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1、英制(inch)公制(mm)长(L)(mm)宽(W)(mm)高(mm)a(mm)b(mm)020106030.600.050.300.050.230.050.100.050.150.05040210051.000.100.500.100.300.100.200.100.250.10060316081.600.150.800.150.400.100.300.200.300.20080520122.000.201.250.150.500.100.400.200.400.20120632163.200.201.600.150.550.100.500.200.500.20121032253.200.2
2、02.500.200.550.100.500.200.500.20181248324.500.203.200.200.550.100.500.200.500.20201050255.000.202.500.200.550.100.600.200.600.20251264326.400.203.200.200.550.100.600.200.600.201 .OmmxO.Smrn 尺寸肱片电咀番1 005(0402)表1表向组裳件的纽装方丸卜i； -期科鉛构电路菇極兀弱ft特紙单比眄爲单 iklFCB農卤纽谯匚薪 伴&遽孔元杵世貼眉抽.L邑简临， 坦装瓷度低单 iblPCB同I：尢砧肓順.1茗较
3、复菇. 爼喊密度丽3SMD - ITHC 都 fl-Ai inT :刊上代-PCB同上亢和厂社.1呂较如杂.斗混IHC- A：i： -A B网山舶WD4R.jnPCB同上THC PSMC/SLID/IPCB；iiJ !.1IJ5沥单五S iJh爼苦flj1 ；：hFCB 陶瓷妝戒表血血装1】艺简单,适合小型化的电押组装6m 装取面总、llU FCB 陶淹基按廳也血装 朮器件術密瘦藩型k1 无铅工艺介绍1.1 SMT 组装方式SMT 的组装方式及其工艺流程主要取决于表面组件 SMA(Surface Mount Assemblys) 的类型、使用的元件种 类和组装设备条件。大体上可以分为单面混装、
4、双面混装和全表面组装 3 种类型 6种组装方式，如表 1所 列1。1.2 组装工艺流程目前，表 1中的 4和6为当前组装方式的主流，在此只介绍这两种工艺流程1(1) SMIC和THC混合组装在A面，SMC/SMD组装在B面，如图1所示。(2) 双表面组装工艺流程如图 2 所示。囲1站丨和口【门昆犠在価,SMC/SMP组装在E向2 再流焊接技术通用要求再流焊又称回流焊，焊接可接受标准参照 IPC-A-610-D 。他具有波峰焊接所没有的特点：热冲击小、焊料 可控、自对中效应、局部回流和焊料成分稳定的特性。回流焊接的关键就是回流曲线的控制，随着无铅化的发展，作为无铅回流的最佳焊料是Sn3.9Ag0
5、.6Cu0.2, 它与传统焊料相比,在可制造性方面存在两大弊端。(1) 熔点偏高，约217C,完全熔化温度为235因此，必须提高制造过程温度,它将导致一系列不良后果。(2) 润湿性能稍差,共晶焊料的可扩散范围为 93%的话,无铅焊料为 73%77%。某实验证明在同样的 PCB 焊盘 条件下，两种焊料的润湿角有明显的差别:Sn/Pn为11.1b,Sn/Ag/Cu为33.9b2。2.1 适用于无铅焊料的温度曲线采用Sn/Pb共晶焊料的典型回流曲线通常分4个阶段，升温、保温、回流和冷却。保温阶段的温度为(15010)C, 回流阶段的温度在183C以上最高峰值上升30C40C。而无铅焊料的金属熔点明显
6、升高，使经过长期生产 实践考验的最佳工艺参数受到挑战。因此,针对无铅焊料,很多研究推荐下列两种类型的温度曲线311。(1) 梯形温度曲线345这种曲线称为梯形温度曲线，它的主要特点延长了回流区的峰值时间，使焊件在液相线以上的时间(TAL)从传 统的40s60s，延长到60s90s，在回流焊的峰值温度处要保持30s60s时间。图3是日本某几所大学联合设 计的梯形温度曲线,它在回流区的时间为90s，峰值温度为230C240C,峰值处的保持时间为60s。 采用梯形曲线的效果是:(a) 在高温处保持足够时间，使热容量差异较大的元器件达到热平衡，减少BGA焊点的空洞现象。(b) 由于延长了无铅焊料的液态
7、时间，有利于克服无铅焊料润湿性能下降的弱点。(2) 渐升式温度曲线 渐升式温度曲线如图 4所示67。这种曲线称为：“帐篷式”或“三角形式”。它的主要特点是取消了保温阶段，焊件从室温缓慢上升到峰值，从而 延长了升温时间,使升温速率可下降到0.8C/S2C/s,但总的工艺时间却不延长(相反可适当缩短)。当然，采 用这种温度曲线是有前提的，它必须使用具有良好热传递性能的回流炉，才能使焊件在到达峰值温度时，其 表面的温差符合要求3。采用渐升式温度曲线的效果是3:(1) 在不增加总时间的前提下，延长升温时间，从而避免因升温速率过快造成元器件的损伤;(2) 由于温度是线形上升，容易控制，工艺可重复性好;(
8、3) 由于升温缓慢，使PCB板面温差QT)减小，有利于克服无铅焊料导致工艺窗减小的不良因素；(4) 在采用助焊剂激化温度与无铅合金相匹配的焊膏前提下，可改善可焊性和获得光亮的焊点;(5) 与传统回流炉相比，能源消耗降低，维修比较简单。当然，选用何种温度曲线，主要应根据无铅焊膏的金属成分的熔点、助焊剂的活性温度、回流炉的结构及功能 和焊接对象的热容量等具体情况，其最终目的是在不损坏PCB及元器件的前提下获得可靠的焊接质量。 2.2无铅对回流设备的要求无铅化的实施，由于无铅焊料的可润湿性和表面光泽度差，典型的无铅焊料Sn3.9Ag0.6Cu0.2的熔点比Sn/Pb共晶焊料高37C，回流时的峰值温度
9、达到255C260C，给回流设备带来了要求。(1) 增加温区5 由于无铅焊料的特点,使回流焊工艺温度必须升高,但升高的程度要受到诸多因数的制约,如:助焊剂的活性温 度及持续时间、PCB的玻璃体转变温度(Tg)、元器件的极限温度和焊点的金属间化合物的增厚等。 因此,焊件在通过回流炉的整个过程中,对其表面温度变化的控制比传统的要求更高,因此无铅制造的回流炉 温区数量应多于传统的炉子。其理由是:(a)温区越多越有利于各段温度的灵活设定和精确控制,能使温度曲线 的轮廓达到更准确更接近理想设定的要求；(b)温区多，可更好地满足温度上升和下降速率的要求。(2) 良好的热传导性能(3) 氮气保护8Andy
10、为证明惰性氛围对无铅焊接的效果2，对两种氛围的焊点进行比较5，在大气下焊接的焊点有暗褐 色的残留物，焊点是凹凸不平，显示未完全润湿的形貌如图5(a)所示，而在同样的焊接条件下,周围改用氮气 保护，则焊点周围的残留物呈无色，润湿状况明显改善，使灰暗的无铅焊点变得光滑明亮图5(b)所示。同 时,Andy的实验也证明，在大气氛围下，将回流温度从230C升高到250C，对改善可焊性并无效果，只有 惰性气体氛围才是改善可焊性的有效措施。圈、空宅和氮气下垢点比较3 对钢板开口设计要求在 SMT 制程中有铅焊接和无铅焊接，在开网板开口时存在差异。针对无铅锡膏流动性较差，相比较而言 无铅焊接制程的 SMT 网
11、板开口面积比有铅焊接制程的 SMT 网板开口面积大。一般而言，针对有铅焊料， 网板开口的宽厚比1.5，面积比0.66；而对于无铅焊料，网板开口的宽厚比1.6，面积比0.71，具体元 器件开口大小请参考相关设计准则。例如：4 粘胶剂的应用为了在回流焊接时候，防止元器件的脱落，在进行贴片前先点胶，由于在回流焊接时，焊料融化时的表面 张力，对于引脚多的QFP、BGA等不会脱落，其余的重量大、引脚少的元器件必须点胶。4.1 粘胶剂的性能要求9在实际使用的过程中，对粘胶剂工艺的要求为：(1)未固化的粘胶剂必须有足够的粘接湿强度，可以将安装好的组件固定在原位上不会产生移动。(2)固化后的粘胶剂必须有足够的
12、粘接强度，在储存、搬运和回流焊接中可以将组装好的组件固定在电路板 上而不至于脱落(固化后在260C左右，5s内，粘接强度要求至少保持2N)。(3) 焊接后残余粘接剂不影响电路，不腐蚀电路基板及元器件。4.2 点胶方法 点胶的主要方法包括：针式转移、注射法和模板印刷。他们各个的优却点和适应范围见参考文献1。基扳表面翟旳图X环氧树脂固化温度曲线5 贴片、固化及回流焊接贴片可以使用高速贴片机和通用贴片机进行SMC/SMD和IC的贴装。不同等级的粘胶剂其固化温度和时间 不完全相同，即使同种粘胶剂所采用的固化温度不同其相应的固化时间也不相同。图 8为环氧树脂固化温 度曲线，环氧树脂粘胶剂加温固化，最低温
13、度为80C,通常取110C160C,时间为15min, 般在150C 下保持90s或者在125C下保持3min,便能完全固化9。回流焊接比较重要的技术环节，必须首先确定工 艺参数，设置回流炉温度，确定回流焊接温度曲线并进行试产。检测达到预期目标时再进行规模生产。6 再流焊接工艺发展趋势随着电子封装技术的不断发展， CSP 等一系列小型化、微型化芯片的出现和组装高密度的要求，回流焊接 技术将得到越来越多的重视和利用。无铅化过程中，无铅工艺在实际应用中应该避免两种倾向，一是将无 铅替代工作简单化，二是将无铅替换工作神秘化10。随着无铅焊料技术的发展，无铅回流工艺将得到发 展。随着SMT技术的发展，传统的目检、镜检已经远远不能满足检验的要求，因此引进SMT检测设备也 应该在考虑范围之内。7 结论正如本文一开始所述， 2006 年7 月1 日早已经过去，无铅化已经普及开来，但是针对无铅必须有相应的 组装工艺，本文基于此目的对SMT无铅再流工艺技术进行了探讨，本意是给准备涉及SMT行业的工程技 术人员介绍有关的素材和一般设计准则。由于笔者的水平和掌握的资料有限，肯定是不很完全的，有遗漏 和不妥之处，请读者给予批评指正。同时本文引用和参考了许多学者的文献资料，在此一并致谢。参考文献
