在PCB組裝過程中,波峰焊在固定印刷電路板上的元件方面起著決定性的作用。隨著制造技術(shù)的逐步升級和人們的環(huán)保意識的提升,波峰焊進(jìn)一步分為鉛波焊和無鉛波焊。內(nèi)容差異肯定會(huì)帶來制造技術(shù)方面的差異,只是為了確保最佳質(zhì)量。因此,了解鉛和無鉛波峰焊中使用的焊接技術(shù)之間的區(qū)別非常重要。
焊料含量對比
?鉛波焊中常用的焊料
a。共晶焊料:Sn37Pb 。它表現(xiàn)為單一均相,熔點(diǎn)為183℃,由兩相(Sn和Pb)以不同的熔點(diǎn)混合。
b。焊料:Sn36Pb2Ag 。在SnPb焊料中混合了一點(diǎn)Ag,用于以下兩個(gè)目的:
目標(biāo)#1:它可以降低焊料的熔化溫度,如熔點(diǎn)為179°C的Sn36Pb2Ag,提高擴(kuò)散性和焊接強(qiáng)度,使焊點(diǎn)美觀閃亮。這種類型的焊料適用于石英晶體單元,陶瓷器件,熱敏電阻,厚膜器件,集成電路(IC)和鍍有Ag的元件。
目標(biāo)#2:阻止焊料和Ag在基座上相互擴(kuò)散金屬,Ag需要預(yù)先添加到焊料中。因此,可以阻止Ag在陶瓷和云母上擴(kuò)散,Ag層不會(huì)剝落,這是這類焊料的主要應(yīng)用特征。
?無鉛波峰焊中常用的焊料
a。合金Sn3.0Ag0.5Cu(簡稱為SAC305)。它現(xiàn)在是熔化溫度范圍為217°C至220°C的行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的元素。 Sn3.8Ag0.7Cu(簡稱為SAC387)是SnAgCu合金的單晶元素,熔點(diǎn)為217℃。
b。合金Sn0.7Cu 。 Sn0.7Cu作為SnCu系列合金的單晶元素,其熔化溫度為227°C,比SAC305高9°C。因此,當(dāng)焊接溫度超過250°C時(shí),它將不再適用于回流焊接。
波峰焊接工藝窗口
?引線波峰焊接
a。關(guān)于Sn37Pb的共晶焊料:
1)。波峰焊溫度。在Sn37Pb共晶合金的焊接溫度方面,它應(yīng)比熔化溫度高37°C。因此,理論焊接溫度為220°C(183°C加37°C)。
焊接溫度與焊接過程中焊錫浴的溫度不相同。在波峰焊的整個(gè)過程中,熔化溫度是焊錫浴溫度和焊接工作溫度之間的溫度。為確保焊料具有出色的潤濕性,在達(dá)到最低潤濕溫度后,焊錫浴溫度必須進(jìn)一步提高到250°C左右,以彌補(bǔ)其他熱損失,從而在波峰焊中實(shí)現(xiàn)熱平衡。
2)。波峰焊時(shí)間。為了獲得最佳的波峰焊效果,焊點(diǎn)應(yīng)在波峰焊中浸泡2到4秒。
b。對于Sn36Pb2Ag的焊料,可以使用Sn37Pb焊料作為參考來設(shè)置其波峰焊接工藝窗口。
?無鉛波峰焊接
無鉛波峰焊的溫度選擇是克服無鉛焊料潤濕性不足的重要方法。根據(jù)波峰焊接過程中的最佳潤濕溫度范圍,通常情況下應(yīng)選擇比最高熔化溫度高50°C的溫度。因此,通常使用的推薦無鉛焊料處理窗口如下所示,以獲得最佳的潤濕性捕獲。
a。關(guān)于SAC305的焊料:
1)。波峰焊溫度:250°C至260°C
2)。波峰焊時(shí)間:建議時(shí)間為3至5秒
b。關(guān)于合金Sn0.7Cu :
1)。波峰焊溫度:260°C至270°C
2)。波峰焊時(shí)間:相當(dāng)于SAC305
磁通和預(yù)熱
1。有機(jī)酸水基焊劑用于高活性的無鉛波峰焊。
2。涂層重量與鉛波焊接相同。
項(xiàng)目 | 引導(dǎo)波焊接 | 無鉛波峰焊接 |
磁通類型和 涂層重量 |
1。有機(jī)酸醇基免洗助焊劑用于低活性的鉛波焊。 2。使用的助焊劑含量應(yīng)控制在300至750mg/dm 2 的范圍內(nèi)。 |
|
預(yù)熱溫度 | 在預(yù)熱結(jié)束時(shí),PCB的表面溫度應(yīng)控制在溫度范圍為70至80°C。 | 在預(yù)熱結(jié)束時(shí),PCB的表面溫度應(yīng)控制在100至130°C的范圍內(nèi)。 |
預(yù)熱模式 |
根據(jù)實(shí)際情況可以應(yīng)用一到三個(gè)預(yù)熱區(qū),每個(gè)預(yù)熱區(qū)長度為600mm。 1。在第一預(yù)熱區(qū),應(yīng)用中波波長紅外加熱裝置,能夠提供令人滿意的紅外能量和波長,以激活助焊劑中的活性物質(zhì),并阻止溶劑在開始階段從材料中蒸發(fā)。第二和第三預(yù)熱區(qū)利用強(qiáng)制對流加熱,可以在進(jìn)行波峰焊之前消除過量溶劑。 |
根據(jù)實(shí)際情況可以應(yīng)用一到四個(gè)預(yù)熱區(qū),每個(gè)預(yù)熱區(qū)為600mm長。結(jié)果1。在第一預(yù)熱區(qū),應(yīng)用中波波長紅外加熱裝置,能夠提供令人滿意的紅外能量和波長,以激活助焊劑中的活性物質(zhì),并阻止溶劑在開始階段從材料中蒸發(fā)。第二到第四預(yù)熱區(qū)利用強(qiáng)制對流加熱,以便在進(jìn)行波峰焊之前可以消除過量的水。 |
波峰焊時(shí)間 - 溫度曲線
波峰焊技術(shù)工藝參數(shù)主要集中在波峰焊的時(shí)間 - 溫度曲線上。
?引線波峰焊接
當(dāng)焊接Sn37Pb用作波峰焊中的焊料時(shí),時(shí)間 - 溫度曲線如下所示。
?無鉛波峰焊接
由于無鉛焊料等由于SAC305的潤濕性比Sn37Pb差,因此當(dāng)通孔元件經(jīng)過波峰焊接時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生通孔缺陷。因此,必須對無鉛波峰焊的時(shí)間 - 溫度曲線進(jìn)行一些修改,如下圖所示。
波峰焊中的銅雜質(zhì)控制
在波峰焊的焊錫槽中,隨著銅含量變化0.2(wt)%,液相溫度最多變化6°C。如此大的變化將導(dǎo)致液體焊料在性能不一致方面進(jìn)行大的修改。此外,焊料流動(dòng)性變得越來越低,損害波浪工藝的機(jī)械功能,同時(shí)焊接缺陷起來如橋接。因此,控制焊錫槽中的雜質(zhì)銅非常重要。
?引線波峰焊接
鉛波焊接焊錫槽中銅的控制基于以下兩種物理現(xiàn)象:
a。密度差。當(dāng)銅元素在焊料浴中熔化時(shí),它將作為Cu 6 Sn 5 的金屬化合物形式存在。由于Sn37Pb的密度為8.5g/cm 3 ,因此Cu 6 Sn 5 8.3 g/cm 3 ,后者漂浮在焊料槽中的液態(tài)Sn37Pb表面。
b。熔點(diǎn)差。 Cu 6 Sn 5 的熔點(diǎn)比Sn37Pb的熔點(diǎn)高5至10℃,比SnPb的熔點(diǎn)高5至10℃。結(jié)果,焊料浴溫度可以降低到低于Cu6Sn5的熔點(diǎn)溫度,然后使用特殊工具來拾取銅和錫的銅,然后將其消除。最后,將利用具有高純度的原始生態(tài)焊料來補(bǔ)充焊料浴。
?無鉛波峰焊接
期間無鉛波峰焊的工藝,當(dāng)焊料中銅作為雜質(zhì)達(dá)到1.55(wt)%時(shí),建議焊料升級。因?yàn)橐坏┏^這個(gè)值,大多數(shù)無鉛合金的潤濕性都會(huì)急劇下降。就無鉛波峰焊而言,SnCu化合物Cu 6 Sn 5 ,密度為8.3g/cm 3 ,高于SnAgCu和SnCu,導(dǎo)致SnCu化合物Cu 6 Sn 5 不能通過在液體焊料中散射而浮起,產(chǎn)生如此多的焊接缺陷。
b。就無鉛波峰焊而言,當(dāng)銅熔化成焊錫槽的速度和PCB焊錫槽中的銅與新供給焊料的稀釋效應(yīng)抵消時(shí),焊錫槽中的銅含量將達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,焊接必須在氮?dú)獗Wo(hù)下立即進(jìn)行。
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