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回流焊工藝

無鉛回流焊接的特點和對策

發布時間:2020-01-17  新聞來源:

无铅回流焊的整体工程与有铅回焊差异不大,不同者是无铅锡膏熔点上升、焊性变差、空洞立碑增多、容易爆板、湿敏封件更易受害等烦恼,所以无铅回流焊工藝必须要重新面对。影响回流焊质量最大的原因只有:锡膏本身、印刷参数以及回流焊炉质量与回流焊曲线选定等四大关键。掌握良好者八成问题都可以解决。回流焊厂家广晟德这里分享一下无铅回流焊接的特点和工艺对策。无铅回流焊机
一、無鉛回流焊接和焊點的主要特點

1、無鉛焊接的主要特點

a、高溫、熔點比傳統有鉛共晶焊料高34℃左右。

b、表面張力大、潤濕性差。

c、工藝窗口小,質量控制難度大。

2、無鉛焊點的特點

a、浸潤性差,擴展性差。

b、無鉛焊點外觀粗糙。傳統的檢驗標准與AOI需要升級。

c、無鉛焊點中氣孔較多,尤其有鉛焊端與無鉛焊料混用時,焊端(球)上的有鉛焊料先熔,覆蓋焊盤,助焊劑排不出去,造成氣孔。但氣孔不影響機械強度。

d、缺陷多-由于浸潤性差,使自定位效應減弱。

無鉛焊點外觀粗糙、氣孔多、潤濕角大、沒有半月形,由于無鉛焊點外觀與有鉛焊點有較明顯的不同,如果有原來有鉛的檢驗標准衡量,甚至可以認爲是不合格的,但對于一般要求的民用電子産品這些不影響使用質量。因此要說服客戶理解,這是因爲無鉛焊接潤濕性差造成的。隨著無鉛技術的深入和發展,由于助焊劑的改進以及工藝的進步,無鉛焊點的粗糙外觀已經有了一些改觀,相信以後會有更好的進步。

二、從回流焊溫度曲線分析無鉛焊接的特點與對策

无铅回流焊温度曲线


通過對有鉛和無鉛溫度曲線的比較分析無鉛焊接的特點及對策:

1、在升温区,有铅焊接从25℃升到100℃sec只需要60-90sec;而无铅焊接从25℃升到110℃需要100-200 sec,其升温时间比有铅要延长一倍,当多层板、大板以及有大热容量元器件的复杂印制电路板时,为了使整个PCB温度均匀,减小PCB及大小元器件的温差Δt,无铅焊接需要缓慢升温。由此可以看出无铅焊接要求焊接设备升温、预热区长度要加长。

2、在快速升溫區,(助焊劑浸潤區),有鉛焊接從150℃升到183℃,升溫33℃,可允許在30-60sec之間完成,其升溫速率爲0.55-1℃/sec;而無鉛焊接從150℃升到217℃,升溫67℃,只允許在50-70sec之間完成,其升溫速率爲0.96-1.34℃/sec,要求升溫速率比有鉛高30%左右,溫度越高升溫越困難,如果升溫速率提不上去,長時間處在高溫下會使焊膏中助焊劑提前結束活化反應,嚴重時會PCB焊盤,元件引腳和焊膏中的焊料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良。爲了提高助焊劑浸潤區的升溫斜率,應增加回流區的數目或提高加熱功率。由于高溫和浸潤性差,要求提高焊膏中助焊劑的活動化溫度和活性。

3、再看回流區,有鉛的峰值溫度爲210-230℃,無鉛的峰值溫度爲235-245℃,由于FR-4基材PCB的極限溫度爲240℃,由此可以看出有鉛焊接時,允許有30℃的波動範圍,工藝窗口比較寬松;而無鉛焊接時,只允許有5℃的波動範圍,工藝窗口非常窄。如果PCB表面溫度是均勻的,那麽實際工藝允許有5℃的誤差。假若PCB表面有溫度誤差Δt>5℃,那麽PCB某處已超過FR-4基材PCB的極限溫度240℃,會損壞PCB。這個例孖僅僅適合簡單産品,對于有大熱容量的複雜産品。可能需要260℃才能焊好。因此FR-4基材PCB就不能滿足要求了。

在实际回流焊中,在同一块PCB上,由于不同位置铜的分布面积不同,不同位置上元器件的大小、元器件密集程度不同,因此PCB表面的温度是不均匀的。回流焊时如果最小峰值温度为235℃,最大峰值温度取决于板面的温差Δt,它取决于板的尺寸、厚度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容量。拥有大而复杂元件(如CBGA、CCGA等)的大、厚印制板,典型Δt高达20-25℃。为了减小PCB 表面的Δt,满足微小的无铅工艺窗口。再流焊炉的热容量和横向温差也是保证无铅焊接质量很重要的因素。一般要求再流焊炉横向温差<2℃,为了减小炉子横向温差Δt,除了采取更好的炉体保温措施,还可采用对导轨加热的方法。因为导轨容易散热,一般在靠近导轨处的温度箭微低一些。由于无铅比有铅的熔点高34℃,因此要求无铅焊接设备耐高温,抗腐蚀。对于大尺寸的PCB要求设备的导轨增加中间支撑。

4、在冷卻區,由于回流區的峰值溫度高,爲了防止由于焊點冷卻凝固時間長,造成焊點結晶顆粒長大;另外,加速冷卻可以防止産生偏析,避免枝狀結晶的形成,因此要求焊接設備增加冷卻裝置,使焊點快速降溫。
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