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2、焊锡润湿性(可焊性)衡量标志.,焊接基本原理润湿角润湿角：润湿角 - 焊锡润湿,焊接基本原理,扩展率 & 表面张力,焊料,基板,表面张力 - 使液体表面缩小的力.,焊接基本原理扩展率 & 表面张力焊料基板H0焊料基,焊接基本原理,合金层 (IMC:Intermetallic),焊料,基板,焊接基本原理合金层 (IMC:Intermetallic,焊接基本原理,合金层 (IMC:Intermetallic),基板,太剧烈的化学反应,形成太厚的IMC,反而降低了机械连接强度.,在适当的化学反应中,形成了牢固的机械连接强度.,Cu3Sn / Cu6Sn5,在发生

3、化学反应的温度下 210 220(在一秒钟内,生成的IMC厚度约0.5微米.),当温度升至太高时,比如280 350 and above(化学反应剧烈,形成太厚的IMC.),焊接基本原理合金层 (IMC:Intermetallic,焊接基本原理,合金层 (IMC:Intermetallic),基板,太剧烈的化学反应,形成太厚的IMC,反而降低了机械连接强度.,在适当的化学反应中,形成了牢固的机械连接强度.,Cu3Sn / Cu6Sn5,在发生化学反应的温度下 210 220(在一秒钟内,生成的IMC厚度约0.5微米.),当温度升至太高时,比如280 350 and above(化学反应

4、剧烈,形成太厚的IMC.),焊接基本原理合金层 (IMC:Intermetallic,焊接基本原理,合金层 (IMC:Intermetallic),合金层(IMC)是形成焊点的标志,但过厚的IMC反而会导致焊点强度急剧下降!,若焊点温度太高, 形成太厚的介质层,焊点的机械连接强度反而下降!,温度控制,铅锡合金颗粒均匀,温度过高铅锡合金分离,强度下降,焊接基本原理合金层 (IMC:Intermetallic,锡膏的组成,锡膏(Solder Paste),金属合金颗粒 (Sn63Pb37&SAC305),助焊剂(Flux) (活化剂、增粘剂、溶剂、抗垂流剂),W金属成分:WFlux成

5、分 = 9:1 V金属成分:VFlux成分 = 1:1W-重量;V-体积.,2号适用于1.27pitch以上的印刷;3号适用于0.51.27pitch的印刷;4号适用于0.5pitch以下的印刷.,锡膏的组成锡膏金属合金颗粒 (Sn63Pb37&SAC305,助焊剂的分类、特性要求及其作用,助焊剂的分类根据活性程度分类,助焊剂(Flux)可以分为低活性(R型:Rosin)、中等活性(RMA型: Rosin Medium Activated)、高活性(RA型:Rosin Activated)和超高活性(RSA型:Rosin Superior Activated)四种类型. RMA由于活性适中,

6、既能够起到提高锡膏润湿性能的作用又能避免由于过高活性产生的残留、腐蚀现象,因此得到最为广泛的使用.表面贴装用助焊剂的特性要求具一定的化学活性; 具有良好的热稳定性; 具有良好的润湿性 ;对焊料的扩展具有促进作用; 留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性; 具有良好的清洗性; 氯的含有量在0.2%(W/W)以下. 助焊剂的四大功能助焊剂（Flux）这个字来源于拉丁文“流动”（Flow in soldering）的意思,但在此它的作用不只是帮助流动,还有其他功能: 清除焊接金属表面的氧化膜；在焊接物表面形成一液态的保护膜隔绝高温时四周的空气,防止金属表面的再氧化降低焊锡的表面张力,增加其扩散

7、能力；焊接的瞬间,可以让熔融状的焊锡取代,顺利完成焊接.,助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类,REFLOW,热风回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段，溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。,基本工艺：,REFLOWTemperatureTime (BGA Bo,SMA Introduce,REFLOW,工艺分区：,（一）预热区目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器

8、开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。,SMA IntroduceREFLOW工艺分区：（一）预热区,SMA Introduce,REFLOW,目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。,工艺分区：,（二）保温区,SMA IntroduceREFLOW目的：保证在达到再流温,SMA Introduce,REFLOW,目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对

9、大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。,（二）再流焊区,工艺分区：,SMA IntroduceREFLOW目的：焊膏中的焊料使金,SMA Introduce,REFLOW,影响焊接性能的各种因素：,工艺因素,焊接前处理方式，处理的类型，方法，厚度，层数。处理后到焊接的时间内是否加热，剪切或经过其他的加工方式。,焊接工艺的设计,焊区：指尺寸，间隙，焊点间隙导带（布线）：形状，导

10、热性，热容量被焊接物：指焊接方向，位置，压力，粘合状态等,SMA IntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素,SMA Introduce,REFLOW,几种焊接缺陷及其解决措施,回流焊中的锡球,回流焊中锡球形成的机理,回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。,SMA

11、 IntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措,SMA Introduce,原因分析与控制方法,以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施： a) 回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在14C/s是较理想的。 b) 如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板

12、），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。,REFLOW,SMA Introduce原因分析与控制方法以下主要,SMA Introduce,c) 如果在贴片至回流焊的时间过长，则因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（至少4小时），则会减轻这种影响。 d) 另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件

13、重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。,REFLOW,SMA Introducec) 如果在贴片至回流焊的时间过长,SMA Introduce,REFLOW,如何造成元件两端热不均匀：,a) 有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在再流焊炉中有一条横跨炉子宽度的再流焊限线，一旦焊膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到183C 液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力

14、远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。,SMA IntroduceREFLOW如何造成元件两端热不均,钢网制作方法及开口设计概述,钢网的制作方法可分为三种,即：化学蚀刻(Chemical Etch)、激光切割(Laser Cut)和电铸成型(Electroform).前两种是采用”减”的方式,后一种是采用”加”的方式.激光切割后通常加一道电抛光工序,以确保网孔壁平整度.激光切割价格居中,精度较高,使用最广泛.电铸精度最高但价格最贵,化学蚀刻最便宜且精

15、度相对最低.,钢网制作方法及开口设计概述钢网的制作方法可分,钢网制作方法及开口设计概述,钢网(模板)的作用是将锡膏以一定的形状和厚度转移到PCB的焊盘上,为后续元件贴装和回流焊接工序作准备. 锡膏释放率(%) = 实际印刷到焊盘上的锡膏体积理论锡膏体积( WLT ) 100%,钢网制作方法及开口设计概述钢网(模板)的作用,钢网制作方法及开口设计概述,不同情况下锡膏的成型状态及形成机理,衡量钢网开口设计的两个重要指标,即:宽厚比及面积比.根据IPC7525标准, 有铅制程:宽厚比1.5,面积比0.66; 无铅制程:宽厚比1.6,面积比0.71. 我们在设计钢网开口时,需要考虑以上两个重要因素

16、.以确定长宽及厚度尺寸.,摩擦力= 锡膏粘度锡膏与钢网接触面积,钢网的开口衡量指标,钢网制作方法及开口设计概述不同情况下锡膏的成型状态及形成机理,锡膏粘度特性,粘度过低,锡膏成型差,产生连锡,锡膏粘度的定义,粘度过高,锡膏流动性差易堵塞网孔,造成少锡.,粘度指的是流体或半流体流动的难易程度.锡膏的粘度可定性地定义为它的流动阻力,它是锡膏最重要的性能之一.也是我们在设定工艺参数时的重要依据.粘度低,锡膏流动性好利于渗锡但成型不好,易引起桥连;粘度高,则锡膏流动时的阻力大,能维持良好的锡膏形状,但容易堵塞网孔而引起少锡不良.因此,需确保锡膏的粘度在合适的的范围内.,锡膏粘度(Viscosity)特

17、性及其对印刷效果的影响,锡膏粘度特性粘度过低,锡膏成型差,产生连锡锡膏粘度的定义粘度,锡膏粘度特性,锡膏的粘度(Viscosity) 特性与环境温度、印刷参数之间的关系,锡膏的粘度特性直接影响印刷成型效果和锡膏量(体积)的一致性.通过工艺实验我们找出了粘度与印刷参数之间的关系并以此作为我们调整印刷参数须遵循的准则,确保锡膏粘度在合适的范围内.,1.锡膏的粘度随温度的的降低而增大,反之,随温度的升高而减小.为获得较为适宜的粘度,需对锡膏使用环境的温度进行控制.一般控制在252.5 的范围内.（SMT车间的温度能满足此要求）; 2. 锡膏的粘度与其运动的角速度成反比; 3. 锡膏的粘度与其印刷状态

18、的优劣息息相关. 我们可以通过适当调整印刷参数(如刮刀速度,刮刀角度等)来调节锡膏的粘度值, 以保证印刷质量. 具体需遵循的原则如下: 锡膏在钢网上印刷时的截面直径越大,粘度越大;反之,直径越小粘度越小.但考虑到锡膏暴露在空气中时间过长会使其品质劣化, 通常我们都采用1015mm锡膏滚动直径; 刮刀角度也可以影响到锡膏的粘度. 角度越大,粘度越大;反之,角度越小,粘度越小. 通常我们采用45或60两种型号的刮刀; 印刷速度越大,粘度越小; 反之,印刷速度越小,粘度越大. 钢网上的锡膏在印刷一段时间后由于吸收了空气中的水气或助焊剂的挥发而造成锡膏粘度变化而影响印刷效果. 除了可以通过适时添加新锡膏改善外,还可以通过适当调整刮刀速度来改善锡膏的粘度,从而改善锡膏的印刷状态.,PCU-203粘度测试仪,锡膏粘度特性锡膏的粘度(Viscosity) 特,谢谢,谢谢,

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