成之前,均衡加热不可出现波动。
润湿不良
润湿不良是指焊接过程中焊料和电路基板的焊区(铜箔),或SMD的外部电极,经浸润后不生成相互间的反应层,而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂,或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的。譬如银的表面有硫化物,锡的表面有氧化物都会产生润湿不良。另外焊料中残留的铝、锌、镉等超过0.005%以上时,由于焊剂的吸湿作用使活化程度降低,也可发生润湿不良。因此在焊接基板表面和组件表面要做好防污措施。选择合适和焊料,并设定合理的焊接温度曲线。
再流焊接是SMT工艺中复杂而关键的工艺,涉及到自动控制、材料、流体力学和冶金等多种科学、要获得优良的焊接质量,必须深入研究焊接工艺的方方面面。本文仅从几个方面就焊接工艺进行了探讨,而且许多观点仅就现有设备和工艺条件而言,成此文章。仅为与同行交流。