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PCB返修的化学原理

放大字体  缩小字体 发布日期:2009-11-07  浏览次数:376

 

基本的返修方法

基本的返修方法包括:烙铁、聚焦IR和热风。热风和聚焦IR通常由底板和炉膛组成,底板的功用是将热量辐射至印制板上,而炉膛的功用是在零配件的上方形成局部加热。对于大多数局部回流焊设备,采用特高温度的热压缩空气或氮气。

所有的加热方法,均应避免过度加热或对不同热膨胀系数(CTE)的不良补偿,以防止焊盘翘起、零配件损坏、内部金属形成及烧焦。相反,如果助焊剂加热不充分,就会对制程过程造成损害,形成虚焊点。

补充焊料的方法包括点涂或印刷焊膏、施加助焊剂、采用实心焊丝(solid-core wire)或预制焊片(preform)。多数情况下,不需要补充焊膏。例如,在桥接的情况下,只需重新分配现有焊膏即可,而不用补充焊膏。

注意:开始印刷时所使用的焊膏,可能并不适用于返修。可使用不同、却相互兼容的焊膏。一些制造商使用低熔点合金来避免过热。如果返修时所用的合金无害,助焊剂受热充分(能够被活化),而且留下的残留物不会造成破坏(免清洗),这也不失为一种好方法。

即使在同一个车间、同一道工序内,助焊剂发配方法也大不相同。常见的方法有涂刷、喷射瓶(squirt bottle)、喷雾(spray)、感测笔(felt pen)等。另外,助焊剂类型也不同,有活性助焊剂和低活性氮气波峰助焊剂。因此,返修过程中混合了多种化学物质。随返修材料和方法的不同,免清洗、水洗或皂化/溶剂漂洗等制造制程可能会产生有害的化学反应。

金属焊接点

返修方法是确保获得稳固的金属焊接点的关键。根据最初组装后留下的残留物数量和修复类型,可以确定修复方法。

要尽可能减少组件中所使用的变量数目。例如,如果在初始的SMT制程中使用中/高残留物???、免清洗或RMA焊膏,那么在修复桥接、虚焊或球形引脚等缺陷时,便不再需要补充助焊剂。残留物所具有的助焊能力,通常足以形成焊点。因而,烙铁只要稍微碰一下焊点,即可完成返修工作。

如果有足够的热量熔化焊料并活化助焊剂,就能形成可靠的焊点。过量的热会形成大量的锡铜金属间化合物,使焊点脆化。使用烙铁时,这种问题很常见。作业者为了提高效率,常常把烙铁温度调至最高。返修工程师在报告中指出,烙铁的实际温度通常比所需或建议的温度高50℃至100℃。除了形成金属间化合物,还会降低助焊剂的活性,或导致焊盘翘起、 助焊剂烧焦以及零配件/印制板损坏。

回流不充分的情况在采用烙铁的作业中不常见,但却是局部热风回流焊系统的一个问题。加热不足除了会使焊接不充分,还会产生热应力和腐蚀性残留物。一般不必使用氮气,因为助焊剂外罩已将系统包围起来,而且大多数返修都没有粉末存在。但在补充焊膏时,氮气可提供较好的润湿性和接合性(coalescence)。

返修时使用的合金与最初组装时使用的合金相同。但是,为了尽量减少加热需求,并避免合格焊点的局部回流,可使用低温合金。采用不同合金系统的主要问题是可能会形成低熔点中介物。

助焊剂的选择会影响焊点的形成和长期可靠性。在大多数采用烙铁的返修作业中,芯式焊丝、波峰、焊膏和助焊剂使润湿充分。助焊剂无论是液体还是膏状,对清除氧化物的要求都比焊膏要低。由于覆有焊料粉的表面不会产生氧化物,因此,只需要少量活化剂,就可清洁焊盘、引脚和焊接表面。因助焊剂作用不充分而引起的虚焊和不良润湿等问题,可能由不正确的构成、过热的烙铁咀、不完全的回流或不兼容的化合物造成。

 
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