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通孔回流焊接工艺

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-11-02  浏览次数:527

   在有 24%~97% 通孔填充的 0.093" 厚的板上的焊点试验产生相同的结果。这些引脚是黄铜,而不是紫铜,大约高出 3~6 磅的断裂力。
   然后板放在空对空 (air-to-air) 的热冲击室内作加速老化。温度周期的组成是, 9 分钟 85 ° C ,接着 11 分钟 -40 ° C 。温度转变速度是每分钟 88 ° C 冷却和每分钟 115 ° C 加热。
   在 100 次温度循环之后的拉力试验结果显示很少的变化,除了在 0.093" 厚的板上只有 24% 的焊锡填充的引脚之外。这些焊接点的一半是通过把引脚拉出焊锡而失效的,但是最少的断裂力还是 16.5 磅。焊接点的强度虽着进一步的加速老化而逐渐下降,因此拉出的失效多过引脚断裂。
附加试验

 图六、较长引脚在锡膏中(上),回流焊接(下)图五、较短引脚在锡膏中(上),回流焊接(下)
   在前面的研究中注意到焊锡在引脚端形成“焊锡滴”的趋势 2,3 。使用 0.093" 厚度的板对这个效果作进一步的研究。有 0.180" 焊锡尾的插座放置在印刷与标准焊盘上的 0.085" 的锡膏方块内。一些插座完全座落,产生大约 0.087" 的引脚突出。其它插座进行调节以产生一个离板高度,留下大于 0.020"~0.030" 的引脚突出。图五与图六显示该结果。在较长引脚上的锡膏分散在较大的面积上,不能移上到引脚上以形成与 PCB 可接受的焊接点。

讨论
焊接点强度
   拉力试验结果证实了适当地回流的焊接点,甚至最小的焊锡填充量 ( 通常 30~40%) ,具有很高的机械强度,甚至在加速老化之后。这些结果与在最佳时间与温度条件下形成的通孔焊接点是一致的,通孔焊点具有比表面贴装焊点相对较大的表面积。
   加速老化是发现了焊接点强度的一点下降。这个作用在 0.093" 的伴随特别明显,主要由于用于较厚板的黄铜引脚的较高强度。由于温度疲劳引起的焊接点强度的下降是一个复杂的现象 4,5 。在任何情况中,焊接点要保持足够的强度,要有超过 1000 次温带冲击循环的可靠性。
设计上的考虑
   在为通孔回流焊接设计一个装配时,必须考虑到许多因素。首先,必须用引脚形状、通孔直径和板的厚度来计算要用锡焊锡填充的体积。然后可以计算出达到通孔填充百分比所需要的锡膏量,估计锡膏内金属的体积含量大约为 50% 。锡膏可得到的量受到模板厚度、通孔引脚间距和锡膏沈积物之间所要求的最小间隔的限制,锡膏最小间隔将防止装配过程中锡膏塌落而相互接触。
   因为许多通孔回流组件不适合机器贴装,通孔必须足够大,有助于手工安装。通孔尺寸的上限是由可得到锡膏的量来决定的。多数装配制造商使用的“现实世界”的兼顾尺寸是,通孔直径比引脚尺寸 ( 直径或对角线 ) 大大约 0.010" 。应该规定引脚长度,以产生板的底面最小所允许的突出高度。组件最大允许长度将决定于板的厚度、可得到的锡量、和引脚表面涂层,并且必须经常对一个给定的板用试验的方法决定。
   最后,注意现有的有关通孔填充的装配工艺标准是基于上锡的工艺过程,在该过程中焊锡供应是无限的,通孔填充不完整通常表示工艺或组件的可能负面影响可靠性的问题 6 。这个假设不适合于通孔回流焊接工艺,因为每个焊点可得到的焊锡供应是有限的。焊锡填充程度不可以用来指示良好的可焊性。
   回流焊点的不同外表,不是拒绝或返工的理由。工艺标准应该谈到对每个引脚的焊锡均匀分布和引脚与通孔的适当的焊锡熔湿。

结论
   通孔组件的回流焊接是将这些组件结合到表面贴装工艺的一个有吸引力的工艺方法。通过适当的设计与过程控制,回流焊接点的质量与可靠性将可以与通过传统替代工艺所形成的焊接点相媲美。一个高效的工艺过程将要求对板与组件的仔细开发的设计指南,工艺标准必须与工艺特征相协调。

 
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