smt车间回流焊工艺.ppt

1SMT回流焊工艺控制 2u預热区：預热区：PCB与与材料材料(元器件元器件)預預热，使被焊接材质达到热均衡，针对回流热，使被焊接材质达到热均衡，针对回流焊炉说的是前一到两个加热区间的加热作用焊炉说的是前一到两个加热区间的加热作用【更高預更高預热，锡膏开热，锡膏开始活始活动，助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥动，助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥发，此针对回流焊炉说的是第三到四个加热区间的加热作用发，此针对回流焊炉说的是第三到四个加热区间的加热作用】u恒温区：恒温区：除去表面氧化物除去表面氧化物，一些气流一些气流开开始蒸始蒸发发(开开始焊接始焊接)温度达到焊膏熔温度达到焊膏熔点（此时焊膏处在将溶未溶状态），此针对回流焊炉的是第五六七三个加热点（此时焊膏处在将溶未溶状态），此针对回流焊炉的是第五六七三个加热区间的加热作用区间的加热作用u回焊区：从焊料溶点至峰值再降至溶点，回焊区：从焊料溶点至峰值再降至溶点，焊料熔溶的过程焊料熔溶的过程，PAD与焊料形与焊料形成焊接，此针对回流焊炉的是第八、九、十、三个加区间的加热作用成焊接，此针对回流焊炉的是第八、九、十、三个加区间的加热作用u冷却区：从焊料溶点降至冷却区：从焊料溶点降至50度左右，度左右，合金焊点的形成过程。合金焊点的形成过程。炉温炉温要求平要求平缓缓 平平稳稳，让让气流完全蒸气流完全蒸发发(急速升温和降温都会产急速升温和降温都会产生气泡生气泡，或是或是焊点粗糙，假焊，焊点有裂痕等现象焊点粗糙，假焊，焊点有裂痕等现象)炉温曲线炉温曲线分析分析（profile）3炉温曲线炉温曲线分析分析（profile）401201751832000 PH1 PH2 PH3 PH4 最高峰值220 5时间(sec)有铅制程（profileprofile）有铅有铅回流炉温工艺要求回流炉温工艺要求:1.起始温度起始温度(40)到到120 时的温升时的温升 率为率为13/s2.120 175 时的恒温时间要控时的恒温时间要控 制在制在60120秒秒3.高过高过183 的时间要控制在的时间要控制在4590 秒之间秒之间4.高过高过200 的时间控制在的时间控制在1020 秒秒,最高峰值在最高峰值在220 55.降温率控制在降温率控制在35/s之间为好之间为好6.一般炉子的传送速度控制在一般炉子的传送速度控制在 7090cm/Min为佳为佳温度()（图一）（图一）4炉温曲线炉温曲线分析分析（profile）401302002172300 PH1 PH2 PH3 PH4 最高峰值240 5时间(sec)无铅无铅制程制程（profileprofile）无铅无铅回流炉温工艺要求回流炉温工艺要求:1.起始温度起始温度(40)到到150 时的温升时的温升 率为率为13/s2.150 200 时的恒温时间要控时的恒温时间要控 制在制在60120秒秒3.高过高过217 的时间要控制在的时间要控制在3070 秒之间秒之间4.高过高过230 的时间控制在的时间控制在1030 秒秒,最高峰值在最高峰值在240 55.降温率控制在降温率控制在35/s之间为好之间为好 6.一般炉子的传送速度控制在一般炉子的传送速度控制在7090cm/Min为佳为佳温度()（图二）（图二）5SMT回流焊接分析在生产双在生产双面板面板或阴阳板时或阴阳板时,贴贴第二面第二面(二次二次)过炉时过炉时,相对应的相对应的下溫下溫区不区不易易与上溫与上溫区设区设定參數定參數值值差差异太异太大大,一般在一般在510左右左右.a.如果差异太大了会导致如果差异太大了会导致錫錫膏膏內需要蒸內需要蒸发发的气流不能完全的蒸的气流不能完全的蒸发发(产产生气泡生气泡)b.一般第一次焊接后的錫在第二次一般第一次焊接后的錫在第二次过炉时过炉时,它的溶它的溶点点溫度溫度会会比第一次高比第一次高10%左右左右c.气泡气泡应控制在应控制在15%以内以内,不影响功能不影响功能6SMT回流焊接分析BGA虛焊形成和虛焊形成和处处理理一般一般PCB上上BGA位都位都会会有凹有凹(弯弯曲曲)現象現象,BGA在焊接在焊接时时优先焊接的优先焊接的是是BGA的四的四边边,等四等四边边焊完后才焊完后才会会焊接中間部位的錫球焊接中間部位的錫球,这时这时可能因可能因炉炉溫的差溫的差异异沒能沒能使锡膏和使锡膏和BGA焊球焊球完全的完全的熔溶熔溶焊焊接接上上,这样这样就產生了虛就產生了虛焊焊.或是冷焊现象或是冷焊现象,用熱吹風用熱吹風机机加熱加熱达达到焊接溫度到焊接溫度时时,可能再次重焊完成可能再次重焊完成.处理这处理这种現象可加長回焊的焊接种現象可加長回焊的焊接时时間間(183或是或是217的的时时間間).7SMT回流焊接分析特殊性的制程控制一一 般般 在在 有有 铅铅 锡锡 膏膏 和和 无无 铅铅 无无 件件 混混 合合 制制 程程 时时,回回 流流 焊焊 炉炉 的的 温温 区区设设定定值值(实实测测值值)要要比比全全有有铅铅制制程程的的高高510,比比全全无无铅铅制制程程的的低低510.混混 合合 制制 程程 的的 最最 高高 炉炉 温温 峰峰 值值 控控 制制 在在2 3 0 2 3 8 为为 佳佳.混合制程中混合制程中,不良率较高的现象主要体现在虚焊方面不良率较高的现象主要体现在虚焊方面,因这种特殊性制因这种特殊性制程很难去控制有铅与无铅完全熔溶的最佳温度程很难去控制有铅与无铅完全熔溶的最佳温度.只能在调整炉温时以最只能在调整炉温时以最重要的元件去考虑如何设定各温区值重要的元件去考虑如何设定各温区值.在在BGA/IC等芯片级元件焊接正等芯片级元件焊接正常后去观察其它元件的变化常后去观察其它元件的变化,再做适当的调动再做适当的调动.8SMT回流焊接分析手机主板制造工艺控制手机主板制造工艺中，不良率较高的现象主要体现在J类（连接器元件尺寸较大）、I类（屏蔽盖内BGA/IC）、滤波器、音频供放（小型BGAQFN)假焊、连焊;整体来讲，以上不良产生的本质原因是温度的差异所造成的。整体来讲，以上不良产生的本质原因是温度的差异所造成的。PCB在过炉时因元件大小不一，各元件吸热不同，会出现各元件升温速率不在过炉时因元件大小不一，各元件吸热不同，会出现各元件升温速率不同，同，J类类PCBPAD升温速率大于元件引脚升温的速率，焊膏内的助焊剂会快升温速率大于元件引脚升温的速率，焊膏内的助焊剂会快速地浸润速地浸润PCBPAD最终导致焊料和整个最终导致焊料和整个PAD润湿过程。润湿过程。I类屏蔽盖设计会造类屏蔽盖设计会造成焊盘的热容量变大，导致升温滞后，出现润湿过程不同步；成焊盘的热容量变大，导致升温滞后，出现润湿过程不同步；u元件尺寸及焊盘大小差异很大时元件尺寸及焊盘大小差异很大时,需要一定的升温速率和恒温区域来保障二需要一定的升温速率和恒温区域来保障二者的同时达到某一工艺温度的需求者的同时达到某一工艺温度的需求9回流焊接工艺及调试回流焊接工艺及调试运输速度运输速度l从生产效率的角度来看，炉子的速度愈快，单位时间炉内通过的产品数量从生产效率的角度来看，炉子的速度愈快，单位时间炉内通过的产品数量越多。但考虑到元件的耐热冲击性以及每一种炉子的热补偿能力，运输速越多。但考虑到元件的耐热冲击性以及每一种炉子的热补偿能力，运输速度只能是在满足标准锡膏曲线的前提下尽量提升。度只能是在满足标准锡膏曲线的前提下尽量提升。20406080100120140160180200220240260050100150200250300Temperatur(C)Aktivierungszone50-70Sek.typicalReflowZone50-60Sek.typischPeakTemp.(235-245oC)Vorheizzone40-70Sek.typischVorheizzone=110-150 CoAktivierungszone=150-220 Co Reflow Zone=220 Co Anstiegstemp.0.5-Aktivierung:50-70 sec.Aktivierung:50-70 sec.Peak:235Peak:235C C 245 245C C 20sec 20sec Profil:(SnAgCu)Profil:(SnAgCu)Reflow:50-60 secReflow:50-60 sec.10 C 10 C 10 C 10 C10运输速度运输速度l运输和热补偿性能结合在一起可直接作为一个恒量炉子性能好坏的指标。运输和热补偿性能结合在一起可直接作为一个恒量炉子性能好坏的指标。一般来讲，我们在满足生产正常产量的情况下，炉子的最高温度设定与一般来讲，我们在满足生产正常产量的情况下，炉子的最高温度设定与PCB板面实测温度越接近，我们说这台炉子的热补偿性能好。板面实测温度越接近，我们说这台炉子的热补偿性能好。SV值与值与PV值值差值越小越好差值越小越好11l对对于于PCB板板来来讲讲，过过快快或或过过慢慢的的速速度度会会使使元元件件经经历历太太长长或或太太短短的的加加热热时时间间，造造成成助助焊焊剂剂的的挥挥发发和和焊焊点点吃吃锡锡性性的的变变化化，超超过过元元件件所所允允许许的的升升温温速速率率也也将将会会对对元元件件造造成成一一定定程程度度的的损损伤伤。所所以以在在炉炉子子的的运运输输速速度度方方面面，在在不不同同的的客客户户处处，我我们们是是在在满满足足标标准准曲曲线线的的前前提提下下，在在尽尽最最大大可可能能满满足足客客户户生生产产要要求求的的前前提提下下，调调整出适当的运输速度。整出适当的运输速度。AB沾沾锡锡角超角超过过90度度,NGNG首先满足标准曲线首先满足标准曲线OK其次满足元其次满足元器件升温速率器件升温速率OKOK12风速风速l炉体热风马达的转速快慢将直接改变单位面积内的热风流速。在热风回流焊炉体热风马达的转速快慢将直接改变单位面积内的热风流速。在热风回流焊中，风速的高低在某些中，风速的高低在某些PCB焊接中可以作为一个可调节的工艺因素，但是在焊接中可以作为一个可调节的工艺因素，但是在目前的发展趋势下，电子元器件的小型化，微型化在逐步得到广泛的应用，目前的发展趋势下，电子元器件的小型化，微型化在逐步得到广泛的应用，较强的风速将会导致小型元件的位置偏移和掉落炉膛内部。从表面来看，风较强的风速将会导致小型元件的位置偏移和掉落炉膛内部。从表面来看，风速的变化会影响炉子的热传导能力，但在实际的生产中，风机马达和加热器速的变化会影响炉子的热传导能力，但在实际的生产中，风机马达和加热器的失效才是减少炉膛内相对热流量的主要因素。所以我们在某些程序上牺牲的失效才是减少炉膛内相对热流量的主要因素。所以我们在某些程序上牺牲了风机速度的可调节性，但我们保证了生产中不出现掉件状况。了风机速度的可调节性，但我们保证了生产中不出现掉件状况。0402020113助焊剂助焊剂l在回流焊接工艺中，助焊剂在高温在回流焊接工艺中，助焊剂在高温下挥发所产生的烟雾会有一部分残下挥发所产生的烟雾会有一部分残留在炉膛内，过量的残留物累积在留在炉膛内，过量的残留物累积在炉膛内会堵塞风孔因而导致热交换炉膛内会堵塞风孔因而导致热交换率的降低或降低冷却器的热交换率。率的降低或降低冷却器的热交换率。堵塞风孔堵塞风孔污染污染PCBA14l另外它也会造成气体的流动方式改另外它也会造成气体的流动方式改变，而导致温度的均匀性差，影响变，而导致温度的均匀性差，影响焊接的品质造成焊接不良；在制冷焊接的品质造成焊接不良；在制冷方面降低了方面降低了PCB的冷却速率，造成的冷却速率，造成焊点的性质不良，影响焊点的机械焊点的性质不良，影响焊点的机械性能，所以炉膛内部的清洁是炉子性能，所以炉膛内部的清洁是炉子日常保养的一个重要环节。日常保养的一个重要环节。CRACK引发的品质不量引发的品质不量15冷焊或焊点暗淡冷焊或焊点暗淡l在回流焊接工艺中，焊点光泽暗淡在回流焊接工艺中，焊点光泽暗淡和锡膏未完全融现象的产生本质，和锡膏未完全融现象的产生本质，原因是润湿性差。当涂敷了焊膏的原因是润湿性差。当涂敷了焊膏的PCB通过高温气体对流的炉膛时，通过高温气体对流的炉膛时，如果锡膏的峰值温度不能达到或回如果锡膏的峰值温度不能达到或回流时间不足够，助焊剂的活性将不流时间不足够，助焊剂的活性将不能够被释放出来，焊盘和元件引能够被释放出来，焊盘和元件引脚表面的氧化物和其它物质不能得脚表面的氧化物和其它物质不能得到净化，从而造成焊接时的润湿不到净化，从而造成焊接时的润湿不良。良。OKNGNG引发的引发的润湿不良润湿不良16l较较为为严严重重的的情情况况是是由由于于设设定定的的温温度度不不够够，PCB表表面面锡锡膏膏的的焊焊接接温温度度不不能能达达到到锡锡膏膏内内金金属属焊焊料料发发生生相相变变所所必必须须达达到到的的温温度度，从从而而导导致致焊焊点点处处冷冷焊焊现现象象的的产产生生。或或者者讲讲由由于于温温度度不不够够，锡锡膏膏熔熔融融时时内内部部的的一一些些残残留留助助焊焊剂剂得得不不到到挥挥发发，在在经经过过冷冷却却时时沉沉淀淀在在焊焊点点内内部部，造造成成焊焊点点的的光光泽泽暗暗淡淡。另另一一方方面面，由由于于锡锡膏膏本本身身性性质质较较差差，即即使使其其它它的的相相关关条条件件能能够够达达到到曲曲线线的的要要求求，但但是是焊焊接接后后的的焊焊点的机械性以及外观不能达到焊接工艺的要求点的机械性以及外观不能达到焊接工艺的要求。引脚上锡不良引脚上锡不良,机械强度差机械强度差17冷却冷却l在无铅回流焊接工艺中，元件的升温速率与降温速率是两个重要的技术指标。在无铅回流焊接工艺中，元件的升温速率与降温速率是两个重要的技术指标。由于无铅焊接的普及，制冷的重要性被日益受到重视。无铅工艺中，由于无由于无铅焊接的普及，制冷的重要性被日益受到重视。无铅工艺中，由于无铅焊锡的共相区过长，焊点表面易氧化，易产生裂痕；另一方面由于高温状铅焊锡的共相区过长，焊点表面易氧化，易产生裂痕；另一方面由于高温状态下的锡与态下的锡与PCB在冷却时两者的冷却速率不一致，会造成焊盘与在冷却时两者的冷却速率不一致，会造成焊盘与PCB板的剥板的剥离。而在强制制冷的环境下，使焊点快速脱离高温区，就可以避免上述情况离。而在强制制冷的环境下，使焊点快速脱离高温区，就可以避免上述情况的出现。就目前一些客户来看，所要求的冷却速率为的出现。就目前一些客户来看，所要求的冷却速率为3-5/S。产生裂缝产生裂缝,强度变低强度变低18焊料球焊料球l指焊点或指焊点或PCB上形成的球形颗粒。上形成的球形颗粒。在生产工艺里，如果在生产工艺里，如果PCB表面升温表面升温速度过快，焊膏内部的液态物质由速度过快，焊膏内部的液态物质由于急剧受热，体积膨胀导致爆裂溅于急剧受热，体积膨胀导致爆裂溅起锡膏，从而在起锡膏，从而在PCB上产生锡珠。上产生锡珠。此故障需要重新调校各温区参数设此故障需要重新调校各温区参数设置，让板面温度缓慢上升，从而消置，让板面温度缓慢上升，从而消除此现象。除此现象。板面产板面产生锡珠生锡珠19l另另一一方方面面，由由于于锡锡膏膏必必须须冷冷藏藏才才可可保保证证其其质质量量，所所以以当当我我们们从从冷冷柜柜中中拿拿出出锡锡膏膏后后，请请在在室室温温下下存存放放两两小小时时后后再再打打开开瓶瓶盖盖。可可防防止止空空气气中中的的水水分分结结露露溶溶于于焊焊膏膏，导导致致焊焊膏膏在在高高温温下下出出现现爆爆裂裂。如如果果焊焊料料粉粉末末或或元元件件引引脚脚、焊焊盘盘氧氧化化较较严严重重，在在焊焊接接时时由由于于浸浸润润不不够够，焊焊料料得得不不到到好好的的润湿，则会在焊点表面堆积润湿，则会在焊点表面堆积。焊点包锡焊点包锡20元件立碑元件立碑l片状贴片元件两端受力不均衡，致片状贴片元件两端受力不均衡，致使其中一端发生翘立，在生产中出使其中一端发生翘立，在生产中出现此情况的形成原因大致有以下几现此情况的形成原因大致有以下几点：点：立碑立碑21l1、印刷不良，锡膏印刷偏离：、印刷不良，锡膏印刷偏离：l由于印刷时锡膏一端印在了焊盘上，由于印刷时锡膏一端印在了焊盘上，一端却发生了偏离，在升温过程中一端却发生了偏离，在升温过程中电极两端吸收不均匀，先熔化的一电极两端吸收不均匀，先熔化的一端的表面张力大过未熔的另一端，端的表面张力大过未熔的另一端，在这种情况下，未熔一端的电极将在这种情况下，未熔一端的电极将会竖立起来。会竖立起来。l坍塌与拖尾坍塌与拖尾OKNGNGNG22l2、Chip元件两端电极大小不对称：元件两端电极大小不对称：l这种情况的出现多半是设计错误或者是来料不当，可针对具体细节作出调整。这种情况的出现多半是设计错误或者是来料不当，可针对具体细节作出调整。T元件电极大元件电极大小须一致小须一致23l3元件升温过快，两端温差过大：元件升温过快，两端温差过大：l由于元件的大小，焊盘的大小各有由于元件的大小，焊盘的大小各有差异，导致它们的升温速率和热容差异，导致它们的升温速率和热容量是不一致的，如果让它们在高温量是不一致的，如果让它们在高温下升温速度过快，会导致两端的温下升温速度过快，会导致两端的温差过大差过大;在应力作用下使升温速率慢在应力作用下使升温速率慢的一端电极竖立起来。的一端电极竖立起来。墓碑墓碑(侧立侧立)24虚焊虚焊l虚焊形成的本质是润湿不良，在实际生产中形成原因大致有下面三个原因：虚焊形成的本质是润湿不良，在实际生产中形成原因大致有下面三个原因：l1、温度低：温度低：l由于设置温度太低或其它原因造成温区温度过低，助焊剂的活性得不到释放由于设置温度太低或其它原因造成温区温度过低，助焊剂的活性得不到释放或锡膏的相变温度没有达到所造成的问题。或锡膏的相变温度没有达到所造成的问题。低温将导致低温将导致润湿不良润湿不良OK25l2、焊盘或元件引脚污染：焊盘或元件引脚污染：l如果元器件引脚或如果元器件引脚或PCB板面铜板面铜受到污染，则污染物在焊接区将会形成阻焊层，受到污染，则污染物在焊接区将会形成阻焊层，熔融的焊膏将不能对盘或元器件进行润湿，这样就会形成虚焊。熔融的焊膏将不能对盘或元器件进行润湿，这样就会形成虚焊。元件引脚元件引脚焊料焊料污染物形污染物形成阻焊层成阻焊层26l3、锡膏不良：、锡膏不良：l如果焊料成份本身不良（如焊料粉末氧化、焊剂还原性差等），在焊接时将如果焊料成份本身不良（如焊料粉末氧化、焊剂还原性差等），在焊接时将不能对焊盘与元件引脚进行浸润，达到润湿效果。不能对焊盘与元件引脚进行浸润，达到润湿效果。OKOKNG锡膏不良或温度不当导致钎接不良锡膏不良或温度不当导致钎接不良(焊料在电极表面的形状不良焊料在电极表面的形状不良)27l4、开路：、开路：l指的是焊点上焊料不足，焊缝上没有形成电气互联。一般情况下产生这种情指的是焊点上焊料不足，焊缝上没有形成电气互联。一般情况下产生这种情况是由于上工程中印刷不良所造成，炉子本身不会产生这种情况。况是由于上工程中印刷不良所造成，炉子本身不会产生这种情况。OKNG正视正视侧视侧视28桥连桥连l相邻导体之间焊料过多堆积形成的现象。其产生的原因大致有以下几点：相邻导体之间焊料过多堆积形成的现象。其产生的原因大致有以下几点：l1、前工程印刷不良：、前工程印刷不良：l印刷不良可分为印刷工艺不良和锡膏浓度不对造成印刷不良两种。因印刷不印刷不良可分为印刷工艺不良和锡膏浓度不对造成印刷不良两种。因印刷不良造成的拖尾是连焊形成的主要因素。良造成的拖尾是连焊形成的主要因素。印刷不良导致印刷不良导致高密度引脚短路高密度引脚短路29l2、设定温度不正确：设定温度不正确：l生产中预热升温过慢会造成助焊剂预热时间过长而挥发殆尽，在焊接区会因生产中预热升温过慢会造成助焊剂预热时间过长而挥发殆尽，在焊接区会因为助焊剂活性不足而造成连焊。过高的温度会造成助焊剂焦化失去活性而形为助焊剂活性不足而造成连焊。过高的温度会造成助焊剂焦化失去活性而形成焊接不良或焊料氧化严重而表面张力变大，容易向下塌陷而与相邻焊点连成焊接不良或焊料氧化严重而表面张力变大，容易向下塌陷而与相邻焊点连接产生桥连。接产生桥连。超高温超高温,助焊剂焦化助焊剂焦化标准锡膏活化温度区线标准锡膏活化温度区线温温度度时间时间正常正常正常正常不良不良不良不良30元件错位元件错位l焊接品质上出现此类情况的可能性焊接品质上出现此类情况的可能性大致有如下几点：大致有如下几点：l1、锡膏品质差，粘性不足。锡膏品质差，粘性不足。l由于锡膏的粘性不足，当生产中处由于锡膏的粘性不足，当生产中处于强风对流环境下的小元器件会因于强风对流环境下的小元器件会因为质量过轻而产生位置偏移，检查为质量过轻而产生位置偏移，检查前务请判断是否有上工程贴片错位。前务请判断是否有上工程贴片错位。偏位严重偏位严重31l2、机械振动过大。机械振动过大。l当元器件附于焊盘进入炉体后，在整个焊接过程中元件所受的当元器件附于焊盘进入炉体后，在整个焊接过程中元件所受的粘附力和热风粘附力和热风的冲击力处于不平衡的冲击力处于不平衡会产生错位。一般来讲机械振动的产生可由上工程贴片会产生错位。一般来讲机械振动的产生可由上工程贴片机和炉体本身产生，而炉体机械振动的产生可能是链条运输不稳或风机的风机和炉体本身产生，而炉体机械振动的产生可能是链条运输不稳或风机的风速过大造成的。在今后的速过大造成的。在今后的SMT工艺中，由于元件的微型化趋向，大风量回流工艺中，由于元件的微型化趋向，大风量回流焊接工艺将面临严格的挑战。焊接工艺将面临严格的挑战。多为贴装导致多为贴装导致32封装体起泡或开裂封装体起泡或开裂l此情况的出现主要是封装体在保管过程中受潮。当受潮的封装体在过炉时，此情况的出现主要是封装体在保管过程中受潮。当受潮的封装体在过炉时，内部的水分因受热膨胀而产生气体，气体从内部释放出来的过程便会在封装内部的水分因受热膨胀而产生气体，气体从内部释放出来的过程便会在封装体表面起泡或开裂。体表面起泡或开裂。不良的产生是元件本体受潮所引起的不良的产生是元件本体受潮所引起的,元器件的储存直接影响焊接的品质元器件的储存直接影响焊接的品质起泡、开裂起泡、开裂