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2019-06-12

福德正神术的工艺要点和技术整合考虑(三)-助焊剂

发布者:合明科技 ; 浏览次数:268

回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑(三)-助焊剂


文章来源:中国SMT在线

文章关键词导读:回流焊 、焊接、助焊剂、水基清洗剂


一、 李氏回流温度曲线

约三年前,美国SMT界对传统的回流曲线(图二)提出了质疑。当时由于一位‘李’氏提出了一项技术成果报告,认为把曲线的升温和恒温部分改成稍慢的直线升温做法(见图六),可以解决好些工艺问题。从那时候起,行业杂志、书籍、报告等就先后出现了很多论文支持该论点和做法。


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图六:李氏的缓升温度曲线


如果我们采取的工艺调制方法,缺乏冷热点调制,也缺乏对不甚精确的锡膏回流曲线指标的仔细认证,光是靠看焊接结果的外观的话,那‘李氏曲线’很有可能给我们带来改善。因为我们不容易在缺乏以上科学做法中侥幸获得一个优化的设置。我曾读过一些论文,说回流焊接工艺中要完全去除‘焊球’和‘气孔’是不可能的。这相信也是因为缺乏以上科学调制法的原因。据我所知,目前很好使用热冷点评估设置工艺的用户十分少。而能够掌握上下不同温配合技巧的更是寥寥无几。这就是造成对这门技术误解的原因。


李氏曲线之所以有用,是因为许多用户先前并没有把温度曲线摸清和设置好,从而造成了焊球和残留物等问题。李氏曲线的最大特点,是缓慢的从室温升温到助焊和焊接时间。这给整个挥发工序带来了‘温和’的好处。所以一切由于‘升温’和‘恒温’区分不清的问题,以及因为对锡膏特性了解不精确的问题等等,都得以改善,看来效果良好。


李氏曲线可能带来的问题。是生产速度稍慢,以及焊点寿命的缩短。生产速度方面的问题可能还不敏感。,原因是从事这些工艺研究的企业,大多有多温区和设计较好的炉子。在炉子加热效率好以及加热长度够的情况下,炉子生产速度的压力并不大。


往往还有余额空间。而寿命方面虽然是个大问题,但如果没有仔细的焊点可靠性分析,或没有遇到产品设计较难的(热容量差距大),这问题也许根本不会被发现。李氏曲线较传统曲线最不足的,是其恒温效果差。,所以对于热容量差距大的板,焊接温度的保证较困难。曾有一篇报告说李氏曲线可能出现较多的溅锡问题,应该就是因为热容量差距问题造成的。


另外,李氏曲线不适合于红外线加热技术。所以使用红外加热的(以较早期的日本设备较多)用户不宜使用。


李氏曲线,也称为‘慢升温曲线’或‘直线升温曲线’,事实上也是属于一种‘傻瓜机’概念(注四)。它对于新手或对焊接工艺和设备认识不深的用户来说,是比较容易操作和避免较多的问题的。不过,李氏曲线在优化能力上是不如传统曲线的。其实,做为SMT用户,我们不应该局限于什么曲线外观。关键是了解您的材料、设计、设备的能力和需求,从而设置出支持它们的工艺曲线。读者可曾看过阶梯式的温度/时间曲线?我们曾在欧洲的一个产品上以它来排除所有的焊接问题!


二、正确的回流工艺做法

回流焊接技术,事实上并不如许多人所认为的那么简单。尤其是当您要求达到零缺陷和焊接可靠性(寿命)保证的情况下。我也只能暂时在做法上和大家分享经验。


要确保有良好的回流焊接工艺,应该有以下的做法:


1.了解您PCBA上的质量和焊接要求,例如最高温度要求和最需要在寿命上得到照顾的焊点和器件。

2.了解PCBA上的焊接难点,例如锡膏印刷大于焊盘的部分,间距特小的部分等等。

3.找出PCBA上最热和最冷的点,并在点上焊接测温热耦。

4.决定其他必需接热耦测温的地方,例如BGA封装和底部焊点,热敏感器件本体等等(尽量利用所有测温通道来获得最多信息)。

5.设置初始参数,并和工艺规范比较(注九)以及调整。

6.对焊接后的PCBA在显微镜下进行仔细观察,观察焊点形状和表面状况、润湿程度、锡流方向、残留物和PCBA上的焊球等等。尤其是对以上第2点记录下的焊接难点处更要注意。一般而言,经过以上的调整后不会出现什么焊接故障。但如果有故障出现,针对故障模式分析,再针对其机理配合上下温区控制进行调整。如果没有故障,从所得曲线和板上焊点情况决定是否要进行微调优化。目的是要使设置的工艺最稳定以及风险最小。调整时一并考虑炉子负荷问题以及生产线速度问题,以便在质量和产量上得到较好的平衡。


以上的工艺曲线的设置调整,必须用实际产品进行才会有把握。使用实际产品的测试板,成本可能是个问题。有些用户所组装的板价格十分昂贵,这造成用户不愿意经常测试温度的原因。用户应该对调试成本和一旦出现问题的成本进行评估。此外,测试板的成本还可以通过使用假件、废板和选择性贴片等做法来进一步节省资源。


三、焊接工艺管制

上面我们谈的6个步骤是工艺的设置和调制。当我们对其效果满意后,便可以进入批量生产。由此刻起,工艺管制就十分重要了(注十)。一旦焊接参数(温度、时间、风量、风速、负载因子、排风等)决定了之后,确保这些参数有一定的稳定性是工艺监控的目标。


目前较不理想的,是许多用户对于以上的工艺参数并未进行任何监控。做得稍微好的可能在固定时间段对温度曲线进行认证。做法是使用测试板和测温仪器过炉测量后和原先纪录进行比较。即使如此,这做法上仍然有些缺点。一是测量的频率和时间缺乏科学性的制定,以感性作决策为多。其二是抽样的可靠性偏低。这种做法如果要确保较高的效益,必须配合并建立在对设备有深入的研究和性能认证工作的基础上。


对于从事高质量要求的行业,例如汽车电子、军用品、医疗设备、超级电脑、电力保护等等,以上的抽样式管制是不够的。目前市场上有一种实时监测系统,可以不间断的对炉子内的气流和温度情况进行监测。达到100%的工艺控制目的。唯一不足的,是目前该设计还未能和炉子的温控系统进行闭环整合,所以还是属于一种‘监测系统’而非‘控制系统’。不过这系统已经在工艺管制的领域中带给用户好处。据了解,目前这类技术在欧美使用很多,日本和韩国企业这两年也开始采用,台资企业由于受美国的影响也在近年较多的使用。而唯独中国企业使用得很少。这和采购观念(注十一)以及对技术应用和管理的认识有关。


但我觉得只是个认识和学习的过程现象。相信将来中国的企业也会大量使用这门工艺管制技术。我曾对这系统和一些SMT用户交流过,不少用户其实并不了解这技术,常误以为它重复了炉子内部的温度控制功能。事实上炉子内部控制系统一般只监控‘温度’而不监控‘气流’,炉子的回温反应也有一定的延误,绝对不是预防性的。这也就是说,以目前的炉子控制技术来说,炉子本身并不能够保证不会出错。而这实时监测系统,虽然目前也不能预防质量问题的出现,但却有能力告诉用户炉子所不能够提供的故障信息。除了这点,该系统还具备‘风险预测’功能和QA功能。是个值得考虑的工具。

【阅读提示】

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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