1、焊接系统评估,.锡焊工艺基本概念及基础知识,钢网印刷钢网印刷有机架,网板,刮刀系统,印刷工作台,PCB定位系统,模板固定机构和为保证印刷精度配置的其他组件等构成.网板和印制电路板定 位后,对刮刀施加压力,同时移动刮刀使焊膏滚动,把焊膏填充到网板的 开口部位.,1.2 钢网印刷钢网印刷有机架,网板,刮刀系统,印刷工作台,PCB定位系统,模板固定机 构和为保证印刷精度配置的其他组件等构成.网板和印制电路板定位 后,对刮刀施加压力,同时移动刮刀使焊膏滚动,把焊膏填充到网板的开 口部位.,印刷工作原理,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.1 影响印刷质量的重要参数首先是模板质量模板印刷是接触印刷,因
2、此模板厚度与开口尺寸确定了焊膏的印刷量.焊膏量过多会产生桥接,焊膏量过少会产生焊锡不 足或虚焊.模板开口形状以及开口是否光滑也会影响脱模质量.（IPC7525）,垂直开口易脱模,喇叭口向下易脱模,喇叭口向上脱模差,.锡焊工艺基本概念及基础知识,孔壁粗糙影响焊膏释放,窄间距时可采用激光+电抛光工艺,.锡焊工艺基本概念及基础知识,其次是焊膏质量焊膏的黏度,印刷性（滚动性,转移性）,触变性,常温下的使用寿命等都会影响印刷质量.印刷工艺参数:刮刀速度,刮刀压力,刮刀和钢网角度及焊膏的黏度之间都存在 着一定的制约关系,因此只有正确控制这些参数,才能保证焊膏的印刷质量.设备精度方面:在印刷高密度窄间距产品
3、时,印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起一定的作用.环境温度,湿度,以及环境卫生:环境温度过高会降低焊膏黏度,湿度过大时焊膏 会吸收空气中的水分,湿度过小时会加速焊膏中溶剂的挥发,环境中灰尘混入焊 膏中会使焊点产生针孔.（一般要求环境温度23+/-3,相对湿度4570%,.锡焊工艺基本概念及基础知识,刮刀与网板的角度:角度越小，向下的压力越大，容易将焊膏注入漏孔中，但也容易使焊膏污染模板底面，造成焊膏图形粘连。一般为4560。目前自 动和半自动印刷机大多采用60。刮刀压力-刮刀压力也是影响印刷质量的重要因素。刮刀压力实际是指刮刀下降的深度，压力太小，可能会发生两种情况：第种情况是由于刮刀压力
4、小，刮刀在前进过程中产生的向下的Y分力也小，会造成漏印或量不足；第种情况是由于刮刀压力小，刮刀没有紧贴模板表面，印刷时由于刮刀与 PCB之间存在微小的间隙，因此相当于增加了印刷厚度。另外压力过小会使 模板表面留有一层焊膏，容易造成图形粘连等印刷缺陷。因此理想的刮刀压 力应该恰好将焊膏从模板表面刮干净。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,印刷速度:由于刮刀速度与焊膏的粘稠度呈反比关系，有窄间距，高密度图形时，速度要慢一些。速度过快，刮刀经过模板开口的时间太短，焊膏不能 充分渗入开口中，容易造成焊膏图形不饱满或漏印的印刷缺陷。在刮刀角度一定的情况下，印刷速度和刮刀压力存在一定的关系，降速度相当于增加压
5、力，适当降低压力可起到提高印刷速度的效果。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,网板分离速度有窄间距、高密度图形时，网板分离速度要慢些。分离速度增加时，模板与PCB间变成负压，焊膏与焊盘的凝聚力小，使部分焊膏粘在模板底面和开口壁上，造成少印和粘连。分离速度减慢时，PCB与 模板间的负压变小，焊膏的凝聚力大，而使焊膏很容易脱离模板开口壁，印刷状态良好。模板分离PCB的速度2mm/s以下为宜。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,清洗模式和清洗频率:经常清洗模板底面也是保证印刷质量的因素。应根据 焊膏、模板材料、厚度及开口大小等情况确定清洗模式和清洗频率。（1湿1 干或2湿1干等，印2块清洗一次或印1块清洗一
6、次等）模板污染主要是由于焊膏从开口边缘溢出造成的。如果不及时清洗，会污染PCB表面，模板开口四周的残留焊膏会变硬，严重时还会堵塞开口。手工清洗时，顺开口长度方向效果较好。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.2 焊接过程中的各种填充金属及为了提高焊接质量而附加的保护物质统 称为焊接材料.焊料,胶黏剂等焊接和贴片材料,以及焊剂,清洁剂,热转换介质等工艺材料.焊膏与焊料:用于连接被焊接物金属表面并形成焊点;焊剂:其主要作用是助焊;胶黏剂（也称贴片胶）:把元器件贴装于固定在PCB板上;清洗剂:用于清洗焊接工艺后残留在SMA（Surface Mounting Assembly）上的剩余物。,.锡焊工
7、艺基本概念及基础知识,为适应SMT的高质量和高可靠性要求,在SMT工艺中对组装供应材料有很 高的要求,主要有:良好的稳定性和可靠性;能满足高速生产需要;能满足细引脚间距和高密度组装需要;能满足环保要求;,.锡焊工艺基本概念及基础知识,焊料,润湿是焊 接的必要 条件,1.2.2.1 焊料的作用和润湿焊料:,焊料是一种熔点低于被焊金属，在被焊金属不熔化的条件下，能 润湿被焊金属表面，并在接触面处形成合金层的物质。电子产品生产中，最常用的焊料称为锡铅合金焊料（又称焊锡），它具有熔点低、机械强度高、抗腐蚀性能好的特点。一种由2种或3种基本金属和几种熔点低于425掺杂金属组成.常用,焊料能连接两种金属,
8、是因为它能润湿这两个金属表面,同时在它 们中间形成金属化合物.,.锡焊工艺基本概念及基础知识,焊锡在较低的温度下也能够焊接焊接在只有锡的情况下也可以完成,只是熔锡较困难.纯锡的熔解温 度是232.,Sn-Ag,Sn-Cu 熔点范围:217-226 机械强度锡是柔软,强度弱的金属,但是两种金属的合金,强度却骤然增大.,常用的无铅 焊料,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.2.2 润湿焊料与金属表面的润湿程度用润湿角来描述润湿是发生在固体表面和液体之间的一种物理现象。这种润湿作 用是物质所固有的一种性质润湿角:是熔融焊料沿被连接金属表面润湿铺展而形成的二者之间 夹角。,.锡焊工艺基本概念及基础知
9、识,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.2.3 扩散伴随着熔融焊料在被焊面上扩散的润湿现象还出现焊料向固体金 属内部扩散的现象.锡焊就其本质上说，是焊料与焊件在其界面 上的扩散。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,金属晶格点阵模型,焊料扩散示意图,焊接过程中，焊料和焊件的界面有扩散现象发生。这种扩散的 结果，使得焊料和焊件界面上形成一种新的金属合金层，我们 称之为结合层。由于结合层的作用将焊料和焊件结合成一个整体，实现金属连 续性。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,焊料与焊件扩散示意图,锡焊结合层示意图,1.2.2.4 焊料的形式和特性要求SMT焊料形式:膏状焊料:回流焊工艺中采用的膏状焊料,我们
10、称为焊膏;棒状焊料:用于及浸渍焊接和波峰焊接;,.锡焊工艺基本概念及基础知识,丝状焊料:用于各种烙铁焊接场合;预成型焊料:用于激光回流焊工艺和普通回流焊,.锡焊工艺基本概念及基础知识,.锡焊工艺基本概念及基础知识,主要无铅焊料:Sn/Ag/Cu合金,Sn/Ag/Cu/Bi,Sn/Cu三类表1,无铅焊料应该具有的基本性能:熔点低,大致为180-220;无毒或毒性低,现在和将来都不会污染环境;热传导率和电传导率与传统焊料相当;具有良好的润湿性;机械性能良好,焊点有足够的机械强度和抗老化特性;要与现代的焊接设备和工艺兼容,可在不更新设备不改变现有工 艺的条件下进行焊接;与目前的助焊剂兼容;成本低,所
11、选的材料能充分供应;,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.2.5 焊膏:主要由金属合金颗粒（焊料）,助焊剂,活化剂,和黏度活 性剂等四部分组成.其中金属颗粒约占焊锡膏总体积90%表2,.锡焊工艺基本概念及基础知识,锡膏主要参数合金类型锡粉颗粒助焊剂类型（残留物的去除）锡膏的黏度合金焊料粉:常用的合金焊料粉:锡-银,锡-铜,锡-铋等,.锡焊工艺基本概念及基础知识,粘度焊膏是一种触变性流体，在外力的作用下能产生流动。粘度是焊膏的主要特性指标，它是影响印刷性能的重要因素：粘 度太大，焊膏不易穿出模板的漏孔，印出的图形残缺不全。粘度 太小，印刷后焊膏图形容易塌边。影响焊膏粘度的主要因素：合金焊料粉的
12、百分含量：（合金含量高，粘度就大；焊剂百分 含量高，粘度就小。）粉末颗粒度（颗粒大，粘度减小；颗粒减小，粘度增加）温度（温度增加，粘度减小；温度降低，粘度增加）,.锡焊工艺基本概念及基础知识,合金焊料粉含量与黏度的关系温度对黏度的影响合金粉末粒度对黏度的影响,粘 度,粘 度,粘 度,合金粉末含量（wt%）,T（）,粒度（m）,（a）,（b）,（c）,.锡焊工艺基本概念及基础知识,触变指数和塌落度焊膏是触变性流体，焊膏的塌落度主要与焊膏的粘度和触变性有 关。触变指数高，塌落度小；触变指数低，塌落度大。影响触变指数和塌落度主要因素：合金焊料与焊剂的配比，即合金粉末在焊膏中的重量百分含量；焊剂载体中
13、的触变剂性能和添加量；颗粒形状、尺寸。,.锡焊工艺基本概念及基础知识,锡粉参数锡粉颗粒直径大小颗粒形状大小分布氧化比率a.锡粉颗粒大小电镜扫描 IPC J-STD-006 定义锡粉的直径尺寸长宽比小于1.5倍,.锡焊工艺基本概念及基础知识,b.锡粉颗粒形状:越圆越好越小越均匀越好 氧化层越薄越好,.锡焊工艺基本概念及基础知识,锡膏存储和处理推荐方法常见数据表3,.锡焊工艺基本概念及基础知识,1.2.2.6 锡膏使用购买锡膏后,应登记到达时间,保质期,型号,并编号.锡膏应以密封形式保存在恒温恒湿的冰箱内,温度210.温度 过高,焊剂与合金焊料粉起化学反应,使黏度上升影响其印刷性;温度过低（低于0
14、）,焊剂中的松香会产生结晶现象,使焊锡膏形 状恶化.,.锡焊工艺基本概念及基础知识,锡膏使用时,应提前至少4小时从冰箱中取出,写下时间,编号,使用 者和应用的产品,并密封置于室温下,待焊锡膏达到室温时打开瓶 盖.如果在低温下打开,则容易吸收水汽,回流焊时容易产生锡珠.焊锡膏开封后,应至少用搅拌机或手工搅拌5分钟,使焊锡膏中的 各个成分均匀,降低锡膏的黏度.注意:用搅拌机进行搅拌时,搅拌频率要慢,12RPM,.锡焊工艺基本概念及基础知识,.锡焊工艺基本概念及基础知识,焊锡膏置于漏板上超过30分钟未使用时,应先用丝印机的搅拌功 能搅拌后再使用.若中间间隔时间较长,则应将焊锡膏重新放回罐 中,并盖紧瓶盖,再次使用时按上述步骤进行操作.从漏板上刮回 得焊锡膏也应该密封冷藏.根据印制板的幅面及焊点的多少,决定第一次加到漏板上的焊锡 膏量,一般第一次加200300克,印刷一段时间后再适当加入一 点.,.锡
