SMT回流焊是SMT關鍵工序,回流焊爐工藝就是將印刷有錫膏、貼裝元器件PCB板,過HELLER回流焊爐完成干燥、預熱、熔化、冷卻凝固全自動焊接過程。在焊接過程中常常會出現橋聯、立碑和缺焊或少焊缺陷,造成這種焊接缺陷原因除了回流焊工藝因素還有其他外在因素,托普科這里分享一下有哪些因素影響SMT回流焊接品質。

一、線路板PCB焊盤設計
回流焊焊接質量與線路板PCB焊盤設計有直接關系。如果PCB焊盤設計符合國際標準,貼裝時少量歪斜可以在過HELLER回流焊爐時由熔融焊錫表面張力作用而得到糾正(稱為自定位或自校正效應);相反,如果PCB焊盤設計不符合國際標準,即使貼裝位置十分準確,回流焊后反而會出現元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。

二、焊錫膏質量
固態錫膏是SMT回流焊爐工藝必需材料,它是由合金粉末(顆粒)與糊狀助焊劑載體均勻混合而成膏狀焊接材料。其中合金顆粒是形成焊點主要成分,助焊劑則是去除焊接表面氧化層,提高潤濕性。確保錫膏質量對焊接品質有著重要影響。

三、元器件質量和性能
元器件作為SMT貼裝重要組成元素,其質量和性能直接影響回流焊接直通率。作為回流焊接對象之一,必須具備最基本一點就是耐高溫。而且有些元器件熱容量會有比較大,對焊接也有大影響,例如通常PLC、QFP與一個分立片狀元件相比熱容量要大,焊接大面積元件就比小元件更困難些。

四、回流焊接過程工藝控制

1、溫度曲線建立
溫度曲線是指SMA通過回流爐時,SMA上某一點溫度隨時間變化曲線。溫度曲線提供了一種直觀方法,來分析某個元件在整個回流焊過程中溫度變化情況。這對于獲得最佳可焊性,避免由于超溫而對元件造成損壞,以及保證焊接質量都非常有用。溫度曲線采用爐溫測試儀來測試。

2、預熱段
該區域目是把室溫PCB盡快加熱,以達到第二個特定目標,但升溫速率要控制在適當范圍以內,如果過快,會產生熱沖擊,電路板和元件都可能受損;過慢,則溶劑揮發不充分,影響焊接質量。由于加熱速度較快,在溫區后段SMA內溫差較大。為防止熱沖擊對元件損傷,一般規定最大速度為4℃/s。然而,通常上升速率設定為1-3℃/s。典型升溫速率為2℃/s。

3、保溫段
保溫段是指溫度從120℃-150℃升至焊膏熔點區域。其主要目是使SMA內各元件溫度趨于穩定,盡量減少溫差。在這個區域里充足時間使較大元件溫度趕上較小元件,并保證焊膏中助焊劑得到充分揮發。到保溫段結束,焊盤、焊料球及元件引腳上氧化物被除去,整個電路板溫度達到平衡。應注意是SMA上所有元件在這一段結束時應具有相同溫度,否則進入到回流段將會因為各部分溫度不均產生各種不良焊接現象。

4、回流段
在這一區域里加熱器溫度設置得最高,使組件溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏不同而不同,一般推薦為焊膏熔點溫度加20-40℃。對于熔點為183℃63Sn/37Pb焊膏和熔點為179℃Sn62/Pb36/Ag2焊膏,峰值溫度一般為210-230℃,再流時間不要過長,以防對SMA造成不良影響。理想溫度曲線是超過焊錫熔點“尖端區”覆蓋面積最小。

5、冷卻段
這段中焊膏內鉛錫粉末已經熔化并充分潤濕被連接表面,應該用盡可能快速度來進行冷卻,這樣將有助于得到明亮焊點并有好外形和低接觸角度。緩慢冷卻會導致電路板更多分解而進入錫中,從而產生灰暗毛糙焊點。在極端情形下,它能引起沾錫不良和減弱焊點結合力。冷卻段降溫速率一般為3-10℃/s,冷卻至75℃即可。