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德赛西威:浅析SMT焊接质量的主要影响因素和改善措施
材料来源:SMT CHINA公众微信平台           录入时间:2016/10/8 10:24:27


(本文精选自《SMT China表面组装技术》杂志2016年8/9月刊技术专题,版权所有,未经书面同意不得转载,违者必究!)

SMT工艺作为电子组装的核心工艺,其焊接质量的好坏直接影响产品的整体质量和生产成本,因此,改善SMT焊接质量,减少客户投诉,能提高公司产品的竞争力。本文结合作者多年的SMT生产实践经验,简要分析物料、PCB焊盘设计、锡膏印刷、元件贴装、回流焊接等方面对SMT焊接质量的影响,并提出相应的预防和改善措施。

引言
随着经济和科学技术的发展,人们对电子产品的要求也越来越高,既要能满足多功能、小型化、高密度、高性能的要求,同时还需要有良好的产品品质。有些客户还提出了零缺陷零维修的要求。因此,对于SMT行业来说,优质的焊接质量是产品的立足之本,是产品与别人竞争的资本和筹码。

 

在实际生产过程中,焊接缺陷集中体现在回流焊接完成阶段,但此时出现的焊接问题并不完全是由回流焊工艺造成的。因为SMT焊接质量除了与回流焊工艺(温度曲线)有直接关系外,还与PCB焊盘的可制造性设计、钢网设计、元件和PCB焊盘可焊性、生产设备状态、锡膏质量,以及每道工序的工艺参数和操作人员的操作技能有着密切关系。[1] 图1为SMT的生产流程图。

下面根据一般SMT的生产流程,以鱼骨图的方法找出影响焊接质量的主要影响因素。图2 是焊接不良鱼骨图。

 

物料

物料作为SMT贴装的重要组成元素之一,其质量和性能直接影响回流焊接质量,具体需注意以下几个方面:

锡膏是回流焊工艺必需的材料,它是由合金粉末(颗粒)与糊状助焊剂(松香、稀释剂、稳定剂等)载体均匀混合而成的膏状焊料。其中合金颗粒是形成焊点的主要成分;助焊剂则是去除焊接表面的氧化层,提高润湿性,是确保锡膏质量的关键材料。锡膏就重量而言,一般80%~90%是金属合金,就体积而言,金属与焊剂各占50%。

保证锡膏的质量主要从存储和使用两个方面来体现,锡膏一般贮存在0℃~10℃之间(或按厂家要求贮存)。使用方面,锡膏的使用环境一般要求SMT车间的温度为25±3℃,湿度为:50±10%(与锡膏的特性有关),使用时要按“先进先出”的原则,并做好取用记录,保证回温时间大于四小时,使用前需进行充分的搅拌,使其粘度具有优良的印刷性和脱模性。添加完锡膏后应立即盖好锡膏罐的内外盖子,印刷后确保在2小时以内完成回流焊接。

不同硬度材质和形状的刮刀对印刷质量有一定的影响,一般使用镀镍的钢刮刀,60度的刮刀使用较普遍。如有通孔元器件建议使用45度的刮刀,可以增加通孔元件的锡量。

在印刷高密度、窄间距产品时,印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会影响锡膏印刷的稳定性。

  1. 锡膏质量

    • 刮刀

    • 设备精度

    • 根据所使用的锡膏推荐的温度曲线进行设置。锡膏的成分决定了其活化温度及熔点。

    • 根据热敏感元件和贵重元件的热性能参数,还要考虑特殊元器件的最高焊接温度等限制。

    • 根据PCB板材、尺寸大小、厚度和重量来设定。

    • 根据回流炉结构和温区长度来设定,不同的回流炉要设定不同的温度曲线。

  2. 锡膏质量

    • 刮刀

    • 设备精度

    • 根据所使用的锡膏推荐的温度曲线进行设置。锡膏的成分决定了其活化温度及熔点。

    • 根据热敏感元件和贵重元件的热性能参数,还要考虑特殊元器件的最高焊接温度等限制。

    • 根据PCB板材、尺寸大小、厚度和重量来设定。

    • 根据回流炉结构和温区长度来设定,不同的回流炉要设定不同的温度曲线。


总结

影响SMT焊接质量的影响因素有很多,如元器件可焊性、PCB质量、PCB焊盘设计、锡膏质量、印制电路板的加工质量、SMT生产设备状况、SMT每道工序的工艺参数,以及操作人员的操作技能等都有密切的关系。其中,元器件和PCB及锡膏质量与PCB设计是保证回流焊质量的基础,因为这些问题导致的焊接缺陷在生产过程中,通过工艺方法是很难甚至是无法解决的。因此,要提高和保证良好的焊接质量,前提是需要控制好来料质量和良好的PCB焊盘设计,对锡膏印刷、贴装、回流焊的每道工序的工艺参数进行管控和优化,并制定完善的生产工艺流程。(SMTC@ACT)

 

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SMTChina表面组装技术》是针对中国电子制造业出版的技术类杂志,用简体中文出版。为满足中国电子制造业对技术信息的需要,本刊报道表面贴装电路板在设计、组装和测试时所需材料、元件、设备和方法的最新动态、技术发展及产业趋势分析,帮助读者解决他们遇到的问题。本刊的读者是电子制造产业界的技术管理人员、技术经理、工艺工程师、科学研究人员、从事开发和制造的专业人士。
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