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穿孔回流焊工艺的优化
日期:2010-10-24 07:56  点击:443
 穿孔回流焊工艺的优化不仅要求正确地设计模板,而且还要求使用适当的焊膏涂覆方法。为了产生优良的工艺,检验和测试提供了调整工艺所需的必要反馈。 计算穿孔回流焊工艺所需焊膏剂量的一个简单公式如下: 焊膏剂师=(Vpth-Vpin)×2,共中;2为补偿焊膏在回流焊收缩的乘数因子;Vpth是穿孔圆柱体的体积;Vpin是管脚圆柱的体积=πR²h 。 然而,这个公式不能确定双面印制板焊盘表面要求正倒角的焊膏剂量。为了获得这种倒角,需要在上述公式计算的基础上,再额外增加焊膏。

     模板设计 模板类型和技术指标是由使用的表面贴装器件确定的,而不是由PIHR工艺决定。如果设计限制在0.5mm管脚商距,那么,你可以使用权0.08mm厚的模板以适应工艺要求,对于包含0.2mm管脚间器件的印制板,可以使用0.06mm厚的模板或阶梯形金属箔片。但是,阶梯形金属箔片其凸起区域会损坏刮刀。 为使穿孔器件获得所需的焊剂量,可将焊膏印刷在穿孔和焊盘表面上,甚至可将焊膏印刷到阻焊孔径上来实现。这种情况下,器件管脚间距可能会成为问题,太多的焊膏将会导致相邻管脚之间的桥接。在PIHR需清除相邻管脚间的多余焊膏,否则会造成焊接短路。 为避免短路,可以使用各种孔径来获得正确的焊膏剂量。最常用的是圆形、方形和长方形孔径,多排连接器还可使用三角形孔。试验表明在阻焊膜上聚集的焊膏随焊料的活性而变化。例如,对于 免清洗焊膏,圆形孔径比用方形的好。角落上的印刷焊膏往往会分离并可能形成焊球,但对活性较大的水溶性焊膏,情况与此不同。对于免洗焊膏,用带有圆角的长方形孔径工作良好,并能增加圆点的焊膏剂量。 切记,模板印刷期间,焊膏中的金属含量只是涂覆剂量的一半。 应该利用模板厚度增加焊膏剂量,而不是增加孔径的面积。然而,可调整孔径尺寸以允许焊膏填满穿孔,覆盖焊盘并填充制板上的阻焊膜孔径。

     二次印刷 对于穿孔器件,人们可能会出现如果管脚与穿孔的比率很高,就难以获得适当的焊膏剂量。 这种情况下,你可以使用二次印刷行程操作但是要确保和印刷板的正确定位,并且所有的孔径要与焊盘对准。 在印制板上连续印刷两次不要分离PCB和模板。在第二次印刷期间,不要在焊盘表面涂覆更多的焊膏,第二次行程只是把焊膏挤进穿孔里,对于这种操作应使用低压。注意,改变第二次行程的压力,会移动模板下的焊膏。 在第一次行程期间,可迫使焊膏只进入到穿孔;在第二次印刷期间,为穿孔、焊盘、阻焊窗口和所有表面贴装部件涂覆焊膏。这样增加了穿孔焊膏剂量。注意,这种方法需要两台印刷机和两张模板。 如果首先印刷表面贴装器件的焊膏,第二次行程需要阶梯模板,这造成不必要的复杂化。 由于穿孔器件要求更多的焊膏,模板表面的焊膏比通常的消耗要快。对于这些器件,需要对自动印刷机重新编程。如果使用的是半自动或手动的印刷机,就要经常添加焊膏。 对于所有的模板印刷方法,谨访模板下面的污染。如果穿孔器件的模板孔径比穿孔焊盘大,它将会接触到阻焊表面,这将造成焊膏残留在模板的底部,因此另外需要一个清洗模板底部的刷子。

     焊膏涂覆 焊膏涂覆比模板印刷要慢。因此,这种工艺常用于品种小批量生产场合。只需简单地改变程序涂覆系统即可处理各种设计,因而可节省模板制作的成本。与模板印刷相比,涂覆使用更多的焊膏,在插入器件之后也可使用这种工艺。但是应注意:如果该系统用于在线工艺,可能会影响产量。 对于单面印制板,首先印刷焊膏,然后在印制板上放置表面贴装器件,而后进行回流焊;翻转制板,在已经焊好的器件之间涂覆焊膏,再翻转印制板,插入穿孔器件,最后印制板再通过回流焊炉。 对于单面印制板,焊膏剂量等于焊料锥形体积减去器件管脚体积。管脚长度在1mm和2mm之间时,锥形的估计高度应介于0.5mm和1mm之间。 使用焊料预制片 预制片是一种加工成的“环形”的焊料合金,应用于穿孔器件。它的形状与模板的一致,这样做的优点是能产生100%的金属转移。 在组装期决,预制片可放在器件管脚上,当器件已插入,或是放在印制板表面。预制片用助焊剂固定在适当的位置,它可在第二级工序中使用。用焊膏代替液态助焊剂固定预制片,试验常常会形成焊点过大或焊点强度不够的问题,这主要是由于预制片在回流焊期间没有熔化的结果。 器件贴装 穿孔器件常常是手工插入。根据设备和器件的类型,可在贴装表面贴装器件之前插孔穿入器件。注意穿孔器件装可能会引起预先放置好的表面贴装器件移动。 在传送带上,如果要在印制板上插入一个接插件,需要有一个印制板支撑系统。即使精确地计算出管脚与穿孔的比便,子要考虑到穿孔和管脚尺寸的变化,以及管脚的误差,这些都会影响所要求的插入力。要组装期间,印制板上必须有定位导向板。导向板有用于穿孔器件的切口,它有助于插入对准和定位。 还可以器件插入之有检查穿孔或焊盘上的焊膏。在贴装之后,就没有机会进行焊膏检测。在印制板下放置一个灯箱,当印制板停在传送带上时,可通过透光发现缺少焊膏的穿孔。

     焊点检测 由于回流焊之后会看到焊膏剂量的变化 ,很多公司一直推迟PIHR工艺的应用,最终焊点常常是倒角与双面印制板表面齐平。在一些情况下,没有足够的焊膏充分填满穿孔。现在大多数的焊料填充指标为:最少是印制板厚度的75%。对这些焊点进行可靠性测试,正确地焊接就不会出现故障。对于大多数穿孔应用,测量拉力强度是不现实的,但多数焊点的拉力强度超过了10至15kg。 最实用的方法是观察所选焊点的显微断面,这样可为你提供完全回流焊的反馈和证据。也可使用X射线检测系统彻底检查穿焊点的显微断面;此外,X射线方法是无损检测方法。 由于大焊 膏内残留有挥发性溶剂,焊点内可能会有一定的空穴。在回流焊操作中,焊膏里的胶质成份会使移位变得困难,较少的空穴对可靠性没有影响,并且对拉力强度的影响也较小。空穴是工艺问题,可通过正确的印制板设计以及焊膏共应商的支持进行改进。实际上,正确的印制板设计可消除PIHR工艺中的空穴。 

      在最初的PIHR试验期间,必须有质量工程人员参与,以便他人能为生产人员建立检测指标。当产品生产出来放在车间或交给合同商时,就消除了对不同检测指标的争论。这样的事情熟悉吗?不要让它发生在你的公司。 进行在线测试 最后但并不是不重要,问题在线测试的优化。对于测试接入,像其它穿孔焊点一样,处理PIHR工艺焊接的焊点。 可用适当的测试控针帮助测试。根据时间或产量对测试夹具和探针进行定期维护,可根据操作时间或测试周期来设置维护周期。不应在出现测试失败或发现故障时,才进行维护或整修。 在ICT中唯一应考虑的是焊点表面助焊剂残留物。然而,PIHR的残留物绝对是砂于手工焊点所形成的残留物。留在管脚上的焊膏剂量取决于所用的焊膏和管脚的方向。如果回流焊期间管脚朝下,助焊膏和管脚的方向。如果回流焊期间管脚朝下,助焊剂残留物就会流到管脚上;如果管脚向上残留物和焊膏将向下流。当然,这取决于管脚插入时要从穿孔挤出多少焊膏。

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