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            SMT關于無鉛焊接技術

            2018-04-21 11:42:38
            由 admin 發表

            無鉛焊接所需的更高回焊溫度同樣加重了對濕度敏感元件(MSD)如BGA的擔憂,在無鉛焊接所需高回焊溫度下,元器件MSD水平可前能移一到兩級。因此,能適應普通鉛錫合金焊接過程的濕度敏感零件,可能需要更好的貯存及運輸條件以確保無鉛焊接過程中不會產生MSD的問題。


            其它因素

            被動元件的立碑效應是鉛錫焊接過程中經常需要考慮的問題,無鉛焊錫更高的熔點及更大的表面張力將使這一問題更加嚴重。錫膏在被動元件的一端比另一端先熔化是此不良產生的主要原因,另外,線路板焊盤上錫膏過多以及元件貼裝不對稱也會導致立碑??赡芤驗橛谐谅窨椎暮副P升溫更快,當被動元件焊盤處在沉埋孔上時立碑效應特別明顯,原因是沉埋孔上的焊盤熱容量低導致升溫非???。

            改變鋼網網孔大小以減少印刷在被動元件焊盤的錫膏量可減少此類不良,后續的研究工作顯示,在回流溫度曲線上比液相線溫度低10℃處保持短暫的溫度不變可有效降低此不良。

            BGA及CSP焊點上的空洞也是使用鉛錫焊膏時經常遇到的缺陷??斩词怯捎阱a膏中助焊劑產生的氣體不能從熔化的焊錫中排出造成的,BGA及CSP上焊錫凸點、焊盤及錫粉等的氧化也會加劇空洞的產生。

            無鉛焊接會引起一個新的潛在空洞產生源,即某些BGA只有鉛錫焊球。當使用無鉛錫膏及鉛錫凸點BGA時,焊錫球會在比錫膏熔點低35℃處熔化。在焊錫球是液態而錫膏不是液態時,助焊劑會放出氣體直接進入熔化的錫球中,從而可能產生大量的空洞。有人做過一項DOE試驗來確定回流溫度曲線溫升速率對空洞產生數量及大小的影響,使用的溫升速率為0.5、0.8和1.5℃/秒,試驗結果表明較高的溫升速率能顯著地減少所產生空洞的大小。

            溫升速率對產生的空洞數量沒有影響,也就是說,有同樣多空洞產生,但它們平均尺寸都很小,空洞尺寸減小程度非常顯著而使其能夠符合規范的要求。

            惠普公司的Eddie Hernandez及其小組對大型線路板的無鉛焊接工藝進行了重要的研究工作,研究結果與摩托羅拉工程師們所作的研究驚人地相似,只是有以下不同:

            1. 對于較厚的線路板(厚度3.5mm)最好用高Tg的FR4樹脂;

            2. 需要采用更熱但更嚴格的回流溫度曲線(Tm=240±2.5℃);

            3. 用OSP及NiAu焊盤表面處理的線路板效果會更好。

            Mark Krmpotich和他的小組在Scientific Atlanta公司對大型線路板的焊接研究也獲得了同樣的結果。

            實現無鉛焊接必須要確保含鉛與無鉛的焊錫材料、線路板及元器件分開保存,不能混放。所有無鉛產品制造商都必須有一個“無鉛物料保障工作組”來制定防止混放的相關程序及規章制度。正如前文所說,MSD也是運輸儲藏必須考慮的頭等大事之一。

            統計過程控制(SPC)對于確保裝配過程中高合格率以及為將來的持續改進提供數據非常有用,在錫鉛焊接過程中SPC可能只是起輔助作用,但在無鉛焊接過程中它卻是至關重要的,因為無鉛焊接要求更窄的工藝參數窗口。特別是回流焊過程中,為避免損傷元件及線路板,工藝參數窗口通常很窄?,F在市面上有一些關于SPC及實施方面非常好的研討會。

            另外你的工藝工程師能設計鋼網嗎?你的回流溫度曲線與錫膏規格匹配嗎?你擁有世界一流的SMT裝配工作經驗嗎?如果沒有一流的工程技術人員,可能無法滿足無鉛焊接所要求的嚴格的工藝,最終可能會導致產品合格率很低。AuditCoach和The Lead-Free Readiness Assessment Tool軟件可幫助你評估工廠的工藝狀況以及無鉛工藝準備情況,如達特茅斯學院實施的世界級6σ項目可為你的無鉛小組提供正確的指引。

            任何機構均可從摩托羅拉及其它成功實施過無鉛焊接的組織那里吸取有益的經驗,可是每個公司在實施自己的無鉛計劃中還會遇到不同的挑戰。除此之外,RoHS/WEEE還提出無鉛焊接以外的要求,這種情況下,達特茅斯學院制定了RoHS/WEEE符合性規章,該規章是一個非常簡單的實施指引以滿足RoHS/WEEE要求。


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