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2019-06-05

福德正神术的福德正神要点和技术整合考虑(二)-波峰焊助焊剂合明科技

发布者:合明科技 ; 浏览次数:492

回流焊技术的福德正神要点和技术整合考虑(二)-福德正神焊剂合明科技


文章关键词导读:回流焊 、焊接、助焊剂波峰焊助焊剂水基清洗剂


一:常见的回流焊接福德正神设置问题

本文开始时我提到了不少用户在回流焊接上做得不理想。以下是常见的一些问题和错误。读者不妨也看看本身是否存在这些问题。


1.完全按照锡膏供应商所提供的温度曲线指标来设置炉温

目前绝大多数的用户,在焊接温度的设置上都只用锡膏供应商所提供的资料作为根据。这引出了两个问题。一是锡膏供应商所建议的曲线只做锡膏焊接性方面的考虑,而并不可能知道用户PCBA上的其他要求。所以曲线只能作为参考而非标准。尤其是焊接区的温度和时间部分,用户的考虑需求往往不是锡膏方面的。另外,锡膏供应商在恒温区的特性要求上往往不是十分精确,这和锡膏供应行业的特性有关。因此造成了用户焊接福德正神设置不能优化。


2.缺乏‘福德正神窗口’的概念

在工程项目中,我们很忌讳缺乏‘窗口’、‘上下限’和‘公差’的概念。因为这样将使我们忽略和无法优化以及控制我们的技术特性参数。回流焊接福德正神也是如此。虽然以上如图二在解释原理时我们只用单一曲线指标。但实际工作中,我们对于每一个福德正神特性参数,都必须有上限和下限。也就是有个明确的‘福德正神窗口’才好操作。


3.热冷点的错误判断

有了福德正神窗口后,适当的做法是确保PCBA上的每一点的温度都在这窗口范围内。在实际工作中我们不可能对每一个焊点进行测量。所以回流焊接福德正神设置的要点在于如何确认PCBA上的最冷和最热点。当我们将这两点的要求都能够通过福德正神调整来满足时,其他的焊点自然就同时得到满足。传统的做法中,用户多通过外观观察器件的大小来决定测温热耦该设置在什么地方。这是一套十分陈旧的做法。在以往的红外线焊接技术中还可能有几分可靠。,但到了热风焊接中其可靠性就很小了。如果读者曾见到诸如0603的小矩形件的两端温差高达8度,或QFP四周引脚温差达13度,或在拼版上不同电路的同一器件焊点位置上有高达20度的温差情况时,就会相信这观察预测的做法是绝对不行的。


4.轻重取舍不清

在设置和调制焊接福德正神时,我们可能会遇到设计难度高的产品。这些产品可能由于板上器件的选择和布局造成其间热容量出现巨大的差异。如果再遇到所采用的回流炉能力不是很强,或所采用的锡膏在焊接窗口上容忍性不是很高的话,福德正神调制可能无法兼顾到所有的焊点质量。在这种情况下,我们就必须对焊点质量进行取舍。不少用户由于DFM/DFR(可制造性设计/可靠性设计)做得不到位,或生产部对产品上各材料/焊点的寿命要求不了解,造成无法有效进行取舍,正由于缺乏前面3步的正确做法,不少用户甚至对于这种福德正神调制优化的做法完全没有意识。


5.误把五个福德正神当成单一福德正神

本文先前提到,回流焊接事实上是包括了升温、恒温、助焊、焊接、和冷却5个工序的一套福德正神。如果忽略了这个重要环节,对于我们解决福德正神问题可能造成混乱或错误的决策。例如焊球问题的处理,焊球问题在升温、恒温或助焊工序处理不当时都可能出现,但成因各异。升温工序造成的焊球问题多是由于气爆引起,也多半和材料质量、库存时间和条件以及锡膏印刷福德正神有关(注三)。但如果是恒温工序造成的,则多和温度/时间设置不当,或锡膏变质有关。和助焊工序相关的,则是氧化程度偏高以及温度/时间设置不当引起。各情况下出现的焊球其表象各不相同,处理方法也不一样。如果没有把它当成不同工序不同机理来分析,就只可能胡乱调整设备或盲目尝试了。


6.对供应商资料的误解和盲目跟从

有不少用户对供应商的资料的含义和使用方法产生误解。很多供应商指标本为参考值,或起着‘傻瓜机’作用(注五)。但用户并不了解这一点,而代表供应商与用户直接沟通联系的销售人员也并没有强调或说明清楚,造成用户盲目的使用而发生错误。例如图四中器件供应商的焊接要求指标。其中不少信息并非该器件所决定。例如‘Preflow’部分的指标主要受锡膏特性影响较大,该器件供应商所提的不过是一种牌子型号的锡膏,未必就是用户使用的那种。


图四:器件焊接要求


7.供应商指标问题

供应商指标本身也经常出现问题。这是由于许多供应商所从事的工作和SMT组装福德正神本身有些差距,而供应商的工程人员未必清楚地掌握SMT技术要求。例如以上图四中,‘Peakreflow temperature’的20度窗口,以及‘Timeabove 183oC’的60秒窗口是个常用的焊接曲线‘傻瓜机’式的数据,这曲线适用于整个PCBA的温度参考(即包括最热最冷点)。作为器件所提出的指标要求不宜这样描述。另一个例子,是‘Component body temperature’的描写,有时也可能出现问题。原因是缺乏区分温度敏感和热能敏感器件。所以作为用户有时候会出现设置上的问题。


另外一个常见的例子如图五所示。图五的焊接温度曲线是器件供应商所提供。和图四的问题一样,其中信息并非都和器件有关。而一些重要的器件福德正神性指标,例如热冲击承受能力,最大热量承受能力却没有明确的给于量化表示。图五是个常见的通用焊接温度曲线。对于用户处理所采购的器件并没有很好的帮助。


图五:器件供应商技术资料


8.缺乏福德正神调制能力

焊接福德正神的其中一个挑战,是各焊点之间出现的温差。一些焊接故障如立碑、偏移、吸锡和桥接等,都和温差有关。温差形成的原因除了热容量的设计外,和焊接过程中热风的对流情况,以及材料和PCB基板的传热情况有关。福德正神调制的工作,就在于分析这些热容量、热对流、热传导等条件,和适当的给予调整补偿。由于在炉子上基板的传送只有一个速度。,工艺调整必须尽量借助于各炉子温区的设置。而上下温区对PCBA的加热方式有所不同(注六),上下温区的配合更是能够发挥工艺优化的能力的。但由于许多用户都未掌握这种有用的调制技术。,我们常见到的都是一成不变的上下温区同温设置。


9.缺乏工艺管制手段

以上8点问题,都是针对焊接工艺的设置和调制的。撇开这些不谈,目前不少用户在工艺管制上也缺乏一套好的做法。一般用户对本身的回流炉能力并未进行详细的考评。例如炉子的稳定性、回温能力、排风影响等等。而在设置了工艺参数后,一般也不进行任何确保工艺不过度偏移的监控措施。做法较规范的,主要是定期(例如每班次)进行过板温度测量。但这种做法是否足够或有效,在没有对炉子进行详细的能力认证前是无法知道的。例如有一台价格不菲并享有良好声誉的炉子,经过测试评估后,其处理负荷变化的能力不太理想。如果遇到负荷较大的产品以及进板时间不稳定受控时,是有可能出现焊接不理想的结果的。在实际生产中,每一块板的实际温度变化情况如何,用户并不知道。所以目前一般的工艺管制做法是靠一个‘信’字,而且似乎信得有不少盲目成份。


10.缺乏技术整合的研究和做法

良好的回流焊接工艺,并非只靠对焊接工艺机理的了解,或对工艺参数的调制就能够有保证的。其实工艺调制的能力可能非常有限。因为它受到设备、工艺(可制造性)设计和材料等先决条件的限制。即使拥有很好的工艺知识,工艺工程师也未必能够保证工艺质量。所以要做得好,一家企业必须推行技术整合以及技术/管理整合。可惜这方面的做法和投入,在本区域市场上也是较缺乏的。例如许多用户在产品设计时,并没有对焊接需求进行详细的策划评估;企业内也缺乏对新器件进行焊接性(注七)认证的工作;设备选购时缺乏采购前的实际测试(注八);设备安装后也缺乏对其焊接加热能力进行量化管理,并制定工艺能力和设计规范等等。这些都是缺乏技术整合的现象。


文章"回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑(二)-福德正神焊剂合明科技"来源:中国SMT在线

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以上为合明科技在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,在水基清洗、环保清洗方面有着丰富的经验,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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