免清洗工艺介绍.doc

摘要：免清洗工艺技术广泛地应用于表面组装件中，是当今最流行的制造工艺技术之一。本文以一种通讯电子产品的制作为例，首先简要介绍这个表面组装件的制作工艺流程，然后，详细阐述免清洗工艺技术及其应用。关键词：免清洗；工艺技术；制作 No-Clean Technology of The Surface Mount AssemblyManufacturing ProcessXU Da-linSONG Xiang-huiZHANG LingThe 716th Research Institute of CSSC,Lianyungang222006,ChinaAbstract:No-clean technology is one of the most popular technology in the world that is widely used in the surface mount assembly (SMA).Taking one communication electronic product as an example,its manufacturing process is introduced briefly,then,the no-clean technology and its application are expounded.Key words:No-clean;Technology;Manufacture电子产品的生产加工都要经过焊接工艺。焊接要用到助焊剂或含有助焊剂的焊膏等焊料。一般说来，我们可以把助焊剂分为以下三大类：(3)免清洗型助焊剂的物理化学作用是：辅助热传导，去除金属表面和焊料本身的氧化物或其它污染，浸润被焊接的金属的表面，覆盖在高温焊料表面，保护金属表面不再氧化和减少熔融焊料的表面张力，促进焊料扩展和流动，提高焊接质量。但是，焊接后，助焊剂的残留物还存在一些不良影响，见下页表1。表1焊剂剩余物的影响1 类型影响的内容基板可靠性劣化金属与离子剩余物和水分等反应，发生迁移；基板表面绝缘下降，出现漏电；腐蚀基板电路。元器件劣化焊剂剩余物粘附在开关和电位器上，导致接触不良；焊剂剩余物粘附在接插件上，导致接触不良。外观不良焊剂剩余物粘附尘埃，致使外观不良；引线上沾上杂物，易导致短路。其它焊剂剩余物粘附在测试探针上，导致接触不良；与焊锡球混在一起，去除焊锡球困难。 由于这些不良影响，对于高可靠性的电子产品，就要求焊后进行清洗。最有效的清洗是采用CFC清洗剂来清洗，但是，用CFC清洗增加了成本、人力和生产周期，同时CFC破坏臭氧层而被禁用。因此，我们必须开发应用免清洗工艺技术，使焊后的电路组件上不留或少留焊剂残渣。免清洗工艺技术的益处是：(1)减少了生产工艺流程；(2)降低了生产成本；(3)缩短了生产周期；(4)解决了传统松香型助焊剂所产生的不良影响；(5)保护了环境。 1SMA的制作工艺流程SMA可以分为三种组装类型：(1)全表面组装；(2)单面混装；(3)双面混装。我们生产的SMA是通讯电子产品，PCB的尺寸为380mm270mm，共有贴装IC72个，贴装RC、SOT等872个，插装元件165个。根据此产品的生产要求，采用了双面混装组装工艺，其工艺流程如图1所示：图1一种通讯电子SMA生产工艺流程从工艺流程图上可以看出，这种通讯电子产品的生产采用了免清洗工艺技术：即生产过程中应用了免清洗焊膏和免清洗助焊剂，使得SMA无须经过清洗工艺。2免清洗焊膏的应用2.1免清洗焊膏的类型免清洗焊膏是由合金粉末和焊剂系统均匀混合而成的膏状体。合金粉末的主要材料是Sn-Pb、Sn-Pb-Ag等，焊剂系统包括焊剂、粘结剂、活化剂、溶剂和触变剂。按其所含的焊剂系统不同可分：(1)高活性无卤化物免清洗焊膏；(2)低卤化物、低气味免清洗焊膏。2.2免清洗焊膏的选择焊膏的选择要依据所生产的SMA中的元器件的种类、脚间距、采用的模板、生产工艺等情况进行，原则如下：(1)对于细间距的SMD，要求免洗焊膏金属颗粒细小，球形直径D1030m，粘度高(8001300Pa.s)，熔点低于150；(2)对于热敏SMD，要求焊膏熔点低，可考虑含铋的焊膏；(3)对于钢模漏板，粘度可为300950Pa.s；(4)从印刷工艺考虑，要求焊膏具有优良的脱膜性、一定的粘度和不易坍塌；(5)从回流焊工艺考虑，要求焊膏具有良好的润湿性能，最小量的焊料球，飞溅少，焊接强度高。2.3免清洗焊膏的应用为满足用户对产品质量的要求，根据产品中的SMD、生产工艺，我们选择的焊膏特性如表2。表2焊膏的特性 合金W/%熔点t/球形粉直径D/m助焊剂W/%氯离子W/%粘度/Pa.s63Sn/37Pb183257590550800 焊膏通过钢模漏板印刷到380mm270mm的PCB上，然后，贴片，作回流焊。回流焊的温度曲线如图2所示。焊接的峰值温度为210230，超过熔点的持续时间2030s，如图2的C段；A段为升温段，B段是保温段，温度在100160之间，温度升高速率低于2/s，并在150左右有一个3060s的平台；D段是降温段。通过对回流焊接后的SMA的检验，结果是：(1)表面绝缘电阻典型值1011；(2)水萃取液电阻值大于105cm；(3)高低温冲击后无虚焊点，焊点光亮，焊接质量高。图2回流焊的温度曲线3免清洗助焊剂的应用3.1几种助焊剂的优缺点助焊剂有三种类型：溶剂清洗型、水清洗型和免清洗型。三种类型的优缺点见表3。表3助焊剂的优缺点2 助焊剂优点缺点溶剂清洗型固体含量高，去金属氧化物能力强；焊接质量好，润湿性能优良。必须用CFC清洗，成本高，不利环保；不清洗时，板子粘，不利检测。水清洗型含有卤素或有机酸，焊接效果好；成本较CFC的低。含卤化物或酸类物，易造成电腐蚀。免清洗型无松香不用清洗处理，无接触故障无卤化物，焊接质量好工艺控制较难 从上表看出，免清洗型助焊剂具有诸多优点，制作中，只要注意控制好工艺，这些优点就能实现。3.2免清洗助焊剂的选择免清洗助焊剂的选用原则是：(1)卤化物尽量少；(2)固体含量尽量少；(3)焊接时无残留物；(4)助焊剂应符合有关标准。为满足用户对产品质量的要求，根据产品中的SMD、生产工艺和以上原则，我们选择的助焊剂特性见表4。 表4助焊剂的物理化学特性2 密度(20)/(cgcm-3)颜色固体(W/%)卤化物(W/%)闪点t/符合有关国军标0.81无色2015DIN8511，BS5625，TR-TSY-000078，MIL-F-14256F 3.3免清洗助焊剂的应用我们应用上述免清洗助焊剂于SMA的波峰焊工艺。助焊剂采用喷雾式涂覆到PCB的焊接面上，通过对焊接预热温度的设置，使SMA的元件焊接面的温度为120150，时间不大于20s。锡锅里的熔锡温度为25010，PCB与熔化焊锡的接触时间为4s左右。焊接温度变化曲线如图3所示。图3波峰焊温度曲线焊接后，经检测，结论如下：(1)SMA的绝缘电阻1013；(2)焊剂残渣极少；(3)无卤化物；(4)接插件、可调电容器和电阻器焊后无不良接触或损坏；(5)高低温冲击后，无