QMN-J43007-2007 回流焊工艺流程及参数(原标准号0404.doc

QMK-J43.007-2007美的集团 家用空调事业部 发布2007-07-28实施2007-06-28发布回流焊工艺流程及参数QMK-J43.007-2007代替QJ/MK04.041-2005 美的家用空调事业部企业标准 11回流焊工艺流程及参数1 范围本标准规定了家用空调事业部各电子分厂贴片室回流焊（有铅及无铅焊接）生产工艺的使用规程和管理办法。本标准只适用于家用空调事业部各电子分厂贴片室回流焊接（有铅及无铅焊接）生产工艺。其它单位可参照实施。2 定义（温度曲线各部分）预热区：也叫斜坡区，该区域的目的是用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。炉的预热区一般占整个加热通道长度的25%33%。活性区：有时叫做保温、浸湿区或均温区，是指温度从130 OC 170 OC升至焊膏熔点的区域。这个区一般占加热通道的33%50% 。回流区：有时也叫峰值区或最后升温区，这个区的作用是将PCB贴片装配的温度从活性温度（活性温度总是比合金熔点温度低一点）提高到所推荐的峰值温度。冷却区：这个区PCB贴片装配在冷却阶段的区域，理想的冷却区温度曲线应和回流区温度曲线成镜像关系（越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好）。3 锡膏和红胶的使用及注意事项3.1 锡膏使用及注意事项锡膏是一种比较敏感的焊接材料，污染、氧化或吸潮都会使其产生不同程度的变质，而焊锡膏变质后不仅会使流动性改变而影响印刷效果，更严重的是会造成焊接不良，降低成品依次合格率，因而需要在制造过程中加以注意，以提高锡膏的焊接效果。4.1.1焊锡膏应储存在低温下，储存温度应在210 OC（冰箱冷藏室）。4.1.2刚从冰箱里取出的焊锡膏比环境温度低，不要马上开封，以免空气中的湿气凝结在锡膏中，一般需放置24小时，待恢复室温后方可使用（在室温下自然解冻，有铅锡膏至少解冻2小时，无铅锡膏至少解冻4小时）。4.1.3焊锡膏使用前先充分搅拌，待搅拌均匀后方可使用(机器搅拌15分钟，具体根据不同型号、不同牌子的锡膏会有所不同)。4.1.4罐中剩余的未用过的焊锡膏应盖上内外盖，不可暴露在空气中，以免吸潮和氧化。4.1.5印浆操作人员应远离开动的门窗，保持工作环境温度稳定 （20 OC 26OC）4.2红胶使用及注意事项红胶在生产中一般采用环氧树脂热固化类胶水，而不采用丙稀酸胶水（需紫外线照射固化），也是一种比较敏感的贴装材料，污染、蒸发或吸潮都会使其产生不同程度的变质，而红胶变质后不仅会影响印刷效果，更严重的是会造成对SMD粘结力，过回流焊或波峰焊会引起元器件的脱落或移位，降低成品一次合格率，因而需要在制造过程中加以注意，以提高红胶的固化粘贴的效果。4.2.1红胶应储存在低温下，储存温度应在210OC（冰箱冷藏室）4.2.2刚从冰箱里取出的红胶比环境温度低，不要马上开封，防止回温过程中空气中的湿气与红胶发生凝结，造成红胶粘结力不够，放置2小时以上，待恢复室温后，以手工搅拌均匀，方可使用。4.2.3未使用完的红胶，须装回胶瓶，封好瓶口放回冰箱，红胶储存时间超过半年须报废。4.2.4使用原则：先进先出的原则，按失效日期先后依序使用。4.2.5红胶不适用于高温，潮湿的环境中使用，避免红胶水分蒸发或吸收空气中少许水分。使胶水充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为230C-250C；环境温度对胶水的粘度影响很大，温度过低则会胶点变小，出现拉丝现象。环境温度相差50C，会造成50点胶量变化。因而对于环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证，湿度小胶点易变干，影响粘结力。4 锡膏的回流过程和回流焊接工艺流程5.1锡膏回流过程的理解： 当锡膏至于一个加热的环境中，锡膏回流分为五个阶段：5.1.1预热阶段：将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度，但升温速率要控制在适当范围以内，如果过快，会产生热冲击，电路板和元件都可能受损，会造成断裂。过慢，则溶剂挥发不充分，影响焊接质量。由于加热速度较快，在温区的后段SMA内的温差较大。为防止热冲击对元件的损伤。通常上升速率设定为13 OC /S。典型的升温度速率为2 OC /S.。5.1.2活性阶段：活性段的主要目的是使SMA内各元件的温度趋于稳定，尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束，焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去，整个电路板的温度达到平衡。应注意的是SMA上所有元件在这一段结束时应具有相同的温度，否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。5.1.3回流阶段：在这一区域里加热器的温度设置得最高，使组件的温度快速上升至峰值温度。在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同，一般推荐为焊膏为焊膏的溶点温度加20-40 OC，对于熔点为183 OC的63Sn/37Pb焊膏和熔点为179 OC的Sn62/Pb36/Ag2膏焊，峰值温度一般为210-230 OC，再流时间不要过长，以防对SMA造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的体积最小。这个阶段最为重要，当单个的焊锡颗粒全部熔化后，结合一起形成液态锡，这是表面张力作用开始形成焊脚表面，如果元件引脚和焊盘的间隙超过4mil，则极可能由于表面张力使引脚和焊盘分开，即造成锡点开路。5.1.4冷却阶段：这段中焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，应该用尽可能快的速度来进行冷却，这样将有助于得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分解而进入锡中，从而产生灰暗毛糙的焊点。在极端的情形下，它能引起沾锡不良和弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为310 OC /S, 冷却至75 OC即可。5.2 生产工艺流程整个回流焊接生产工艺流程如下图所示： 编程制作网板 退回供应商 修 重做是否OK是否OK 改 NG NG按排产领料选用已解冻锡膏或红胶刷锡膏/红胶 擦掉、清洗、重印是否OK NG 调用相应程序上 料 更是否OK换 NG巡检核对料站 更换料站正确否 物料 NG 贴 片 调整 程序外观 检查 NG 过REFLOW外观检查有无焊接不良 补焊 NG YES巡检 检查 NG出 货5 回流焊接生产工艺参数设定：回流焊接温度参数设定(有铅及无铅)、回流焊接链速参数设定。6.1 回流焊接温度参数的设定，分为锡膏（有铅及无铅）方案回流焊接温度参数，红胶方案回流焊接温度参数6.1.1 回流焊接炉传输带速度（链速）工艺参数的设定：6.1.1.1传输带的速度设定是作温度曲线的第一个考虑的参数，此参数决定PCB在加热区所用的时间。6.1.1.2传输带的速度等于加热区长度（回流炉总长减去进口及冷却区长度）除以加热感温时间。（如：假设总的加热区长度为180cm，加热时间为：4分，那么传输速度为45cm/min.(180 cm/4”)。6.1.1.3 根据后面的工艺参数设定，可稍微调整传输速度，使红胶和锡膏温度曲线参数符合红胶和锡膏产品本身固有参数要求（厂家经过对自己产品的物质做液相实验，科学得到的数据）。6.1.2 红胶方案回流焊接温度参数的设定6.1.2.1本规范规定了本公司生产空调电控器红胶方案所采用的回流焊接温度参数。（以PCB的实际温度为准）。6.1.2.2对于胶水的固化，应尽可能采用较高温度来固化，使胶水固化后有足够强度。6.1.2.3一般生产厂家已给出温度曲线，参照此曲线实际设置过程中做稍微调整，使焊接效果优化。6.1.2.4例如：某厂家对某产品的要求为：150维持60S;130维持90S，推荐硬化温度图如下: 实际使用的基板，由于贴装的元件大小不同，或周围的元件、尤其是大元件的贴装状况，粘合剂实际受热温度会低于基板的表面温度，因而可能需要更长的硬化时间。6.1.2.5硬化条件和硬化率： 根据“示差走查热量测定DSC（Differential Scanning Calorimetry）”来测定在硬化条件150120的情况下的反应时间和硬化率的推移。 6.1.2.6在生产中应该按照实际情况来调整各参数（各温区的温度，传输带的速度），既要保证生产质量，又能提高生产效率。6.1.3 锡膏（有铅及无铅）方案回流焊接温度参数的设定6.1.3.1 有铅锡膏方案回流焊接温度参数的设定（本公司生产空调电控器使用几种锡膏，设定回流焊接的工艺参数依不同锡膏特性而有所区别，在该曲线的基础上进行有针对性的调整温度参数。回流焊接温度参数设定须以PCB的实际温度为准）。有铅锡膏方案（例：唯特偶IF-9007-1免清洗锡膏）所推荐的时间温度曲线图： 温度（）最高温度：210-225230Peak Temp （）T3高于熔点：183 50-90ST2：170 高于200 30-60S T1：130活性区温度：130-170通常时间为：60-120S 冷却区以3-4/S降温 升温速率为1.32.5/S30 室温 602702402101801501209030O A B C D 时间（S）以上温度曲线图温度参数设定通常为：T1：130，T2：170，T3：183，PEAK TEMP：210230.6.1.3.1.1 OA段为预热区，其中AB段为活性区，BC段为回焊区，也称为焊接区，CD为冷却区6.1.3.1.2每个温区工艺参数的设定（依不同锡膏厂商提供参数而定） 6.1.3.1.3所有机种的PCB温度设定依据以上规则制定，不同的板材在该曲线的基础上进行有针对性的调整。6.1.3.2 无铅锡膏方案回流焊接温度参数的设定6.1.3.2.1本规范规定了本公司生产空调电控器无铅锡膏方案所采用的回流焊接温度参数。（以PCB的实际温度为准）。6.1.3.2.2无铅锡膏方案所采用的回流焊接（无铅焊接）：温度（） Peak Temp（） 220（） 180（） 120（） F E 室温 O A B C D E时间（S）6.1.3.2.3 OA段为预热区，其中AB段为均温区，BD段为回焊区，也称为焊接区，DE为冷却区6.1.3.2.4 预热区的温升率EF小于4/S。6.1.3.2.5 AB段时间为60-120秒。6.1.3.2.6 CD段时间为30-90秒。6.1.3.2.7 Peak Temp为230-250，其中235以上时间为3-10秒。6.2 所有机种的PCB温度设定依据以上规则制定。不同的板材在该曲线的基础上进行有针对性的调整。6.3 回流焊的温度曲线应定期进行校订，每周校订一次，防止因温度误差过大造成焊接不良。6.3.1 校订方法：6.3.1.1 一种可接受的、快速、容易的方法，将少量的热化合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶，再用高温胶带(如Kapton)粘住。6.3.1.2 还有一种方法来附着热电偶，就是用高温锡或高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂，此方法通常没有其它方法可靠。附着的位置也要选择，通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。6.3.1.3 现在许多回流焊机器包括了一个板上测温仪。测温仪一般分为两类：实时测温仪，即时传送温度/时间数据和作出图形；而另一种测温仪采样储存数据，然后上载到计算机，通过相应的软件即可作出回流曲线。7 操作人员资格要求7.1 经过培训后之技术员、工程师。8 贴片网板的制作与保存8.1 贴片网板的制作需按贴片网板制作规格书来执行，既必须包括以下方面：8.1.1 机型8.1.2 PCB板型号和版本号8.1.3 PCB板尺寸8.1.4 网板尺寸8.1.5 IC（镀金板）开孔长度外扩10%8.1.6 网板材料厚度8.1.7 PCB板拼板类型（是几拼板，拼板方向）8.1.8 样板上印制格式位置8.1.9 样板框架8.2.0 焊接方式（即明确是印红胶还是锡膏）8.2.1 网板的保存使用过后的网板必须用洗板水清洗干净（尤其是网孔内的红胶和锡膏，以免堵孔）并用干净的抹布将网板擦净后放置于指定的网板架上，网板架摆放的位置要干燥通风，拿取网板时要轻拿轻放。9 常见故障原因分析及解决措施故障描述原因分析解决措施备注润湿不良焊区表面受到污染、沾上阻焊剂、焊料中残留的铝、锌、镉等超过0.005%时。对基板表面和元件表面要做好防污措施，选择合适的焊料，并设定合理的焊接温度与焊接时间。桥联焊料过量或焊料印刷后严重塌边，或是基板焊区尺寸超差，SMD 贴装偏移等引起。1、要防止焊膏印刷时塌边不良。2、基板焊区的尺寸设定要符合设计要求。3、SMD 的贴装位置要在规定的范围内。4、基板布线间隙，阻焊剂的涂敷精度，都必须符合规定要求。 5、制订合适的焊接工艺参数，防止焊机传送带的机械性振动。焊料球焊接过程中的加热急速而使焊料飞散所致，另外与焊料的印刷错位，塌边。污染等也有关系。1、避免焊接加热中的预热不良，按设定的升温工艺进行焊接。2对焊料的印刷塌边，错位等不良品要删除。3焊锡膏的使用要符合要求，无吸湿不良。4按照焊接类型实施相应的预热工艺。吊桥（曼哈顿）是加热速度过快，加热方向不均衡，与焊锡膏的选择，焊接前的预热，以及焊盘尺寸，SMD 本身形状，润湿性有关。1 基板焊盘长度的尺寸要适当制定。2 减少焊料熔融时对SMD 端部产生的表面张力。3 焊料的印刷厚度尺寸要设定正确。4 采取合理的预热方式，实现焊接时的均匀加热。 10 SMT导入无铅注意事项10.1 PCB板、贴片元器件、锡膏、锡丝厂家须对其有明显的无铅标识。10.2 锡膏使用时不能混用、错用有铅锡膏及PCB板。10.3 印刷锡膏时须使用相应的无铅网板（网板须有无铅标识字样）。10.4 贴片安装元器件时不能混用、错用有铅元器件。10.5 选择回流焊温度时须选择对应的无铅温度曲线。10.6 外观检验、维修时不能错用有铅物料（元件、锡丝）及烙铁。10.7 外观检验合格产品打包装时须有无铅标识及相应的配送卡（无铅产品流向卡）。10.8 员工培训(确保员工掌握与本职位相关的因无铅导入所需要的作业技能)。附加说明：本标准由家用空调事业部顺德工厂电子分厂提出。本标准由家用空调事业部技术研发中心技术管理室标准化归口。本标准由家用空调事业部顺德工厂电子分