焊接工艺_锡膏介绍(1)

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优点:
可焊接一些其他焊接中易受热损伤或易开裂的元器件; 可以在元器件密集的电路上除去某些电路线条和增添某些元件,而无须对整个电路板加热; 焊接时整个电路板不承受热应力,因此不会使电路板翘曲
焊接时间短,不会形成较厚的金属间化物层,所以焊点质量可靠
缺点:
激光光束宽度调节不当时,会损坏相邻元器件; 虽然激光焊的每个焊点的焊接时间最低仅300ms,但它是逐点依次焊接,而不是整体一次 完成,所以它比其它焊接方法缓慢
回流焊
1.红外回流焊
加热方式:采用红外辐射及强制热风对流的复合加热方式 色彩灵敏度:基板组成材料和元件的包封材料对红外线的吸收比例不同 阴影效应:辐射被遮挡而引起的升温不匀
焊接原理:
焊接时,SMA随着传动链匀速地进入隧道式炉膛,,焊接对象在炉膛内依次通过三个区域 先进入预热区,挥发掉焊膏中的低沸点溶剂, 然后进入回流区,预先涂敷在基板焊盘上的焊膏在热空气中熔融,润湿焊接面完成焊接 进入冷却区使焊料冷却凝固。 优点:预热和焊接可在同一炉膛内完成,无污染,适合于单一品种的大批量生产; 缺点:循环空气会使焊膏外表形成表皮,使内部溶剂不易挥发,回流焊期间会引起焊料飞 溅而产生微小锡珠,需彻底清洗。
焊接工艺介绍
锐泽科技工艺室
2012年11月
教材目录
第一章.锡焊方式
烙铁焊
浸焊 波峰焊 热压焊 回流焊
激光焊
第二章.焊料介绍 锡丝/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ条/锡膏
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锡焊方式
从微观角度来分析锡焊过程的物理/化学化,锡焊是通过“润湿”,“扩散”,“冶 金”三个过程完成的。 焊料先对金属表面产生润湿,伴随着润湿现象发生,焊料逐渐向铜金属扩散,在焊料 与铜金属的接触界面上生成合金层,使两者牢固的结合起来。
• 焊膏:粉末焊锡+助焊剂
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锡丝/锡条
焊锡丝应用范围:
电脑主板,电脑周边,通讯产品,家用电器,医疗设备,电源板,UPS等 用途:熔点最低,抗拉强度和剪切强度高,润湿性好,适用于高档电子产品或高要求的电 子、电气工业使用。 产品说明: 1、导电率、热导率性能优良,上锡速度快。 2、良好的润湿性能。 3、松香含量适中,操作时不会溅弹松香。 4、松香公布均匀,锡芯里无断松香情况。 锡丝线径:0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、2.0mm
内热型:加热元件和铜头的相对位置应该是“加热元件在焊锡铜头的内部”,使热量从内部传到烙 铁头,具有热得快,加热效率高,体积小,重量轻,耗电省,使用灵巧等优点。适合于焊接小型 的元器件。但由于电烙铁头温度高而易氧化变黑,烙铁芯易被摔断,且功率小,只有20W,35W, 50W等几种规格 恒温型:温度控制调节,焊料不易氧化,能防止元器件因温度过高而损坏。
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助焊剂
帮助焊接的材料 H-01型松香助焊剂 • 组成: 松香
溶剂:异丙醇
活化剂 作用: (1)除去焊接表面的氧化物; (2)防止焊接时焊料和焊接表面再氧化; (3)降低焊料的表面張力;
(4)有助于热量传递到焊接区。
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锡膏
锡膏由高纯度、低氧化性的球形合金焊料粉末与助焊剂(免清洗型助焊剂、 松香基型助焊剂、水溶型助焊剂)等微量化学助剂经过严格的生产流程研 制而成,产品种类多,化学稳定性好,适用于SMT电子组装工艺焊接、电 子元器件封装焊接、混合集成电路焊接、工业金属之间的焊接等。
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回流焊
2.热板回流焊
加热方式:SMA与热板直接接触传导热量,与红外回流焊不同的是加热热源是热板 焊接原理:与上述相同 适用性:小型单面安装的基板,通常应用于厚膜电路的生产
3.汽相回流焊 (简称VPS)
加热方式:通过加热一种氟碳化合物液体(俗称“氟油”),使之达到沸腾(约215℃)
而蒸发,用高温蒸气来加热SMA 优点:是焊接温度控制方便,峰值温度稳定(等于工作液的沸点),因此更换产品化费的调 机时间短(唯一需要调节的是传送速度),更适合于小批量多品种的生产。
焊 接 位
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回流焊
回流焊由于采用不同的热源,回流焊机有:热板回流焊机、热风回流焊机、红 外回流焊机、红外热风回流焊机、汽相回流焊机、激光回流焊机等。不同的加 热方式,其工作原理是不同的。
型号:埃塔S10-N氮气无铅回流焊 主要客户:冠捷,华为,富士通,比亚迪,中兴,格力
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波峰焊
(2)预热 印制电路板表面涂敷助焊剂后,紧接著按一 定的速度通過預热区加熱, 使表面溫度逐步 上升至90-110度。
主要作用: 减少焊接高温对被焊母材的热冲击。 焊接温度约245℃,在室温下的印制 电路板及元器件若直接進入锡槽,急剧的升 温会对它们造成不良影响。
减少锡槽的温度损失。
裝板 涂敷焊剂
冷却
预热
卸板
焊接
热风刀
波峰焊工艺曲线解析
预热开始 与焊料接触 达到润湿 与焊料脱离 焊料开始凝固 凝固结束
预热时间
润湿时间 停留/焊接時間 工艺时间 冷却時間
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波峰焊
(1)涂敷助焊剂 当印制电路板元件进入波峰焊机后,在传送机构的带 动下,首先在盛放液态助焊剂槽的上方通過,设备將 通過一定的方法在其表面及元器件的引出端均匀涂上 一层薄薄的助焊剂。
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有铅锡膏与无铅锡膏区别?
有铅的熔点是183度,成分一般是Sn63/Pb37 无铅的熔点是217度,成分一般是Sn95.5/Ag4/Cu0.5或是Sn965/Ag3/Cu0.5
无铅锡膏里按温度分类,又分为低温锡膏/中温锡膏/高温锡膏
低温的熔点是139度 作业实际温度需求170-190℃ 成分:Sn42/Bi58 中温的熔点是178度 作业实际温度需求200-220℃ 成分:Sn64/Ag1/Bi35 高温的熔点是248度 作业实际温度需求268-302℃ 成分:Sn96.5/Ag3/Cu0.5
锡膏优点 1.回流焊后残留物极少,具有极高的表面绝缘阻抗。 2.连续印刷性及落锡性好,在长时间印刷后仍能与开始印刷时效果一致,不会产生微小 锡球和塌落,贴片元件不会偏移 3.印刷时具有优异的脱膜性,可适用于0.5mm到0.3mm的细间距器件贴装 4.溶剂挥发慢,可长时间印刷而不会影响锡膏的印刷粘度 5.具有极佳的焊接性能,可在不同部位表现出适当的润湿性,焊后残留物腐蚀性小 6.产品储存稳定性好,可在5℃-15℃温度下保存,有效期可长达7个月 7.回流焊时产生的锡球极少,有效的改善短路的发生。焊后焊点光泽良好,强度高,导 电性能优异 8.适用的回流焊方式:对流式、传导式、红外线、气相式、热风式、镭射式
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波峰焊
湍流波:波峰口是2-3排交错排列的小孔或 狭长缝,锡流从孔/缝中喷出,形成快 速流动的、形如涌泉的波峰;在焊接过程 中有更多的动能,有利于在紧密间距的片 状元器件之间注入焊料 平滑波:波峰口波峰稳定平稳,可对焊点 进行修整,以消除各种不良现象,所以该 波又称为平滑修整补充波
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TS-PR66SMU-R 立式脉冲热压机
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热压焊
2、热压焊的种类(大的区分有2种) ☺ 弯钩型 将端子弯成U字型。包裹住导线焊接
(a)
(b)
通電開始時 通電終了時
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热压焊
☺ 狭缝型‥‥‥整流器等的沟槽内将导线压入进行压焊。
加圧前
加圧
加圧後
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热压焊
3、脉冲热压机的工作原理
注:无铅锡膏中,掺 铋元素越高,则熔点 越低;掺金属银元素 越高,则焊点牢固性 越强,越不容易脱落
焊锡条 ------ 焊锡经过熔解-模具-成品;形成一公斤左右长方体形状
1. 真空脱氧处理 2. 流动性大,润滑性级佳 3. 氧化渣物极少发生 有下列优点: (1)焊锡面均匀光滑、纯度及高、流动性好。 (2)湿润性及佳,焊点光亮。 (3)氧化渣物极少发生,适用于高要求的个种波峰或手工焊接程序 按纯度分为15%,30%,50%的三种规格锡条
主要作用: 挥发助焊剂中的溶剂,使助焊剂呈膠粘狀。液态的助焊 剂内有大量溶剂,主要是无水酒精,如直接进入锡缸,在 高溫下会急据的挥发,产生气体使焊料飞溅,在焊点內形 成气孔,影响焊接品质。
活化助焊劑,增加助焊能力。
在室溫下焊剂还原氧化膜的作用是很缓慢的,必須通過加 热使助焊剂活性提高,起到加速清除氧化膜的作用
设备昂贵,因此生产成本较高,阻碍了它的广泛应用
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第二章 焊料介绍
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1. 常用焊料
焊锡丝
焊锡条
焊锡膏
成分﹕锡丝由锡和铅组成﹐其比重通常为60:40或 65:35,另外还会有2﹪的助焊剂(主要成为松香)。
注意﹕没有助焊剂的锡丝称为死锡﹐助焊剂比重 虽小但在生产中若是没有则不能使用。
外热 Page 4
内热
恒温
烙铁焊
烙铁焊过程
焊锡
烙铁
准备
加热
将烙铁头放 在要焊锡部 加热
加入焊锡 锡丝
熔解适量
拿开 焊锡 丝
拿开烙 铁头
如没将母材充分加热,焊锡溶解后也不能粘在母材上 (烙铁不是溶解焊锡的工具,而是给母材加热的工具)
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波峰焊
波峰焊是一种传统的机械自动焊接方式,它是为适应通孔插装印制电路板的焊接而 产生的。它优点在于焊点可靠性高,一致性好,效率高,成本低等特点,明显优于 烙铁焊,在规模生产中已普遍采取这种焊接方式。
热压焊
1、什么是热压工艺?
☺热压工艺是脉冲加热回流焊接(pulse-heated reflow soldering)的俗称,简单 的说,此工艺就是将两个预先上好了助焊剂、镀了锡的零件加热到足以使焊 锡熔化的温度(无铅焊锡熔点:217℃),冷却固化后,这两个零件就通过固 化的焊锡形成一个永久的电气机械连接。 ☺优点:那些不能使用SMT+回流炉进行焊接的器 件,原本我们可以用恒温烙铁进行手工焊接,但 手工焊接容易出现焊接外观不一致、不平整,甚 至虚焊或焊坏产品等缺陷。而脉冲热压机则不同 于恒温烙铁,脉冲热压机在通电瞬间即可达到所 需温度,而一旦压头两端不加电压,瞬间风冷即 可达到室温,而且压头平整,所以焊接出来的产 品外观也平整一致,极少出现虚焊不良。
未经预热的印制电路板与锡面接触時,使锡 面温度会明显下降,从而影响润湿、扩散的
进行。
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波峰焊
(3)焊接 印制电路板元件在传送机构的带动下按一定的速度缓慢的通过锡峰,使每個焊点与 锡面的接触时间均为3~5秒,在此期間,熔融焊锡对焊盘及元器件引出端充分润湿、 扩散而形成冶金结合层,获得良好的焊点。
烙铁焊 浸焊 锡焊 波峰焊 热压焊 回流焊
---------烙铁台(人工) ---------锡炉(人工) ---------波峰焊机(机械自动) ---------哈巴焊机(机械自动) ---------回流焊机(机械自动)
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烙铁焊
按加热方式分类:外加热式,内加热式,恒温式
外热型:发热电阻在电烙铁的外面,既适合于焊接大型的元部件,也适用于焊接小型的元器件。由 于发热电阻丝在烙铁头的外面,有大部分的热散发到外部空间,所以加热效率低,加热速度较缓 慢。一般要预热6~7分钟才能焊接
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电固 压态 输 出 需 要 的 变压器
热压焊
行业样例:PCB&LCM焊接 目的:LCM模组焊于主板PCB 工具:脉冲热压机 制程参数:压接时间/温度/压力;压头平整度,对位精度,压接位置控制 (机器设定参考参数:4~6S,380℃~400℃,实测约230 ℃ ~250℃,3~5kgf/cm2) 图示:
缺点:不能对焊件进行预热,因此焊接时元器件与板面温差大,容易发生因“吸吮现象”而
引起的脱焊,而且工作液(氟碳化合物)成本高,在工艺过程中容易损失,而且污染环境
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回流焊
4.激光回流焊
加热方式:激光再流焊是一种新型的再流焊技术,它是利用激光光束直接照射焊接部位而
产生热量使焊膏熔化, 而形成良好的焊点。 激光焊是对其它回流焊方式的补充而不是替代,它主要应用在一些特定的场合。
☺ 通过在热压头上加载一定的脉冲电压,利用低电压大电流,令高阻抗的热压头发热,将与
此相接触的物体升温!当温度升至焊锡的熔点之后,与之相接触的两物体将熔接在一起。
触摸屏 通信线
PLC 信号线
温控器 输出420mA 驱动固态
固态继电器
器温 度 变 送 1
热电偶线
铜极及压头组件
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热电偶反馈温度 变出低电压大电流 使脉冲压头发热
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