通孔再流焊接技术
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通孔再流焊工艺技术浅析作者:张海澎王家波李晓松来源:《科学导报·学术》2020年第17期摘;要:通孔再流焊技术是将通孔元件结合到表面组装工艺的一种工艺方法,使用通孔再流焊即可以提高生产效率又可以节省设备和成本。
本文介绍了应用通孔再流焊的必要性和工艺过程,并对决定通孔再流焊焊接质量的两项关键技术:焊盘设计和锡膏涂覆工艺两项关键技术进行了详细的介绍和分析,具有一定的借鉴价值。
关键词:BGA;植球;CBG1 通孔再流焊工艺的必要性随着电子产品向小型化、高組装密度方向发展,电子组装技术也以表面贴装技术为主。
但在一些电路板中仍然会存在一定数量的通孔插装元器件,形成表面贴装元器件和通孔插装元器件共存的混装电路板。
传统组装工艺对于混装电路板的组装工艺是先使用表面贴装技术(SMT,Surface Mount Technology)完成表面贴装器件的焊接,再使用通孔插装技术(THT,Through Hole Technology)插装通孔元器件,最后通过波峰焊或手工焊来完成印制板的组装。
传统组装工艺流程图如图一所示。
采用传统组装工艺组装混装电路板的主要缺点是必须要为使用极少的通孔插装元件的焊接增加一道波峰焊接的工序。
另外波峰焊接技术被应用于过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接有许多不足之处:不适合高密度、细间距元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂;印制板受到较大热冲击易翘曲变形。
为了适应表面组装技术的发展,解决以上焊接难点,通孔再流焊接技术得到应用,可以实现一道工序完成焊接。
通孔再流焊接技术(THR,Through-hole Reflow),又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。
通孔再流焊技术是将焊膏印刷到电路板上,然后在贴片后插装通孔插装元器件,最后表面贴装元器件和通孔插装元器件共同通过再流焊炉,一次性完成焊接工艺。
通孔再流焊技术主要工艺步骤如图二所示。
通过图二我们可以得出,如果使用通孔再流焊技术,就可以在混装电路板上一次完成所有元器件的焊接,这样即可以减少工序提高生产效率,又可以节省波峰焊炉的设备成本。
1 引言在传统的电子组装工艺中,对于安装有过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接一般采用波峰焊接技术。
但波峰焊接有许多不足之处:不适合高密度、细间距元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂;印制板受到较大热冲击翘曲变形。
因此波峰焊接在许多方面不能适应电子组装技术的发展。
为了适应表面组装技术的发展,解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技术(THR,Through-hole Reflow),又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。
该技术原理是在印制板完成贴片后,使用一种安装有许多针管的特殊模板,调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐,使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上,然后安装插装元件,最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。
从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性:首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,节省了费用,同时也减少了所需的工作人员,在效率上也得到了提高;其次回流焊相对于波峰焊,产生桥接的可能性要小的多,这样就提高了一次通过率。
穿孔回流焊相对传统工艺在经济性、先进性上都有很大优势。
通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司,20世纪90年代初已开始应用,但它主要应用于SONY自己的产品上,如电视调谐器及CD Walkman。
2 通孔回流焊接生产工艺流程生产工艺流程与SMT流程极其相似,即印刷焊膏一插入元件一回流焊接,无论对于单面混装板还是双面混装板,流程相同。
2.1 焊膏印刷2.1.1焊膏的选择通孔回流所用的焊膏黏度较低,流动性好,便于流入通孔内。
一般在SMT工艺以后进行通孔回流,若SMT采用的焊膏合金成分为63Sn37Pb,那么为了保证通孔回流时SMT元件不会再次熔化而掉落,焊膏中焊锡合金的成分可采用熔点稍低的46Sn46Pb8Bi(178℃),焊料颗粒尺寸25μm以下<10%,25~50μm>89%,50μm以上<1%。
2.1.2 基本原理在一定的压力及速度下,用塑胶刮刀将装在模板上的焊膏通过模板上的漏嘴漏印在线路板上相应位置。
通孔回流焊接的工艺技术如图2,可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件(SMC/SMD)进行回流焊。
相对传统工艺,在经济性、先进性上都有很大的优势。
所以,通孔回流工艺是电子组装中的一项革新,必然会得到广泛的应用。
二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有以下优势:1、首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,多种操作被简化成一种综合的工艺过程;2、需要的设备、材料和人员较少;3、可降低生产成本和缩短生产周期;4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率,达到回流焊的高直通率。
;5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤,从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性,等等。
尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果,但还是存在一些工艺问题。
1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大,由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污染,因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的;2、对THT元件质量要求高,要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击,例如线圈、连接器、屏蔽等。
有铅焊接时要求元件体耐温235℃,无铅要求260℃以上。
许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度;电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。
3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件,使工艺难度增加。
本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素,然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素,揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。
1. 通孔回流焊焊点形态要求2. 获得理想焊点的锡膏体积计算3. 锡膏沉积方法4. 设计和材料问题5. 贴装问题6. 回流温度曲线的设定下面将逐项予以详细描述。
1、通孔回流焊焊点形态要求:首先,应该确定PIHR焊点的质量标准,建议参照业界普遍认同的焊点质量标准IPC-A-610D,根据分类(1、2或3类)定出目视检查的最低可接受条件。
企业可在此标准基础上,进行修改以适应其工艺水平。
通孔回流理想焊点模型是一个完全填充的电镀通孔(Plated Through Hole,PTH),在PCB的顶面和底面带有焊接圆角(如图3)。
通孔回流焊工艺要求通孔回流焊是一种常见的表面贴装技术,在电子制造行业中广泛使用。
它通过将电子元件焊接到PCB板上进行连接,以实现电子设备的正常运行。
下面是通孔回流焊工艺的要求和相关参考内容。
1. 焊接温度控制:在通孔回流焊过程中,焊接温度是一个非常重要的参数。
焊接温度过高会导致元件损坏,焊接温度过低会导致焊接不良。
因此,对于不同类型的元件,应根据供应商提供的数据和规范来确定适当的焊接温度范围。
2. 焊接时间控制:除了焊接温度外,焊接时间也是影响焊接质量的重要因素。
焊接时间过长可能会导致焊接点过热,焊接时间过短可能会导致焊接不充分。
通常,焊接时间应根据焊接温度和元件类型进行调整,以确保焊接质量。
3. 焊接剂的选择:焊接剂在通孔回流焊工艺中起到重要的作用。
它可以帮助提高焊接质量,并防止氧化。
在选择焊接剂时,应根据焊接材料和工艺要求选择适合的类型和规格的焊接剂。
4. 焊接机器设备的选取:通孔回流焊需要使用专门的焊接设备,如回流焊炉。
在选购设备时,应考虑焊接速度、温度控制的精度、设备的稳定性等因素。
并且,设备的使用和维护也是确保焊接质量的关键。
5. PCB设计的要求:良好的PCB设计对于焊接质量的保证至关重要。
在PCB设计中,应考虑元件的布局、焊盘的大小和间距等因素,以便实现良好的焊接质量。
6. 焊接操作的执行:良好的焊接操作是保证焊接质量的重要保证。
操作人员应熟悉焊接工艺要求,并采取正确的焊接操作,包括元件的放置和固定、焊接温度和时间的控制、焊接剂的喷洒等。
7. 焊后检测的要求:焊接后的检测对于发现焊接缺陷和及时修复非常重要。
可以借助透光检查、高倍显微镜检查、飞针测试等方法来进行焊后检测。
8. 质量管理的要求:通孔回流焊工艺要求严格的质量管理,包括过程记录、检验记录、不良品管理等。
操作人员应按照质量管理程序要求进行操作,并确保焊接质量符合相关标准和规范。
综上所述,通孔回流焊工艺的要求包括焊接温度控制、焊接时间控制、焊接剂的选择、焊接机器设备的选取、PCB设计的要求、焊接操作的执行、焊后检测的要求和质量管理的要求。
SMT工艺技术改进:通孔元件再流焊工艺及部分问题课件 (二)1. 通孔元件再流焊工艺的优势- 通孔元件再流焊工艺是一种新型的表面贴装技术,它可以将通孔元件通过再流焊的方式焊接到PCB板上,从而实现表面贴装的效果。
- 与传统的手工焊接方式相比,通孔元件再流焊工艺具有以下优势:- 生产效率高:通孔元件再流焊工艺可以实现自动化生产,大大提高了生产效率。
- 焊接质量好:通孔元件再流焊工艺可以实现焊接的自动化控制,从而保证了焊接质量的稳定性和一致性。
- 成本低:通孔元件再流焊工艺可以减少人工操作,降低生产成本。
2. 通孔元件再流焊工艺的实现方式- 通孔元件再流焊工艺的实现方式主要包括以下几个步骤:- PCB板上涂覆焊膏:将焊膏涂覆在PCB板的表面上,用于焊接通孔元件。
- 焊接通孔元件:将通孔元件插入到PCB板上,通过再流焊的方式将其焊接到PCB板上。
- 检测焊接质量:通过视觉检测或X光检测等方式,检测焊接质量是否符合要求。
- 清洗PCB板:清洗PCB板,去除残留的焊膏和通孔元件。
3. 通孔元件再流焊工艺存在的问题- 尽管通孔元件再流焊工艺具有很多优势,但是在实际应用中还存在一些问题,主要包括以下几个方面:- 焊接不良率高:通孔元件再流焊工艺中,由于通孔元件的结构特殊,容易导致焊接不良率高。
- PCB板变形:通孔元件再流焊工艺中,由于焊接温度高,容易导致PCB板变形。
- 焊接剂残留:通孔元件再流焊工艺中,焊接剂容易残留在PCB板上,影响电路的稳定性和可靠性。
4. 改进通孔元件再流焊工艺的方法- 针对通孔元件再流焊工艺存在的问题,可以通过以下方法进行改进: - 优化焊接工艺参数:通过优化焊接温度、焊接时间、焊接压力等参数,降低焊接不良率。
- 优化PCB板结构:通过优化PCB板结构,减少PCB板变形的可能性。
- 优化焊接剂配方:通过优化焊接剂的配方,减少焊接剂残留的可能性。
- 引入新的焊接技术:例如激光焊接、超声波焊接等,可以提高焊接质量和效率。
通孔回流焊技术在SMT制程中的应用作者:邓志芳来源:《中国科技纵横》2012年第17期摘要:通孔回流焊技术(THR Technology),也被称为"侵入式回流焊"PIHR(Pin-In-Hole Reflow)技术,是将插装元件结合到表面贴装制程中的一种有别于波峰焊接工艺的特殊电子装联方法。
它的出现不仅促进了表面贴装技术的发展,也为PCB设计者提供新的工艺选择,该技术越来越多的应用于电子组装上,成为一种极具竞争力的焊接技术。
关键词:通孔回流焊波峰焊 SMT PCB 钢网1、概述在当前PCB组装中,插装元件一般会采用波峰焊接或手工焊接这两种方式,但这两种方式都有许多不足之处,不适合高密度、细间距元件的焊接,桥连、漏焊的比较多,透锡不好,对于浮高等客户的特殊要求很难控制,需要喷涂阻焊剂,板面容易被阻焊剂污染等等,因此,这两种方式在某些方面已不能满足PCB组装技术的发展。
为了适应电子组装技术的发展,解决以上焊接难点,通孔回流焊接技术应运而生。
该技术的原理就是使用刮刀将钢网上的锡膏印刷到通孔焊盘上,再安装插装元件,最后插装元件与贴片元件一起进行回流焊,来实现插装元件的焊接。
用回流焊接技术代替波峰焊接技术来实现插装元件的焊接,其经济性和先进性方面优势突出,不仅能解决波峰焊接所产生的问题,提高产品的一次通过率,而且省掉波峰焊接这道工序,减少了所需的操作员、载具以及相关的能源消耗,降低了生产成本,提高了生产效率。
通孔回流焊的出现,对于丰富焊接手段、提高PCB板组装密度、提升焊接质量都有很大帮助。
目前,已经广泛运用于PCB板的组装。
2、与波峰焊工艺相比通孔回流焊的优势波峰焊历史悠久技术成熟,其工艺是将熔化的锡条经电动泵喷流成要求的焊料波峰,将预先插装好元件的PCB板经焊料波峰进行焊接,从而实现元件与PCB板之间的装联。
目前,对插装元件的焊接,波峰焊技术仍居主流地位,但是对于高密度、细间距的插装元件组装,不良率明显偏高,除了手工烙铁修补焊外,没有很好的解决方法,而且对于既有贴片引脚又有插装脚的混装元件,波峰焊根本无能为力。
SMT工艺技术改进:通孔元件再流焊工艺及部分问题课件 (一)SMT(表面贴装技术)已经成为了电子制造行业中的主流工艺,然而随着通孔元件的需求不断增长,通过SMT技术实现通孔元件的安装一直是一个难题。
基于这个背景,通孔元件再流焊工艺被引入到SMT工艺中,这项技术的出现大大提高了通孔元件的质量和可靠性,在很大程度上推动了电子制造领域的发展。
一、通孔元件再流焊工艺的优点1. 提高焊接质量通孔元件再流焊工艺是通过热波及熔融的焊料润湿材料表面,形成金属间的结合,这种焊接方式比手工焊接更加自动化,从而可以大大提高焊接质量。
2. 提高生产效率通孔元件再流焊工艺可以实现批量生产,能够高效地完成电子元器件的焊接,从而大大提高了生产效率。
3. 降低生产成本传统的手工焊接需要大量的人力和时间,增大了生产成本,而再流焊工艺减少了人力投入,节约了大量的时间和资金,从而降低了生产成本。
二、通孔元件再流焊工艺存在的问题1. 开始运用领域有限通孔元件再流焊工艺的开始仅局限于一些高技术领域,如航空、军事、卫星通讯等应用领域。
一些企业中级技术水平较低,尚未广泛开展此项工艺。
2. 工艺控制技术的不稳定性在实践使用中,通孔元件再流焊工艺容易受到工艺参数、材料附着、热量等环境因素影响,其工艺控制技术相比其他工艺仍有待进一步完善。
3. 工人专业水平要求较高通孔元件再流焊工艺操作相对手工焊接复杂,特别是参数的调试和元器件和PCB的适配要求工人的专业水平较高,企业需要有一定的人才储备。
总之,通孔元件再流焊工艺是一种具有广阔应用前景的新工艺,将会引领电子制造技术的新发展方向。
同时我们需要认识到,此项技术仍有提高空间,需要在工艺控制、设备更新、人才培养等方面不断地改进和提升。
通孔再流焊接技术(一)作者:wxy来源:网络采集发表时间:2007-09-11 浏览次数:字号:大中小1 引言目前PCB组装中,表面贴装元件约占800/0,成本为60%,而穿孔元件约占20%,成本为40%。
这种混合板采用传统再流焊技术是不能进行焊接,需采用再流焊与波峰焊两道工序。
然而波峰焊接技术被应用于过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接有许多不足之处:不适合高密度、细间距元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂;印制板受到较大热冲击易翘曲变形。
为了适应表面组装技术的发展,解决以上焊接难点,通孔再流焊接技术得到应用,可以实现一道工序完成焊接。
通孔再流焊接技术(THR,Through-hole Reflow),又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-in-Hole Reflow)。
该技术原理是在印制板完成贴片后,使用一种安装有许多针管的特殊模板,调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐,使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上,然后安装插装元件,最后插装元件与贴片元件同时通过再流焊完成焊接。
通孔再流焊在很多方面可以替代波峰焊来实现对插装元件的焊接,特别是在处理焊接面上分布有高密度贴片元件(或有线间距SMD)的插件焊点的焊接,这此采用传统的波峰焊接已无能为力,另外通孔再流焊能极大地提高焊接质量,这足以弥补其设备昂贵的不足。
通孔再流焊的出现,对于丰富焊接手段、提高线路板组装密度(可在焊接面分布高密度贴片元件)、提升焊接质量、降低工艺流程,都大有帮助。
2 通孔再流焊(THR&PIP)工艺过程一般元件都可以加工成为表面贴装元件,但是部分异型元件,如连接器、变压器和屏蔽罩等,为了满足机械强度和大电流需要,仍然需要加工成为接插元件,通孔式接插元件有较好的焊点机械强度。
接插元件应用于通孔再流焊工艺时应考虑2个问题:一为并不是所有接插元件都可以满足通孔再流焊工艺需求,即元件材料不会因再流高温而破坏,表1为可(不可)用于再流焊工艺的元件材料汇总;二是虽然通孔式接插元件可利用现有的SMT设备来组装,但在许多产品中不能提供足够的机械强度,而且在大面积PCB上,由于平整度的关系,很难使表面贴装式接插元件的所有引脚都与焊盘有一个牢固的接触,就需重新设计模板、再流焊温度曲线及引脚与开孔直径比例等。
通孔插装元件主体须离开线路板表面至少0.5mm,防止元件插装前后焊膏发生移动。
元件引脚不要太长,通常长出板面1.0~1.5 mm就可以。
此外,紧固件不可有太大的咬接力,因为表面贴装设备通常只支持10~20 N的压接力。
通孔再流焊生产工艺流程与SMT流程极其相似,即印刷焊膏于PCB通孔焊盘,放置插装件,再流焊接。
图1为一单面通孔再流焊工艺过程示意图。
无论对于单面混装板还是双面混装板,流程都相同。
3 通孔再流焊焊盘设计通孔再流焊相邻的通孔间距要求至少2.54 mm或以上,目的防止相互之间产生连锡从而导致相邻的孔内少锡。
焊盘孔径设计要求见图2,其中d为方形插针对角直径,di为焊孔直径,da为焊孔外径。
焊孔直径设计要适当,当di<1mm时,焊膏印刷量易出现不足,而且如果元件是在板上过炉的话,空洞与少锡的现象会更严重,如果元件是在板下过炉的话,可以加大通孔PAD直径或边长来补充锡量,这样一般不太会有空洞和少锡现象;当di>2 mm时,焊膏容易从通孔漏掉造成空洞、少锡现象。
焊孔直径di一般比插针直径d大0.2~0.3 mm,如果连接器端子较少,焊孔直径可以稍小一些。
为增加焊膏量,焊孔外径一般比焊孔直径大30%~50%来补充,或焊盘设计为爪形,伸出的部分尽量长。
4 焊膏涂覆工艺通孔再流焊技术的关键问题是由于焊点结构不同,导致通孔焊点所需焊膏量要比表面贴装焊点所需焊膏量大,采用模板印刷的方法不能同时满足通孔元件及表面贴装元件所需焊膏量。
要获得良好的焊接效果,就要确保通孔再流焊基板各通孔焊盘上焊膏量恰到好处,否则会出现填锡不足等缺陷,如图3所示,导致在机械载荷作用下焊点强度会降低。
模板厚度一定尺寸一定时,为了满足足够的焊膏量,一般可以通过改变印刷参数来控制或采用分级模板印刷技术。
模板如果太厚可以印刷两次,第一次专印通孔部分,第二次全部印刷一次。
焊膏印刷量与通孔的下表面保持水平即可,如果太多,当元件插入孔中时,一部分焊膏被挤出。
在未焊接前,这一部分锡可能会掉下来而带走孔中的一部分锡。
传统模板设计和焊膏印刷技术的有机结合,可以改善通孔再流焊印刷工艺,比如改进印刷图案,扩大印刷面积,如图4所示。
焊点所需合金体积必须根据引线形状、通孔直径、和基板厚度来确定要填充的钎料量,然后按所要求的填充百分比计算所需要的焊膏数量。
估计焊膏中的金属含量大约为体积的50%,计算公式如下:Vs=(Vh-Vl)×2 (1)其中:Vs为填充通孔所需焊膏的体积,Vh为通孔的体积,Vl为引脚插入通孔部分的体积。
所需印刷面积印刷合计体积乘以调整系数F,其一般为0.6~1.O。
但是这种方法容易受网板开孔"纵横比"的影响,还是不能大大满足要求。
上面计算的只是填满通孔所需要的焊膏体积,而通常我们追求的焊点形态不仅是填满通孔,钎料在引脚上还应有一定的爬升,在焊盘上形成一定的润湿圆角。
参照图5,焊盘上圆角焊膏体积计算公式为:Vf=A×2πX=0.125r2×2(0.2234×r+a)(2)其中:A为圆角截面积,X为圆角带重力中心,r为圆角半径,a为引脚半径。
那么Vs与Vf的和才是一个理想焊点成型所需要的焊膏体积。
传统技术不能保证施放所需的焊膏量形成合适的焊点,焊料预成型与焊膏相结合解决了满足通孔元件的焊点要求。
焊料预成型是把轧制的焊料带冲压成期望的尺寸,进而按要求制成不同的形状和大小。
组装时在插装部位印刷焊膏,将预制件贴装在焊膏中,然后插装通孔元件进行再流焊。
这种方法很好地解决了焊膏施放量,但是难以进行高密度组装。
新型的焊膏涂覆技术很好地解决了上述2方面的问题,一是采用如图6所示的分级模板技术,二是采用如图7右图的封闭压力系统。
分级模板技术可采用0.15~0.25 mm厚的分级模板进行印刷,常选择类型3粉末,网板材料一般为不锈钢和镍,近年来多种塑料材料也渐渐被人所接收。
使用聚合物箔片制造标准的SMT网板,可以制成厚度大于8mm的网板,实现单一厚度的网板在单次印刷行程中印刷涂覆量不同的焊膏。
封闭压力系统可明显提高材料的传送能力,达100%的填充率,在印刷小孔径比开口、要求印刷大量焊膏和在通孔中施加焊膏等应用时,它具有许多优点。
喷嘴中焊膏流速与钎料直径有一定关系:松香基焊膏,钎料直径与流速关系很大;高分子材料基焊膏,钎料直径与流速关系很小。
印刷钎料量由模板开孔形状、尺寸和厚度来控制,刮刀的速度、压力和分离速度也是决定焊膏印刷量的重要指标。
图7为刮刀系统与封闭压力系统印刷工艺对比,刮刀系统可以通过减小刮刀角度来增加焊膏施放量,封闭压力系统可以增加垂直压力来增加焊膏施放量,根据IPC-A-610C要求出孔焊膏量为l~1.5 mm,如图8所示。
通孔再流焊接技术(二)作者:wxy来源:网络发表时间:2007-09-11 浏览次数:字号:大中小5 元件贴装工艺通孔再流焊技术对元件要求严格,许多通孔元件设计一般是根据手工焊和波峰焊工艺设计的,对元件外包材料没有什么特殊要求,不能经受再流焊高温的热冲击,比如铝电解电容和国产的一些塑封元件。
因此选择时要看是否适合更高温度的工作条件、能否配合视觉系统、针型栅格、高度及重量、定位和底座受力、端子形状、PCB布局、焊膏应用及再流等,元件成本有所增加。
另外,不规则形状元件的自动安装需用新一代的取放机处理,并提供更强的底座受力,进料器和自动包装也需进行相应的改进,这会带来更高的成本和技术。
通孔再流焊元件插装时,引脚长度和锥形引脚端部形状对插件后的焊膏量也会有较大影响。
元件引脚穿出电路板太长时,引脚端部会带走一部分焊膏,这部分焊膏可能会脱落造成少锡或者焊后在端子的末端残留有大的钎料球。
因此,应该规定引脚伸出长度。
元件引脚的最大允许长度取决于基板的厚度、钎料量、引线表面质量,而且常常必须由给定的组件通过实验方法确定。
引脚端部形状也会对影响到焊膏量,如图9所示,锥形端子比平头端子带走焊膏量要少。
由于很多通孔再流焊元件不适于机器插装,故通孔必须足够大以易于手工插装。
这里存在一个偏心的问题,即插装位置是否对焊点形态有影响。
在波峰焊工艺中,波峰能给通孔提供充足的钎料量,即使插件引脚偏心,在焊接过程中也会发生自校准效应,使引脚居于通孔中心。
而采用通孔再流焊工艺,通孔中钎料受热不均匀,先受热的钎料发生熔融并在引脚与镀铜孔上润湿铺展,使得引脚的四面受到不均匀力的作用而被拉到孔壁一侧,并且由于钎料量不足,使钎料不能爬升到焊盘处,因而不会产牛自校准作用,这样冷却后会产生引脚偏心的焊点。
也就是说引脚的偏心只与钎料量及焊接工艺有关,而与插件的位置关系不大。
6 再流焊工艺红外再流焊炉不能用于通孔再流焊,因为它没有考虑到热传递效应对于大块元件与几何形状复杂的元件(比如有遮蔽效应的元件)的不同。
强制热风再流焊炉有着极高的热传递效率,可用于通孔再流焊技术。
再流焊温度曲线要合适,温度设置太高会导致元件损坏,太低会导致焊膏不能完全溶化。
图10为通孔再流焊技术中焊膏熔化形成焊点的全过程。
选择的焊膏必须要求活性较高,否则少锡现象是避免不了的,这一点非常重要。
再流工艺曲线的设置,润湿阶段时间不要过长,从润湿到峰值温度的曲线要很陡,当然不能超过一般元件所能承受的最大温升率。
另外,由于通孔中的焊膏量比贴装焊盘上涂敷的焊膏量大得多,再流焊时会有大量的助焊剂挥发,再流焊炉的助焊剂回收系统要好,排废气能力要强,风速可调到最高,炉保养频率需要增加。
剥离现象是无铅工艺中出现影响可靠性的新问题(图11)。
元件和电路板焊盘镀层容易产生剥离现象,焊点脱离焊盘;某些情况下焊点与焊盘不分离,但是焊盘和PCB分离,原因是由于焊点凝固的不同时性使内部产生了应力。
厚板通孔再流焊技术中,合金中铅的污染容易产生这种现象,但在现在的无铅焊接中也出现,可能的导致原因是铅的污染或非共晶合金的热膨胀和收缩。
对通孔再流焊来说焊盘尺寸对焊点强度几乎没有影响,而通孔对承载强度有很大的影响。
剥离现象不会对焊点强度造成严重影响,但工艺中要求防止剥离出现,可通过减小焊盘尺寸或采用如图12所示结构(阻焊层将焊盘覆盖一部分)来防止焊盘与PCB剥离。
7 焊点质量评价标准通孔再流焊具有很高的机械强度,即使焊点填充率为30%~40%。
从焊点强度方面来讲,通孔再流焊中存在与波峰焊强度相当的临界质量分数。
临界钎料量的大小与印制板电路的厚度有关:厚度越大,临界钎料量越小。