12(第23～24学时) 实验三 SMT再流焊机的使用.ppt

1、SMT再流焊机的正确使用,实验五,一、实验目的 1掌握SMT再流焊机的使用注意事项。 2编制SMT再流焊机的使用方法。 二、实验设备 再流焊机 ES-800 1台,报告内容： 1、实验步骤： 1）再流焊工艺流程及过程描述 2）操作步骤 2、焊接缺陷分析,操作步骤 1、开power off/on急停开关双击es界面输入ser和密码123进入操作模式ROH报警处理40cm/温区、90cm/s,再流焊,再流焊，也称为回流焊，是英文Re-flow Soldering的 直译，再流焊工艺是通过重新熔化预先分配到印制板焊 盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎

2、焊。 再流焊是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的锡焊技术，主要应用于各类表面组装元器件的焊接。,再流焊,再流焊接技术的焊料是焊锡膏。 预先在电路板的焊盘上涂敷适量和适当形式的焊锡膏，再把SMT元器件贴放到相应的位置；焊锡膏具有一定粘性，使元器件固定；然后让贴装好元器件的电路板进入再流焊设备。传送系统带动电路板通过设备里各个设定的温度区域，焊锡膏经过干燥、预热、熔化、润湿、冷却，将元器件焊接到印制板上。再流焊的核心环节是利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动润湿，完成电路板的焊接过程,再流焊,再流焊操作方法简单， 效率高、质量好、一致 性好，节省焊料(仅在元 器件的引脚下有很薄的一 层焊料)，

3、是一种适合自动 化生产的电子产品装配技术。 再流焊工艺目前已经成为 SMT电路板组装技术的主流。,再流焊方式 可贴装各种SMD,再流焊典型工艺,再流焊机a,主要技术参数 加热方式 管式/板式 红外 /热风/气相 温区 3-9 温度控制 5 2,再流焊机b,焊接质量及其检测,焊接是SMT的核心； SMT组装中绝大多数的工艺，是为了获得良好的焊接质量而要求的； PCBA组装质量有缺陷，必须从焊接的角度着手解决。 SMT组装焊接工艺主要是波峰焊与回流焊，回流焊工艺占主导地位。,回流焊主要作用是对PCB板加热，让锡膏把贴片元件美观地固定在PCB板上。,焊接质量检测_焊接通用技术要求,表面组装焊点的质量

4、要求,表面润湿程度良好：熔融的焊料在被焊金属表面上应平坦铺展，并形成完整、连续、均匀的焊料覆盖层。 焊料量适中：焊料量应避免过多或过少； 焊接表面平整，焊接表面应完整、连续和平滑（不要求光亮的外观）； 焊点位置准确：元器件的焊端或引脚在PCB焊盘上的位置偏差，应在规定的范围内。,焊接质量检测_焊接质量检测方法,焊点检测原则 全检原则：采用目视或仪器检验，检验率应达到100%； 非破坏性原则：抽检。 目视检测 优点：检测方便、成本低； 不足：速度慢 主观性强 一致性不高，不确定因素大 对操作员个人技能、经验要求较高 仅能检测焊点外在缺陷,焊接质量检测_焊接质量检测方法,自动检测 常见自动光学检测

5、（AOI）与自动X光检测（AXI）。 优点：速度快 一致性高 AXI不仅可以检测外部缺陷，还可检测内部缺陷。 不足：一次设备投资大。,AOI,AXI,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,回流焊温度曲线,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,1.预热阶段,完成PCB的温度从室温提升到助焊剂所需的活化温度； 是为了使元器件在焊接时所受的热冲击最小。, 在此阶段需注意升温速度不能太快，一般应控制在 30C/s以内，以避免焊膏“爆炸”飞溅和元件热应力损伤。,2.保温阶段,激活焊膏中的助焊剂，去除焊接面的氧化物； 使PCB、元器件和焊料升温到一个均匀的温度； 保温干燥是为了保证焊料助焊剂完全干燥。, 保温阶段

6、一般温度控制在901700C，时间控制在90120s。 时间过长，会使焊膏再度氧化，提前使助焊剂失效。,对于焊接，温度曲线要求如下：,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,3.再流阶段,其作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的 峰值温度。回流焊接区，锡膏开始融化并呈流动状态，一般要超过熔点温度20才能保证焊接质量。为了保证呈流动状态的焊料可润湿整个焊盘以及元器件的引出端，要求焊料呈熔融状态的时间为4090秒， 焊膏熔化、润湿、扩散，形成焊点。, 允许的峰值最高温度由焊膏、元器件、PCB的特性决 定，通常 使用的最高峰值温度的范围是2302500C， 太高的峰值温度会引起PCB材料变色、劣

7、化、印制电路板和元器件的电气性能变坏等。,4.冷却阶段,组件从焊料熔点开始固化冷却至到温的过程。,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,温度曲线的设定,合适的温度曲线是根据所焊接PCBA的特点（PCB的厚 度、元件密度、元件种类）确定的，要通过试验设定。 一般把升温速率、预热结束温度、预热时间、再流焊峰 值温度、再流时间、板上温度的均匀性作为温度曲线的 关键因素。,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,传统锡铅焊膏的再流焊温度曲线,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,有铅焊接，一般温度曲线的设置应注意：,升温速率： 30C/s，一般设置为1.52.50C/s,判断的依据是焊接后 有没有锡球。 预热结束温

8、度： 1501700C，温度高利于减少焊接时产温度冲 击，降低峰值温度。 预热时间：90120s，以整个PCBA上各类元件焊点处的温度趋向 一致为宜。 再流焊峰值温度：2100C50C。 再流时间： 3050s，以形成良好的润湿和金属间化合物为宜。 板上温度的均匀性： 100C。,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,某无铅焊膏的再流焊温度曲线,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,无铅焊接，一般温度曲线的设置应注意：,升温速率： 30C/s，一般设置为1.52.50C/s,判断的依据是焊接后有 没有锡球。 预热结束温度： 1800C。 预热时间：90120s，以整个PCBA上各类元件焊点处的温度趋向

9、一致 为宜。 再流焊峰值温度：2300C2350C。 再流时间： 2200C以上，3050s ；2300C以上，2535s，。 板上温度的均匀性： 50C。,温度曲线的测试方法 测试温度曲线的仪表是温度采集器，它可以直接打印出实测的温度曲线。测试方法及步骤如下：,1、选取测试点（3个） 通常至少应选取三个测试点，它们分别能反映SMA(表面贴装工程)的最高、最低及中间温度的变化。,2、固定热电偶测试头 将热电偶测量头分别可靠的固定到焊接对象的测试点部位，固定方法可采用高温胶带、贴片胶或焊接。,3、 进入炉内测试 将SMA连同温度采集器一同置于再流焊机传送链/网带上, 随着传送链/网带的运行，温度

10、采集器将自动完成测试全过程, 并将实测的三个“温度曲线”显示或打印出来, 它们分别代表了SMA表面最高、最低及中间温度的变化情况。 注意：温度采集器距待测的SIMA组件距离应大于？。,实际温度曲线的确定 在实际应用中，影响焊件升温速率的因数很多，使焊件温度变化完全符合理想曲线，是不可能的。 不同的体积、表面积及包封材料的元器件， 不同材料、厚度及面积的印制电路板， 不同的焊膏及涂敷厚度均会影响升温速度， 因此，焊件上不同点的温度会有一定的差异，最终只能在诸多因素下确定一个相对最合理与折中的曲线。,实际温度曲线是通过调节炉温及传送带速度两个参数来实现 。 具体的调节步骤如下： (1) 按照生产量

11、初步设定传送带速，但不能超过再流焊工艺允许的最大（小）速度; (2)凭经验及技术资料初步设定炉温;,(3)测试温度曲线:在炉内温度稳定后，进行初次焊接试验，并对SMA的表面温度变化进行首次测定； (4)调整炉温及带速:分析所测得的温度曲线与所设计的温度曲线的差别，进行炉温及带速的调整。 (5)重复(3)、（4）过程，直到所测温度曲线与设计的理想温度曲线基本一致为止。,2炉温的设置步骤 1）首先，按照生产量设定传送带速，注意带速不能超过再流焊工艺允许的最大速度（这里指应满足预热升温速率运3/s,焊接峰值温度和再流时间应满足焊接要求）。 2）初次设定炉温。 在确保炉内温度稳定后，进行首次温度曲线测

12、试。 4）分析所测得的温度曲线与所设计的温度曲线的差别，进行下一次炉温调整。 5）在确保炉内温度稳定以及测试用SMA冷却到室温后，进行下一次温度曲线的测试。 6）重复4）5）过程，直到所测温度曲线与设计的理想温度曲线一致为止。,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,预热不足或过多的回流曲线,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,活性区温度太高或太低,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,回流太多或不够,焊接质量检测_再流焊工艺质量分析,冷却过快或不够,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,（1）虚焊 定义： 焊接后，焊端/引脚 与焊盘之间有时出 现电隔离现象。 特征： 焊料与PCB焊盘或元件引脚/焊端界面没有形成

13、足够厚度的合金层，导电性能差，连接强度低，使用过程中焊点失效特征焊料与焊接面开裂。 形成原因： 主要有焊盘/元器件表面氧化、或被污染、或焊接温度过低。事实上，PCB制造工艺、焊膏、元器件焊端或表面镀层及氧化情况都会产生虚焊。 改进措施 严格控制元器件、PCB的来料质量，确保可焊性良好；改进工艺条件。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(2)立碑（Tombstoming),定义：元件一端翘起的缺陷，此缺陷只 发生 在片式阻容类（只有两个焊端）元件上。 立碑也称吊桥、立片。,特征：元件一端翘起，与焊盘分离。,形成原因： 元件的一焊端比另一端先熔化和润湿，产生的表面张力 把元件拉起。如 果元件两个焊盘大

14、小不同，或印刷的焊膏量不同、或 两端可焊性不同， 都会引起此缺陷，元件越小，越容易产生。 改进措施：从焊盘设计、焊膏印刷方面，尽可能使两面热容量一样， 确保再流焊时两边同时熔化和润湿。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(3)桥连（Solder Short/Bridge) 定义： 相临引脚或焊端焊锡连通的缺陷。 特征： 相临引脚或焊端焊锡连通。 形成原因： 元件贴放偏移超过焊接工艺间距 或焊膏量过多。 改进措施： 减少焊膏量；调整贴放位置。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(4)开路(Open) 定义： 引脚与焊盘没有形成焊锡连接，存在肉 眼可见的明显间隙，多发生在QFP器件、 连接器等多引脚的器件

15、上。又称翘脚。 特征： 引脚或焊球与焊盘焊锡面有间隙。 形成原因： 器件引脚共面性差、或个别焊盘或引脚氧化严重。 改进措施： 对细间距的QFP操作要特别小心，避免造成引脚变形，同时严格控制引脚的共面性；严格控制物料的可焊性。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(5)锡球（Solder Ball) 定义： 分布在焊盘周围的微小锡球缺陷。 （注意：中文中球比珠大，在英文里却 是锡球小而多，锡珠少而大） 特征： 锡球尺寸很小（大多数锡球就是焊粉颗粒）， 数量较多，分布在焊盘周围。 形成原因： 焊膏印刷时焊膏污染PCB；焊膏氧化；再流焊 接时预热升温速度太快。 改进措施： 改进工艺条件，如更频擦网、不使用

16、残留焊膏、控制车间湿度、降低再流焊时的预热速度、减少钢网开口尺寸等。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(6)锡珠（Solder Beading),定义： 在元件体周围黏附的焊球。 特征： 分布在元件体周围非焊点处，尺寸比较大并 黏附在元件体周围。 形成原因： 此缺陷形成于非常小的低部间隙元件周围， 如片式电阻、片式电容。再流焊接时，预热过 程的热气使部分焊膏挤到元件体底部，再流时 孤立的焊膏熔化从元件底部“跑出来”，凝结成 焊珠。 改进措施： 改进设计，减少焊膏跑到元件底部的可能；降 低预热升温速率；使用高金属含量的焊膏等。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,(7)不润湿（Non Wetting)

17、定义： 焊锡未润湿焊盘或可焊端。 特征： 露出的表面没有任何可见的焊料层。 形成原因： 焊盘、引脚可焊性差；助焊剂活性不够； 焊接表面有油脂类污染物质；焊盘、引脚 发生了氧化。 改进措施： 严格控制元器件、PCB的来料质量，确保可 焊性良好；改进工艺条件。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,（9）芯吸（Wicking) 定义： 熔融焊料润湿元件引脚时，焊料从焊点爬上 引脚，留下少锡或开路的焊点，又称绳吸。 特征： 元器件引脚出现焊料鼓出现象。 形成原因： 元件引脚热容量小，再流焊接时，与引脚接触 的焊膏先熔化并被吸收到元件引脚上。 改进措施： 改进工艺和设计，如使用较慢的加热速率等 措施。,焊接质

18、量检测_再流焊缺陷分析,（10）冷焊（Cold Joint) 定义： 因焊接温度过低或液相线温度以上驻留 时间太短而产生的表面粗糙、基体金属 与焊料之间仍有氧化层的焊点。又称假焊。 特征： 焊点表面粗糙、有皱纹，重焊后电性能正常。 形成原因： 焊接温度过低或液相线温度以上驻留时间太短所致。 改进措施： 从改善焊锡操作条件（温度及时间为最主要）着手，使焊锡能吸收足够 的热量，同时防止焊点熔融状态下受到振动。,焊接质量检测_再流焊缺陷分析,（11）空洞（Void) 定义： 焊点中存在空洞现象。空洞的出现将影响到焊点的 机械性能，使其强度、延展性、蠕变和疲劳寿命恶 化，也可造成局部过热。 特征： 焊点内分布有空洞。 形成原因： 不同焊点中的空洞形成原因也不完全一样。一般而言，随着焊膏中溶剂 沸点的降低，空