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1、SMT工艺技术改进:通孔元件再流焊工艺及部分问题解决方案实例,顾霭云,工艺改进不仅给企业带来生产效率和质量，同时带来工艺技术水平的不断提高和进步。,是工艺优化和技术改进的实例,部分问题解决方案实例,通孔元件再流焊工艺,内容,1. 通孔元件再流焊工艺 2. 部分问题解决方案实例,一. 通孔元件再流焊工艺,把引脚插入填满焊膏的插装孔中，并用回流法焊接。可以替代波峰焊、选择性波峰焊、自动焊接机器人、手工焊。,通孔元件再流焊工艺,目前绝大多数PCB上通孔元件的比例只占元件总数的105%以下，采用波峰焊、选择性波峰焊、自动焊接机器人、手工焊以及压接等方法的组装费用远远超过该比例，而且组装质量也不如再流焊
2、。因此通孔元件再流焊技术日渐流行。,1. 通孔元件采用再流焊工艺的优点（与波峰焊相比）,a 可靠性高，焊接质量好，不良比率DPPM可低于20 。b 虚焊、桥接等焊接缺陷少，修板的工作量减少。C 无锡渣的问题，PCB板面干净，外观明显比波峰焊好。机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。d 简化工序，节省流程时间，节省材料，设备管理及保养简单，使操作和管理都简单化了。e 降低成本，增加效益（厂房、设备、人员）。,与波峰焊相比的缺点,(1) 焊膏的价格成本相对波峰焊的锡条较高。 (2) 有些工艺需要专用模板、专用印刷设备和回流炉，价格较贵。而且不适合多个不同的PCBA产品同时生产。 (3) 传统回流
3、炉可能会损坏不耐高温的元件。在选择元件时，特别注意塑胶元件，如电位器、铝电解电容等可能由于高温而损坏。（如果采用专用回流炉，元件表面最高温度可以控制在120150。因此一般的电解电容，连接器等都无问题）,2. 通孔元件采用再流焊工艺的适用范围,a 大部分SMC/SMD，少量(105%以下)THC的产品。b 要求THC能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240，无铅要求260以上。c 电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合再流焊工艺。（除非采用专用回流炉）c 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件，可以采用后附手工焊接的方法解决。,通孔元件再流焊
4、工艺的应用实例,彩电调谐器 CD，DVD激光机芯伺服板以及DVD-ROM伺服板 笔记本电脑主板 .等等,3 . 对设备的特殊要求,3.1 印刷设备 双面混装时，需要用特殊的立体式管状印刷机或焊膏滴涂机。有时也可以采用普通印刷机。,3.2 再流焊设备,a 由于SMC/SMD焊接面在顶面，而THC的焊接面在底面，要求各温区上、下独立控制温度, 底部温度需要调高。设备的顶部可采用一些白色、光亮（反光）材料；或采用白色、光亮（如锡箔、铝箔）材料加工专门的焊接工装。b 由于通孔元件焊锡量多，热容量大，要求炉温高一些。c 专用再流焊设备.d 有时也可以采用原来的再流焊设备。,4. 工艺方面的特殊要求,4.
5、1 施加焊膏有四种方法管状印刷机印刷点胶机滴涂模板印刷印刷或滴涂后 + 焊料预制片,各种施加焊膏方法的应用,a 单面混装时可采用模板印刷、管状印刷机印刷或点焊膏机滴涂。b 双面混装时,因为在THC元件面已经有焊接好的SMC/SMD，因此不能用平面模板印刷焊膏，需要用特殊的立体式管状印刷机或点焊膏机施加焊膏。c 当焊膏量不能满足要求时可采用印刷或滴涂后 + 焊料预制片。,方法1 管状印刷机印刷,刮刀 印刷方向,支撑台,间隙0.10.3mm,印刷模板已焊接SMD,焊膏,漏嘴,焊膏PCB,方法2点胶机滴涂,焊膏,方法3 模板印刷,方法4：印刷或滴涂后 + 焊料预制片,采用焊料预制片的优点：THC的焊
6、膏量比SMC/SMD的焊膏量多许多。当THC引出端子较少时可使用增加模板厚度和开口尺寸的措施，点焊膏工艺时增加焊膏量的方法。当THC引出端子较多时，例如PGA矩阵连接器的端子（针）很多，如果增加模板厚度会影响印刷质量，如果增大开口尺寸受到引脚间距的限制会引起焊膏粘连，导致大量的锡珠。当焊膏量不能满足要求时，采用焊料预制片能实现在增加焊膏量的同时避免焊膏粘连和锡珠的产生。,预制片是100%合金冲压出来的,可用于再流焊的连接器,插装孔焊料填充要求75%,垫圈形焊料预制片的放置方法:,（1） ：用适当的吸嘴将垫圈形焊料预制片贴装在焊膏上。,垫圈形焊料预制片,根据垫圈形焊料预制片的外径和内径加工一个与
7、连接器引脚（针）相匹配的模具将预制片撒在模具上振动，筛入模具的每个钻孔中将连接器压入模具收回连接器时预制片就套在引脚上了。,（2）：通过模局具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上,（3）：用贴装机将矩形焊料预制片放置在通孔附近,焊料预制片被包装在卷带上、或通过散料喂料系统，类似无源元件那样被依次贴放在通孔附近的焊膏上。,矩形焊料预制片卷带,贴放在通孔附近的焊膏上,4.2 通孔元件的焊膏施加量,THC的焊膏量由通孔的体积、焊盘面积决定，可计算。除了有PCB上、下焊盘外，还有PCB厚度方向的通孔需要填满焊料，而且在元件引脚（针）与PCB两面焊盘的交接处还要形成半月形的焊点，因此需要的焊膏量约比SMC/
8、SMD的焊膏量多34倍。 焊膏量与PCB插孔直径及焊盘大小成正比关系。可使用增加模板厚度、开口形状和尺寸等措施，采用点焊膏工艺时，也要掌握好适当多的焊膏量。,4.3 必须采用短插工艺,元件的引脚不能过长，长引脚也会吸收焊膏量，针长要与PCB厚度和应用类型相匹配，插装后在PCB焊接面的针长控制在11.5mm。控制元件插装高度，元件体、特别是连接器的外壳不能和焊膏接触。紧固件不要太大咬接力，因为贴装设备通常只支持1020牛顿的压接力。,4.4 THC的焊盘设计的特殊要求,a. 需要根据引出脚的直径设计插孔直径，孔径不能太大，大孔径会增加焊膏的需求量，建议手工插装孔直径比针直径大20% （ 0.12
9、5mm ），机器自动插装孔比针直径大2050%，较少端子时插装孔直径可小一些。b. 插装孔两面的焊盘也不能太大，大焊盘也会增加焊膏的需求量。,4.5 通孔回流焊接技术,要保证焊点处的最佳热流。当达到焊料的熔点温度时，通常在引脚底部（针尖）处的焊料熔化并浸润引脚（针）时，由于毛细作用，使液体焊料填满通孔。,再流焊温度曲线,温度曲线要根据PCB上元件的布局、THC和回流炉的具体情况进行调整。炉子导轨上面的温度要尽量调低，炉子导轨下面的温度应适当提高。找出既能保证PCB下面焊点质量，又能保证PCB上面的分立元器件不被损坏的最佳温度和速度。,4.6 焊点检测,通孔回流焊点要求与IPC-A-610波峰焊点的标准相同。理想的填充率达到100%或至少75%以上。焊盘环的浸润角接近360或270以上。,IPC-A-610D标准：Acceptable - Class 2 Minimum 180 wetting present on lead and barrel, Figure 7-113.Acceptable - Class 3 Minimum 270 wetting present on lead and barrel, Figure 7-114.,4.7 不耐高温的元件采用手工焊接,如铝电解电容、国产塑封器件应采用后附手工焊接的方法来解决。,
