助焊剂的介绍和波峰焊焊接理论.pptx

,2019/11/8,Place Slide Title Here,EUNOW COMPANY PRESENTATION,USE THIS OCCASIONALLY FOR SECOND TITLE(CAPS ONLY),Use this level,First Bullet Level,Second Bullet Level,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/8,EURO,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/8,EURO,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/8,EURO,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/8,EURO,#,The Introduction of Flux and the Fundamental of Wave soldering,助焊剂的介绍和波峰焊焊接理论,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,大纲,1.,助焊剂的介绍,助焊剂的作用,对助焊剂的要求,助焊反应,助焊剂的组成,助焊剂的主要参数,NL6825SIR,特性的介绍,助焊剂的分类,不同配方的助焊剂的特性,助焊剂的选择,3.,无铅焊接对助焊剂的挑战,无铅焊接的特点,无铅工艺对助焊剂的要求,OSP,镀层介绍,2.,波峰焊焊接理论,焊接理论,波峰焊焊接理论,波峰焊参数对焊接的影响,4.,常见缺陷分析,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂的介绍,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂的作用,金属同空气接触以后，表面就会生成一层氧化膜。温度越高，氧化越厉害。这层氧化膜会阻止液态焊锡对金属的浸润作用，好像玻璃粘上油就会使水不能润湿一样。助焊剂就是用于清除氧化膜，保证焊锡浸润的一种化学剂。,FLUX,这个字是来自拉丁文，是“流动”的意思,助焊剂的作用：,1.,除氧化膜。其实质是助焊剂中的酸类同氧化物发生还原反应，从而除,去氧化膜。反应后的生成物变成悬浮的渣，漂浮在焊料表面。,2.,防止氧化。液态的焊锡和加热的焊件金属都容易与空气中的氧接触而,氧化。助焊剂溶化后，形成漂浮在焊料表面的隔离层，防止了焊接面,的氧化。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,3.,减小表面张力。增加焊锡的流动性，有助于焊锡的润湿。,.,辅助热传导，将热量传递到助焊区,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,对助焊剂的要求,对助焊剂的要求：,1.,熔点应低于焊料。,2.,表面张力，粘度，比重小于焊料。,3.,残渣容易清除或者不需去除。,4.,不能腐蚀母材,5.,少产生有害气体和刺激性味道。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊反应,助焊剂的最主要的任务是除去金属氧化物。助焊剂反应的最通常的类型是酸基反应。在助焊剂和金属氧化物之间的反应可由下面简单的方程式举例说明,1.,酸基反应,MO,n,+2n RCOOH M(RCOO),n,+nH,2,0,Sno,2,+4RCOOH Sn(RCOO),4,+2H,2,O,Mo,n,+2nHX MX,n,+nH,2,O,SnO,2,+4HCl SnCl,4,+2H,2,O,目前常用的,水洗型助焊剂,2.,去氧化反应,N,2,H,4,+2 Cu,2,O 4Cu+H,2,O+N,2,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,从酸基反应清楚说明了助焊反应，但详细的反应相当复杂，例如：在锡铅的焊接中，在助焊剂,HCl,和铜之间的反应表示如下：,Cu,2,O+2HCl CuCl,2,+Cu+H,2,O,CuCl,2,+Sn SnCl,2,+Cu,CuCl,2,+Pb PbCl,2,+Cu,在氧化还原应后后，在焊接时反应的产物并不稳定，进一步分解如下：,M(RCOO),2,M+2CO,2,+H,2,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,1,。成膜剂,保护剂覆盖在焊接部位，在焊接过程中起防止氧化作用的物质，焊接完成后，能形成一层 保护膜。常用松香用保护剂，也可以添加少量的高分子成膜物质。,2,。活化剂,焊剂去除氧化物的能力主要依靠有机酸对氧化物的溶解作用，这种作用由活化剂完成。活化剂一般选用具有一定热稳定性的有机酸。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,3,。扩散剂（表面活性剂）,扩散剂可以改善焊剂的流动性和润湿性，其作用是降低焊剂的表面张力，并引导焊料向四 周扩散，从面形成光滑的焊点，还能促进毛细管作用而使助焊剂渗透至镀穿孔里,为了简单地显示出表面张力对于液态助焊剂在绿油上扩散的影响，各滴一滴去离子水及,99.9%,异丙醇（,IPA,）至没有线路,/,零件的绿油上，去离子水的表面张力是,73 dynes/cm,，而,IPA,则为,22-23dynes/cm,。,一滴去离子水在,PCB-,球形,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,4,。溶剂,溶剂 的作用是将松香，活化剂，扩散剂等物质溶解，配制成液态焊剂，通常采用乙醇，,异丙醇等。,左图是去离子水喷后扩散的状况右图,IPA,喷后扩散的状况,水基助焊剂的扩散（表面活性剂减小了去离子水的表面张力,。添加剂,添加剂,是,为,了,适应工艺,和,环境,而加入的具有特殊物理化,学,性能的物質。常用添加劑有,PH,调节剂,、消光,剂、缓蚀剂、,光亮,剂,、阻燃,剂,和,发泡剂。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂的主要参数,助焊剂的主要批标：外观，物理稳定性，比重，固态含量，可焊性，卤素含量，水萃取液电阻率，铜镜腐蚀性，表面绝缘电阻，酸值。,1,。外观：助焊剂外观首先必须均匀，液态焊剂还需要透明（水基松香助焊剂则是乳状的）。,2,。物理稳定性：通常要求在一定的温度环境（一般,5-45C,）下，产品无分层现象。,3,。比重：这是工艺选择与控制参数。,4,。固态含量（不挥发物含量）：是焊剂中的非溶剂部分，它与焊接后的残留量有一定的对应关系，但并非唯一。,5,。扩散,性：指标非常关键，它表示助焊效果，以扩展率来表示，为了保证良好的焊接，一般控制在,80-92,之间。,6,。卤素含量：这是以离子氯的含量来表示离子性的氯，溴，碘的总和。,7,。,水萃取液电阻率：该指标反映的是焊剂中的导电离子的含量水平，阻值越低离子含量越多，随着助焊剂向低固,含免清方向发展，因此最新的,ANSI/J-STD-004,标准已经放弃该指标。,8,。腐蚀性：助焊剂由于其可焊性的要求，必然会给,PCB,或焊点带来一定的腐蚀性，为了衡量腐蚀性的大小，,铜镜,腐蚀测试是溶液的腐蚀性大小，铜板腐蚀测试反映的是焊后残留物的腐蚀性大小，其环境测试时间为,10,天。,9,。表面绝缘阻抗：,按,GB,或,JIS-3197,标准的要求,SIR,值最低不能小于,10,10,，而,J-STD-004,则要求,SIR,值最低不 能小,于,10,8,，由于试验方法不同，这两个要求的数值间没有可比性。,10.,酸值：,称取,2-5g,样品（精确到,0.001g,）于,250ml,锥形瓶中，加入,25ml,异丙醇，滴数滴酚酞指示剂于锥形瓶中，用,KOH-,乙醇标液进行滴定，直至淡紫色终点（保持,15,秒钟不消失）。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,NL6825SIR,特性的介绍,测试标准：,IPC-TM650 2.6.3.3,测试板：,IPC-B-24,测试板线宽：,0.4mm,导线间距：,0.5mm,判断标准：,100V,条件下测试，阻,抗达,10,8,欧姆为合格品,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,焊前,EU798,（松香含量为,4%,）,NL6825,(,松香含量,14%),焊后,EU798,NL6825,1-2,3.610,11,10,12,1-2,2.610,11,10,12,2-3,1.510,11,10,12,2-3,3.010,11,10,12,3-4,2.010,11,10,12,3-4,2.410,11,10,12,4-5,1.110,11,10,12,4-5,2.810,11,10,12,结论,两支助焊剂都符合标准,测试电压：,100V,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,测试电压：,1000V,焊前,EU798,（松香含量为,4%,）,NL6825,(,松香含量,14%),焊后,EU798,NL6825,1-2,2.810,10,4.010,11,1-2,2.610,10,2.810,11,2-3,2.610,10,5.210,11,2-3,3.010,10,2.010,11,3-4,1.910,10,6.610,11,3-4,2.410,10,2.510,11,4-5,1.410,10,5.910,11,4-5,2.810,10,4.210,11,结论,当测试电压增加，表面阻抗会下降。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,J-STD-004,将助焊剂分为,4,类且每类细分成,6,个等级,.,Categories,种类 助焊剂活性等级,Rosin(RO),松香型,L0,Resin(RE),树脂型,L1,Organic(OR),有机型,M0,Inorganic(IN),无机型,M1,H0,H1,助焊剂的强度是由铜镜测试,腐蚀测试,表面阻抗测试和卤化物的含量结果决定的,.,卤化物中的氟,氯,溴,碘也许是助焊剂中催化系统的一部分,助焊剂的的分类,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,J-STD-004,助焊剂活性分类,焊剂分类,铜镜试验,卤素含量,（定性）,卤素含量,（定量）,腐蚀试验,条件符合,SIR,大于,10,8,的要求,条件符合,EM,要求,L0,铜镜无穿透现象,通过,0.0%,无腐蚀,清洗与未清洗,清洗与未清洗,L1,通过,0.5,M0,铜镜穿透性面积,50,通过,0.0%,较重腐蚀,清洗,清洗,H1,不通过,2.0,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,活性级别是根据以下测试来决定,铜镜测试 是检验助焊剂对,50 nm,铜镜,(,真空涂附在玻璃片上,),的去除影响。各滴一滴的,0.05ml,测试助焊剂及,0.05ml,标准助焊剂在铜镜上，放置在,23,o,C,及,50%RH,环境中,24,小时。检查,结果及报告如图一。,卤素定性：卤素定性测试是显示有没有卤素。如没有，定量测试则可不使用。,铬酸银,:,滴一滴测试焊剂在铬酸银纸上。如样板含有氯或溴化物，纸上的颜色会由红色转,成米色。,(,图二,),氟化物测试,:,放一滴助焊剂至紫色的锆茜素溶液中，当氟化物存在时，液体的颜色会由紫,色变成黄色。,卤素定量,:,氯、溴氟化物可以用离子色谱方法分析。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,腐蚀测试,:,这测试是检验焊剂残留在极端环境中的腐蚀性。一小块的焊锡跟焊剂固体一起在测试铜片,上回流，然后放置在,40,o,C,及,93%RH,环境中十天后再目检有没有腐蚀迹象。,100,兆欧姆,SIR:,表面绝缘电阻测试是检定,助焊剂或其残留在高温高湿环境中的电阻。助焊剂被涂附,在,FR4,板的梳型电路板上,(,IPC-B-24,板，线宽,0.4mm,，间隙,0.5mm.),，经处理后，,放置在,85,o,C,85%RH,环境中七天，并加上,-50V,的偏压。在第四及第七天的电阻,测试,(100V),中，,1x10,8,ohms,则定为合格。,电迁移（,EM,）,:,电性化学迁移是测试助焊剂在极端服务环境中对于电性化学迁移的倾向性，以及晶技,生长的状况。测试助焊剂被涂附在,FR4,板的梳形状铜上,(,IPC-B-25 B Pattern,，线宽,12.5mil,，间隙,12.5mil),，经处理后，放置在,65,o,C,85%RH 4,天,(,没有加上偏压,),，测,量其表面绝缘电阻，然后继续在此环境中放置,500,小时并在过程中加上,10V,偏压，,500,小时后再量,SIR,值。然后计算,SIR,数据的几何平均值及作比较。如最后数值大于或等,于初值的,10%,，则认为为合格。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,不同配方的助焊剂的特性,在配方考虑，助焊剂可用以下这顺序来分类：媒介种类，有没有松香、可靠性。,媒介或溶剂是把助焊剂活性成份保持在液态状况，它主要是醇类或水。,醇基助焊剂的优点是较容易溶解焊剂成份，低表面张力有助提高湿润性，容易在预热阶段蒸发变干。但也有易燃及大量容易挥发有机化合物,(VOC),排出的问题。相反地，水基焊剂没有易燃及释放大量,VOC,的问题，但水的溶解度较低，高表面张力及在预热过程中较难挥发。再者，焊后残留较易吸水，以致产生可靠性问题。,含有松香,(,或变性树脂,),它是适用于醇基及水基助焊剂。在配方中加进松香能决定焊剂残留有关电性化学及外观两方面的特质。,松香可容许助焊剂具有较高活性，因为它能密封在残留中遗留的离子物料如氯、溴化合物、或未反应的酸（会造成可靠性问题的物料）。因松香是一种混合了不同长链状高分子量的酸性物质，可跟金属氧化物作出反应从而作为达到焊接温度时的活化剂。它是与其它活性物料在助焊剂制造时一起溶解在媒介溶剂中。当在焊接过程中加热时，松香有助热穏定的功能。当冷却时，它固化后会变成抗湿性的保护层来密封在焊接过程中没有挥发掉的离子化活性成份。这密封能力使研发者能制造较高活性的焊剂使生产良率提高并维持焊后的可靠性。对于使用低成本，纸基板材（容易吸进助焊剂）来说，松香基助焊剂更适合使用。,松香型助焊剂最大的共同问题是在板上遗留焊剂残留的物理外观状况，,不良的针测结果可能是由于在板上有太多助焊剂残留的原故。没有松香的助焊剂产生极少的残留，可达极佳的外观和改善针测的可测性，但需要在涂附过程中有极佳的制程控制。当焊剂附在的地方不能给予完全活化，例如过份喷雾至,PWB,板面的焊盘上，不足够被处理的高活残留会导致在使用环境中潜有可靠性问题。当选择没有松香型助焊剂时，板材也需要考虑。通常这类焊剂是不建议用于易于渗透的纸基产品上。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂残留的电性化学活性决定是否水洗或免洗。,助焊剂被定为“水洗”是较腐蚀的，在焊后必需经清洗去除残留。很多水洗助焊剂含有卤素及强力有机酸。这些活化剂在室温中仍是高活性及不能完全在焊接过程中去除。如果它们在焊后遗留在板上，会不断与金属发生反应，造成电路失效。,助焊剂研发者在免洗焊剂材料的选择较为受限制，不像水洗的可选较强，有效的活化成份。水洗助焊剂明显的缺点是增加成本去清洗，并且如清洗得不完全，可靠性问题会产生。,免洗助焊剂减少制程步骤而降低成本，其活性则受焊后可靠性要求所限制。它们必须设计至可以在,波峰焊接制程中完全活化，使其残留变得符合电气要求。由于它被设计为在焊接过程中完全活化，,过程太短会不能使残留变得低活性，但太长则在接触波烽前耗损太多活化剂，造成不良焊点。相对,水洗产品，免洗助焊剂需的活性不能太强，所以其制程窗口会变窄。,美国环保局,(EPA),提供测试,VOC,含量的方法。符合,VOC Free,的标准是产品含,VOC,量少于,1%,。虽然没有全球统一的低,VOC,含量标准，一般认为是少于,5%,。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂的选择,当选波峰焊助焊剂时，三方面考虑如下：,组装工艺,单波双波，单面双面，最小间距，板的镀层，回流次数,ii.,最终使用情况,/,可靠性（焊接活性可靠性）,JSTD001C(电气焊接与电子装配的技术要求),中规定,了有关终端电子产品的分类方法,。该标,准根据主要功能或性能的要求将电子产品分成三大类：,第一级别,(Class 1),通用类电子产品,第二级别,（,Class 2),专用服务类电子产品,第三级别,(Class3),高性能电子产品,级别越高，要求助焊剂的活性等级愈低。,对于电源板，由于要满足安规（耐高压）要求，其表面绝缘阻抗要求很高，通常会选择高松香,焊剂。,iii.,残留物的外观,对于需要,ICT,测试的板，通常会选择固态含量较低的助焊剂，来确保高的一次通过率。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,波峰焊焊接理论,助焊剂涂敷系统,底部加热器,锡炉,顶部加热器,链条轨道,热风刀,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,锡焊的机理,当焊料被加热到熔点以上，焊接金属表面在助焊剂的活化作用下，对金属表面的氧化层和污染物起到清洗作用，同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行润湿，发生扩散，溶解，冶金结合，在焊料和被焊接金属表面之间生成金属间结合层，冷却后焊料凝固，形成焊点。焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关,焊锡,母材,接触,加,热,液体,氧化层,固体,助焊剂,湿润,拡散,液体,固体,凝固,冷却,焊锡,母材,金属间结合层,焊接开,始,焊接完成,焊接理论,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,焊接过程,是焊接金属表面，助焊剂，熔融焊料和空气之间相互作用的复杂过程,物理学,润湿，粘度，毛细管现象，热传导，扩散，溶解,化学,助焊剂分解，氧化，还原，电极电位,冶金学,合金，合金层，金相，老化现象,表面清洁,焊件加热,熔锡润湿,扩散结合层,冷却后形成焊点,电学,电阻，热电动势,材料力学,强度，应力集中,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,润湿,液体在固体表面漫流的现象，它是物质固有的性质，润湿是焊接的首要条件。,润湿角,焊料和基板之间的界面与焊料表面切线之间的夹角。,焊点的最佳润湿角度是,15-45,o,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,润湿力,(Wa),当固,液,气三相达到平衡时,:B,SV,=C,SL,+A,LV,cos,B,SV,:,固体和气体间的界面张力,也就是液体在固体表面漫流的力,(,润湿力,:Wa),C,SL,:,固体与气体之间的界面张力,A,LV,:,液体和气体之间的界面张力,B,SV,与,C,SL,的作用力都沿固体表面,但方向相反,.,设润湿力为,Wa,S,固体,L,液体,B,SV,C,SL,A,LV,V,气体,Wa=B,SV,+A,LV,-C,SL,=A,LV,(1+cos,),从润湿力关系式可以看出,:,润湿角,越小,润湿力越大,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,润湿条件,液态焊料与母 材之间有良好的亲和力,能互相溶解,.,互溶程度取决于,:,原子半径和晶体类型,.,因此润湿是物体固有的性质,.,液态焊料与母材表面清洁,无氧化层和其它污染物,清洁的表面使焊料与母材原子紧密接近,产生引力,称为润湿力,.,当焊料与被焊金属之间有氧化层和其它污染物时,妨碍金属原子自由接近,不,能产生润湿作用,.,这是形成虚焊的原因之一,.,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,表面张力,在不同相共同存在的体系中,由于相界面分子和相内分子之间作用力不同,导致相界面总,是趋于最小的现象,.,液体内部分子之间受到四周分子的作用力是对称的,作用彼此抵消,合力,=0.,但液体表面分,子受到液体内分子的引力大于大气分子对它的引力,因此液体表面都有自动缩成最小的趋,势,.,熔融焊料同样在大气中有表面张力,.,表面张力与润湿力,熔融焊料与金属表面润湿的程度除了与液态焊料与母材表面清洁程度有关,还与液态焊料,的表面张力有关,.,表面张力与润湿力的方向相反,不利于润湿,.,表面张力是物质的本性,不能消除,但可以改变,.,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,粘度和表面张力,熔融合金的粘度与表面张力是焊料的重要性能,.,优良的焊料熔融时应具有低的粘度和表面张力,以增加焊料的流动性及被焊金属之间的润湿性,.,焊接中降低表面张力和黏度的措施,提高温度,-,可以增加熔融焊料内的分子的距离,减小焊料内的分子对表面分子的引力,.,适当的合金比例,增加活性剂,-,能有效地降低焊料的表面张力,还可以去掉焊料表面的氧化层,改善焊接环境,-,采用氮气保护,减少高温氧化,.,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,毛细管现象,将两片干净的金属片合在一起后,浸入熔融的焊锡中,焊锡将润湿两片金属面并向上爬升,并添满相近表面的间隙,此为毛细管现象,.,当有电镀贯穿孔的印制板通过锡炉时,便是毛细管现象的作用将锡贯穿此孔,.,扩散,金属原子以结晶排列,原子间作用力平衡,保持晶格的形状和稳定,当金属和金属接触时,界面上的晶格紊乱,导致部分原子从一个晶格点阵移动到另一个晶,格点阵,.,溶解,母材表面的,Cu,分子被熔融的液态焊料溶解或溶蚀,.,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,冶金结合,形成结合层,(,金属间扩散,溶解的结果,),导,線（,Fe,系）,Cu,电镀,焊锡,Cu,接合部,(,焊点,),合金,层,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,焊接润湿工艺包括,(a),液体焊料在基金属上的扩散，接触角,是由表面张力的,平衡决定的，,(b),基底金属溶解在液体焊料。,(c),基底金属与液体焊料起反应形成金属间化合物层（,IMC,）,(a),(b),(c),基底金属,熔融焊料,(L),熔融焊料,熔融焊料,金属间化合物,SF,=,LS,+,LF,Xcos,基板,(S),流体,(F),SF,基板和流体之间的界面张力,LS,焊料和,基板之间的界面张力,L,F,焊料,和流体之间的界面张力,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,焊接润湿工艺包括,(a),液体焊料在基金属上的扩散，接触角,是由表面张力的,平衡决定的，,(b),基底金属溶解在液体焊料。,(c),基底金属与液体焊料起反应形成金属间化合物层（,IMC,）,(a),(b),(c),基底金属,熔融焊料,(L),熔融焊料,熔融焊料,金属间化合物,SF,=,LS,+,LF,Xcos,基板,(S),流体,(F),SF,基板和流体之间的界面张力,LS,焊料和,基板之间的界面张力,L,F,焊料,和流体之间的界面张力,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,SF,=,LS,+,LF,Xcos,SF,代表基金属基板和流体之间的界面张力,LS,代表液态焊料和基板之间的界面张力,LF,代表液态焊料和流体之间的界面张力,代表液态焊料和基板之间的接触角度,低的接触角是通过化学和物理方法取得的：,物理方法包括：,1.,低表面张力的助焊剂,2.,高的表面张力（润湿力），即高表面能的基板,3.,低表面张力的焊料,化学方法包括：,流体的流动（粘度和表面不平度阻碍流体的流动），基底金属的溶解，焊料和基底金属的反应等等。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,波峰焊焊接理论,焊料波峰动力学理论的形成,从理论上讲波峰焊接工艺是浸焊工艺的逻辑延伸。从浸焊发展到波峰焊其根本差异就在于：浸焊工艺是采用液态焊料静止液面浸渍方式来实施的，而波峰焊接工艺则是采取液态焊料波动浸渍方式来达到目的。无疑焊料波峰发生器就构成了波峰焊接设备系统中的核心，也就成了波峰焊接设备系统设计中的关键技术，焊料波峰发生器性能的好坏，决定了整个系统功能的优劣。,波峰焊理论涉及到流体力学、电磁流体力学（对电磁泵而言）、治金学、金属的表面理论、热工学等方面的知识。,焊料波峰动力学的研究成果，不仅使人们能获得平滑光亮、敷形丰满、无拉尖、无毛刺等的高质量焊点，而且也揭示了设计焊料波峰发生器的一系列约束条件和应遵守的基本原则。,1.,由于温度较高，,PCB,浸入焊料中的时间不宜太长。,2.,为了获得良好的焊点，又必须使,PCB,与焊料保持足够长的接触时间，以使焊接部,位获得足够 的 热量，达到良好的润湿温度。,3.,要尽量减少焊料渣的生成，尽量减少波峰与空气的接触。,4.,为了减少拉尖和桥连，在,PCB,退出波峰时，,PCB,相对焊料的移动速度应该接近零,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,波峰焊接中焊料波峰的动力现象,我们把波峰焊接时夹在,PCB,和波峰喷嘴壁之间的液态焊料流，近似地看成是与粘性流体在矩形,管道中的流动情况。,焊料波峰中的管道现象,O,P,P,O,根据流体力学理论，流体在管道中流动时由于流体本身的内聚力（粘性），流体与固体壁之间的附着力促使流体各处的速度产生差异，紧贴管壁的流体必然粘附于壁面相对速度为零，即流体在壁面上无滑移。在壁面附近随着离壁面法向距离的增大，壁面对流体的影响减弱，流体的流速将很快有所增长，至一定距离处就接近原来未受固体扰动的速度，因此速度的改变现象只发生在紧邻壁面的很薄的流层内，这个薄层称为,边界层或附面层。,V,4-7,o,C,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,PCB,V,0,=0,V,2,M,M,P,P,P-P,截面 顺流方向,喷嘴壁,PCB,V,0,=0,V,1,N,N,0,0,O-O,截面 逆流方向,喷嘴壁,O,O,（,1,）,PCB,静止时，即,V,0,=0,由于流体附壁效应和内聚力的影响，,PCB,与喷嘴之间所夹的銲料流体的速度分布均呈抛物线状，紧贴,PCB,板面和喷嘴壁面的流速为零，而在中心线处的流速为最大，不同的是焊料流体流速方向是相反的。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,当,PCB,以,V,0,=V,X,沿前头所示方向运动时，此时,O-O,和,P-P,断面的流体速度的分布就出现了变化。,粘性流体质点在壁面切线方向的切向速度,VC,等于刚壁上相应点的切向速度,V0,，即：,V,C,=V,0,即贴近界壁的流体质点和界壁上相应点具有相同的速度。在,O-O,断面上，流体速度零点将不再出现界壁上，而是偏向流体内侧的,A-A,面上，管道内的最大速度线也将由,N-N,移到,N-N,面上。,我们把速度零线与,PCB,下侧面之间的流体层称为附面层。,此时在附面层内存在旋涡运动。在此层内，沿,PCB,表面的切线方向速度变化很大。因而在,PCB,表面法线方向上的速度梯度很大，它将加剧粘性流体质点粘附在刚壁上。根据次现象波峰焊接中,PCB,与液态銲料作相对运动时，就必然要携带为数不少的被粘附在基体金属表面的液态銲料一道前进，这正好构成了拉尖和桥连的必然条件。,（,2,）,PCB,运动时，且,V,0,=V,X,V,0,=V,X,N,V,1,N,N,0,0,PCB,运动时的管道内的逆向流速分布,喷嘴壁,PCB,A,N,A,旋涡运动,速度零线,附面层,N,A,M,M,M,V2,PCB,M,PCB,运动时的管道内的顺向流速分布,V,0,=V,X,喷嘴壁,O,O,P,P,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,因此,PCB,的运动速度（,V,0,）相对于波峰中流体逆向流动的速度（,V,1,）愈大，被携带的銲料愈多，拉尖和桥连也就愈严重。因此，放慢,PCB,的运动速度（,V,0,）或者加快流体逆向流动的速度（,V,1,），就可以压缩附面层的厚度，因而有力的抑制了附面层内的旋涡运动。粘附在,PCB,壁面上的随,PCB,一道运动的多余焊料被大量抑制了，也就有效的抑制了拉尖和桥连的发生几率。,对于,P-P,断面的情况就与,O-O,断面有所不同。由于此时,PCB,的运动方向（,V,0,）与流体顺向流速方向（,V,2,）是相同的，故不存在附面层的问题，也就不存在銲料回流所形成的旋涡运动。调节流体顺向流速（,V,2,）的大小，就可以在,PCB,与波峰脱离处获得最佳的脱离条件。,焊料波速对波峰焊接效果的影响,当,PCB,进入波峰工作区间时，由于,PCB,的运动方向与銲料流动方向是相反的，所以在贴近,PCB,的下表面存在着一个附面层。附面层的厚度是与,PCB,的夹送速度和逆,PCB,运动方向的流体流速的大小有关系。,例如当,PCB,的速度一定时增大逆向的流体流动速度，那么附面层的厚度就将变薄，从而涡流现象将明显减弱。焊料流体对,PCB,的逆向擦洗作用将明显增强，显然就不容易产生拉尖和桥连现象，但很可能将形成焊点的正常轮廓所需要的焊料量也被过量的擦洗掉了，因而造成焊点吃锡不够、干瘪、轮廓不对称等缺陷。反之流体速度太低，冲刷作用减少，焊点丰满了，但产生拉尖和桥连的概率也增大了。因此对某一特定的,PCB,及其速度都对应着一个最佳的流体速度。,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,銲料波峰的类型及其特点,目前在工业生产中运行的波峰焊接设备多种多样，从銲料波峰形状的类型来看，这些装置大致可分成两类。即：,（,1,）单向波峰式,这种喷嘴波峰銲料从一个方向流出的结构，在早期的设备上比较多见。现在，除空心波以外，其它单向波形在较新的机器上，已不多见了。,（,2,）双向波峰式,这种双向波峰系统的特性是从喷嘴内出来的銲料到达喷嘴顶部后，同时向前、后两个方向流动，如图所示。根据应用的需要，这种分流可以是对称的也可以是不对称，甚至在沿传送的后方向增加了延伸器，以使波峰在,PCB,拖动方向上变宽变平以减少脱离角。,C,V,D,D,B,A,V,A,A,D,D,C,B,V,B,V,C,E,V,A,V,B,V,C,V,D,V,A,V,B,V,C,V,D,V,A,V,B,V,C,V,D,对称双向波峰銲料流速度分布,速度零线,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,目前最常用的是双向波峰式，由于波峰表面速度的分布特点，双向波峰式系统可把焊点拉尖问题减至最小。由于波峰中的銲料向前、后两个方向流动，这样在銲料波峰的表面上就必然存在着一个相对速度为零的区域。在相对速度为零的区域附近退出，对无拉尖焊点的形成是极为重要的。,PCB,顺向运动时管道内的流速分布,喷嘴,A,a,2,A,A,A,a,1,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,助焊剂的涂敷,助焊剂的均匀的涂敷对获得成功的焊接是至关重要的。合适的喷雾气压或超声波能量有助于助焊剂的雾化。,避免助焊剂粘到零件面上，助焊剂会腐蚀元器件金属表面。焊接面上的助焊剂一定要经过高温，以免造成高湿环境下的阻抗过低。,波峰焊参数对焊接的影响,鼓风器,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,预热,预热的作用是为了加热元件和,PCB,板来减小热冲击（,ENIG,HASL Sn OSP,无铅焊接的特点,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,Component Finishes/,元件镀层,:,Ni/Pd,Ni/Sn,Ni/Au,Ni/Pd/Au,Sn/Ag/Cu,Sn/Cu,Sn/Ag/Cu,Sn/Ag,Sn/Cu,(For area array package/,面积列阵封装,),26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,常用的锡炉的合金是,Sn/Cu,Sn/Ag/Cu,Sn/Cu/Ni/Ge,它们的焊接特性跟传统的,Sn/Pb,合金有很大的不同,除了熔点较高外,还表现在可焊性，扩展性和表面张力等方面要差些,.,下表是它的物理特性的比较,性能参数,Sn/0.7Cu,Sn/0.7Cu/0.05Ni/Ge,Sn/3.8Ag/1.0Cu,Sn/3.5Ag,Sn/37Pb,熔点,(,o,C),227,227,217,221,183,扩展率,(%),70(260,o,C),78(260,o,C),78(260,o,C),75(260,o,C),93(260,o,C),表面张力,(dyne/cm),491 at 277 (air),461 at 277(Nitrogen),/,548 at 260(air),460 at 271(air),493 at 271(Nitrogen),380 at 260,；,417 at 233,(air),；,464 at 233(Nitrogen),最大的润湿时间,(S),/,1.46(260,o,C),0.81(260,o,C),0.6(260,o,C),0.41(260,o,C),最大的润湿力（,N/m),/,0.186(260,o,C),0.192(260,o,C),/,0.206(260,o,C),26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,无铅工艺对助焊剂的要求,:,锡合金高熔点，相应地锡锅的温度会设置得教高，为了减小高的锡锅的温度对板的冲击，相应地预热温度会提高，并且由于板,可焊性差,和锡合金的表面张力大，所以通常浸锡时间会较长，这些要求助焊剂有好的耐热性，目前可供选择的原料较少。,板的可焊性差，而且锡合金的润湿性差，这就要求助焊剂的活性较高，并且喷量较大，这会造成焊后表面残余物表面绝缘阻抗较低，有时还会造成放置后板面发白，所以助焊剂的配制不得不在活性和可靠性之间做平衡。,无铅工艺对助焊剂的要求,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,OSP,是有机可焊性保护层,(ORGANIC SOLDERABILITY PRESERVATIVES),它的主要成,分是,Benzimidazole,(,苯并咪唑,).,OSP,镀层的优缺点,:,OSP,镀层的介绍,HASL,ENIG,OSP,ImSn,ImAg,Thickness(microinches),厚度,(,微英寸,),100-10000,Au:3-8,Ni:50-150,8-20,40-60,3-12,Fine Pitch Quality,小间距元件质量,Poor,差,Excellent,优秀,Excellent,优秀,Excellent,优秀,Excellent,优秀,Contact Connections,(,接触式连接器,),Fair,一般,Good,好,Not Recommended,不推荐,Good,好,Good,好,Wire Bonding,线焊接,Not Recommended,不推荐,Limited,较少,Not Recommended,不推荐,Not Recommended,不推荐,Limited,较少,Cost(To HASL),成本,(,相对,HASL),1X,2X,0.3X,1X,1X,Availability,实用性,High,高,Moderate,中等,High,高,Very Limited,很少,Limited,较少,Hazard to Manufacture,对生产者的危害,High,高,Moderate,中等,Low,低,High,高,Low,低,26-8月-25,EUNOW COMPANY PRESENTATION,OSP,工艺流程,:,清洗,微蚀,风刀,OSP,风刀,烘干,OSP,板使用指导,:,1.,要求真空储存,.,2.,储存期一般为,6,个月,.,3.,开包后要求在,