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1、2019/9/4,1,焊锡膏技术培训,Loctite China electronics Michael Ma,2019/9/4,2,内容,基础知识 锡粉合金 助焊剂介质 流变特性 工艺 网板印刷 回流焊接 故障分析 乐泰产品介绍,2019/9/4,3,SMT工艺流程1,PCB,焊盘,2019/9/4,4,2施焊锡膏,施焊锡膏,2019/9/4,5,3贴片,2019/9/4,6,4回流焊,Heat,Heat,2019/9/4,7,5形成焊点,Solder fillets,2019/9/4,8,对焊锡膏的要求,流变性及活性在有效期内保持稳定. 印刷时有良好的触变性. 开放使用寿命长并保持良好的湿
2、强度 贴片和回流时坍塌小. 有足够的活性润湿元器件及焊盘. 残留物特性稳定.,2019/9/4,9,焊 锡 膏 基 础 知 识,锡 膏 主 要 成 分 锡 粉 颗 粒 金 属 ( 合 金 ) 助 焊 剂 介 质 活 性 剂 松 香, 树 脂 粘 度 调 整 剂 溶 剂,2019/9/4,10,焊锡膏产品描述,e.g. SN62 RP11 ABS 89.5 500g,合 金 型 号,介 质 型 号,吸 粉 颗 粒 尺 寸 代 号,金 属 含 量,包 装 大 小,2019/9/4,11,锡粉要求,合金配比稳定一致. 尺寸分布稳定一致. 锡粉外形稳定一致(一般为球形) 氧化程度低(表面污染程度低),
3、2019/9/4,12,锡珠测试,Reflow,Printed paste deposit,Flux residues,Single solder balls,2019/9/4,13,锡粉尺寸分布,45-20 microns = AGS,2019/9/4,14,球形锡粉颗粒,Width,Length,球形长/宽比 1.5 Multicore规格：球形颗粒 = 95% minimum,2019/9/4,15,非球形锡粉颗粒,Distorted Spheres,“Dog bones” or irregular,2019/9/4,16,使用小颗粒锡粉,优点 提高细间距焊盘的印刷性能 提高耐坍塌性能
4、提高湿强度 增加润湿/活化面积 局限 锡粉颗粒被氧化的几率增加 锡珠缺陷的发生几率增加,2019/9/4,17,锡粉颗粒与印刷能力,2019/9/4,18,助焊剂介质的功能,成功焊接的保障. 锡粉颗粒的载体. 提供合适的流变性和湿强度. 清洁焊接表面. 去除焊接表面及锡粉颗粒的氧化层. 在焊接点表面形成保护层. 形成安全的残留物层.,2019/9/4,19,助焊剂介质的组成,天然树脂(Rosin) /合成松香(Resin) 溶剂(Solvents) 活性剂(Activators) 增稠剂(Rheology modifiers) 树脂/松香+活性剂+增稠剂=固体含量,2019/9/4,20,增稠
5、剂(Gelling Agents),提供触变性(thixotropy),抗垂流性 增强抗坍塌性能 增强锡膏的假塑性,2019/9/4,21,流 变 性,2019/9/4,22,牛顿型液体,粘度不受时间和剪切力影响,t or s-1,2019/9/4,23,触变性液体,在一定的剪切速率下，粘度随着时间而降低,t,2019/9/4,24,典型的焊锡膏粘度曲线,2019/9/4,25,操作窗口,2019/9/4,26,焊 锡 膏 印 刷 工 艺,孔板印刷,压力,速度,间隙 (接触),孔板印刷,速度,滚动,孔板印刷,脱板速度,脱板,2019/9/4,30,印刷主要参数,刮刀速度 刮刀压力 印刷间隙 脱
6、模速度 网板自动清洁频率 温度 & 湿度,2019/9/4,31,焊锡膏特性,滚动： Roll 脱板： Drop-off 网板寿命： Stencil-life 间隔寿命： Abandon time 印刷速度： Speed,2019/9/4,32,印刷间隔后网孔堵塞,助焊剂残留干化,2019/9/4,33,刮 刀,金 属 硅 橡 胶 聚 氨 酯,2019/9/4,34,刮刀,2019/9/4,35,印刷基本设置,平行度(Parallel) PCB 与网板接触(contact) 将网板刮干净的最小压力即可，取决于 刮刀速度 焊锡膏流变性和新鲜度 刮刀类型,角度和锋利程度 刮刀速度优化设置,2019
7、/9/4,36,网板/钢板材料,材料 黄铜(Brass) 不锈钢(Stainless Steel) 镍(Nickel) 无论何种材料，都必须张紧,开孔方式 化学蚀刻 激光开孔 电铸法 开孔必须比焊盘小10% 左右,2019/9/4,37,化学蚀刻开孔的潜在问题,凸起,上下面错位,2019/9/4,38,激光开孔和电铸型开孔,激光开孔能形成锥形孔,电铸法形成有唇缘的锥形孔,2019/9/4,39,良好印刷工艺的正确操作,每次添加小量锡膏于网板(约15mm滚动直径) 自动清洁底部 保持刮刀锋利 使用塑料器具进行搅拌 收工后彻底清洁网孔,2019/9/4,40,印刷工艺设置,平行度 接触式印刷 PC
8、B支撑 定位 刮刀锋利 优化设置印刷速度 使用将网板刮干净的最小压力,2019/9/4,41,常见印刷故障,印刷压力过高 锡膏成形有缺口, 助焊剂外溢 印刷压力过低 网板刮不干净,脱模效果差, 印刷精度差 印刷速度过快 锡膏不滚动, 网孔填充不良, 锡膏漏印或缺损,2019/9/4,42,常见印刷故障,印刷速度过低 锡膏外溢,网板底部清洁频率提高 PCB/网板对位不良 锡珠,短路,立碑 网板松弛 - 张力过低 PCB与网板间密封不良,搭桥, 锡膏成形不良,锡膏移位污染,2019/9/4,43,常见印刷故障,网板损坏变形 密封不良,搭桥 网板底部清洁不利 锡珠,短路 脱模速度设置不佳 锡膏在焊盘
9、上拖尾, 脱模不良,锡膏成形不良,2019/9/4,44,常见印刷故障,PCB与网板有间隙 密封不良,锡膏成形不良 环境条件 温度过低：影响滚动特性 温度过高：锡膏坍塌/外溢 吸潮 印刷间隔时间过长 网孔堵塞,印刷不完全,2019/9/4,45,焊 锡 膏 回 流 工 艺,2019/9/4,46,焊锡膏回流工艺,真正完成焊接 通常使用回流炉 红外式回流炉或热风式回流炉 空气或氮气环境 回流温度曲线特别关键,2019/9/4,47,典型锡膏回流焊曲线,2019/9/4,48,回流焊曲线,2019/9/4,49,助焊剂在回流中的功能,去除氧化层或其它污染 提供润湿和延展 保护熔融态的焊锡避免再氧化
10、,2019/9/4,50,预热保温段对助焊剂的影响,Pre-heat,锡粉被包裹在 助焊剂介质内,溶剂挥发,锡粉被树脂保护,2019/9/4,51,典型回流焊炉设置,第一升温区: 常温-100C, 溶剂挥发,升温速率2-3C /秒 预热区: 100-150C,活化助焊剂,70-120 秒 第二升温区:150-183C,分解氧化物,30-50秒 回流焊区:183-212-183C,焊接完成,50-70秒 冷却段: 183C-常温,形成焊点,降温速率4C/秒,2019/9/4,52,潜 在 问 题,2019/9/4,53,回流焊常见故障,焊盘外锡球 元器件中部锡珠 立碑 细间距搭桥/短路 焊接点开
11、路 焊点表面粗糙不光滑,2019/9/4,54,焊盘外锡球,2019/9/4,55,焊盘外锡球,原因 印刷错位 锡膏热崩塌 锡膏被氧化,解决方案 调整印刷工艺 调整回流焊曲线，换锡膏。 保证锡膏新鲜度,2019/9/4,56,元器件中部锡珠,2019/9/4,57,元器件中部锡珠,2019/9/4,58,元器件中部锡珠解决方案,PCB设计 改变焊盘尺寸/外形 降低网板厚度,工艺 减小贴片高度 调整预热保温段时间,2019/9/4,59,开孔设计,10 - 20% smaller than lands,“Home plates”, etc,but half pitch for ICs etc,2
12、019/9/4,60,改变开孔设计,D-Shape or triangular pads rather than square or rectangular,2019/9/4,61,搭桥,通常发生于细间距QFP引脚 通常原因为焊锡膏外溢或锡膏成形对位不良,2019/9/4,62,搭桥原因,过量锡膏崩塌 印膏过厚 元器件放置压力过高 锡膏印刷效果不良 锡膏在钢板下方未清洁,2019/9/4,63,搭桥解决方案,减小网板厚度 使用小开孔 -注意避免开孔堵塞 提高网板底部清洁频率 校准印刷位置,2019/9/4,64,立碑,2019/9/4,65,立碑原因,焊盘之间温度差异过大 焊盘或元器件引脚可焊
13、性差异 焊盘之间印膏量不同 元器件放置有所偏差 焊盘设计/PCB板设计不当 回流曲线不佳,2019/9/4,66,立碑解决方案,调整贴片机精度 调整预热保温段 使用低活性助焊剂介质 空气回流 使用防立碑合金,2019/9/4,67,防立碑合金,优点 消除或减少立碑发生几率 适合细间距印刷,局限 焊接点外观粗糙 表面积增大 易氧化 -锡珠 储存稳定性 在板吸潮,2019/9/4,68,焊接点开路,2019/9/4,69,焊接点开路,原因 元器件引脚损坏/平整度不良 可焊性不良 助焊剂活性不足,解决方案 更换原材料 更换元器件 选用高活性或高固体含量的助焊剂,2019/9/4,70,良好回流工艺的
14、正确操作,冷藏储存(2-8C) 足够回温时间(4小时) 控制操作环境(20-30 C and 40-60 RH) 使用塑料器具 及时报废 不得混用,2019/9/4,71,Multicore 现有免清洗产品介绍,2019/9/4,72,RM92,老产品 QQ-S RMA 型 固体含量高 - 工艺操作窗口宽 免清洗/可清洗残留 符合 IPC, Bellcore and J-STD腐蚀实验和SIR测试,2019/9/4,73,RM92,优点 经久可靠 操作窗口宽 湿强度高 有效期长达12个月,局限 开放寿命较短 不能高速印刷,2019/9/4,74,NC62 特性,中等活性 IPC ROLO级 透
15、明低残留 10 - 50mm/s 印刷速度,2019/9/4,75,NC62,优点 残留美观 湿强度高 开放寿命和印刷间隔时间长,局限 固体含量低 -操作窗口较窄 印刷速度不够快 印刷后锡膏成形边缘不尖锐,2019/9/4,76,RP11 特性,以RP10为基础 -改变溶剂体系,延长开放寿命 60% 固体含量：操作窗口宽 IPC L type 印刷速度 20 - 150mm/s 符合IPC, Bellcore, J-STD相关要求,2019/9/4,77,RP11,优点 高活性 - 适用于可焊性差的表面 高速印刷表现出色 操作窗口宽 印刷间隔时间长 开放寿命和湿强度保持时间长 抗热坍塌性能佳,局限 对吸潮敏感 对温度敏感,粘度随温度上升明显,2019/9/4,78,RP15 特性,高速印刷
