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焊接基本原理焊接基本原理焊接基本原理焊接基本原理合金层(IMC:
Intermetallic)基板太剧烈的化学反应太剧烈的化学反应,形成太厚的形成太厚的IMC,反而降低了机械连接强度反而降低了机械连接强度.在适当的化学反应中在适当的化学反应中,形成了形成了牢固的机械连接强度牢固的机械连接强度.Cu3Sn/Cu6Sn5在发生化学反应的温度下在发生化学反应的温度下210220210220(在一秒钟内,生成的IMC厚度约0.5微米.)当温度升至太高时当温度升至太高时,比如比如280350andabove(化学反应剧烈,形成太厚的IMC.)焊接基本原理焊接基本原理焊接基本原理焊接基本原理合金层(IMC:
Intermetallic)合金层(IMC)是形成焊点的标志,但过厚的IMC反而会导致焊点强度急剧下降!
若焊点温度若焊点温度太高太高,形成太厚的介质层形成太厚的介质层,焊点的机械连接强度反而下降焊点的机械连接强度反而下降!
温度控制温度控制,铅锡合金颗粒均匀铅锡合金颗粒均匀温度过高铅锡合金分离温度过高铅锡合金分离,强度下降强度下降锡膏的组成锡膏的组成锡膏的组成锡膏的组成锡膏锡膏(SolderPaste)金属合金颗粒金属合金颗粒(Sn63Pb37&
SAC305)助焊剂助焊剂(Flux)(活化剂、增粘剂、溶剂、抗垂流剂活化剂、增粘剂、溶剂、抗垂流剂)W金属成分:
WFlux成分=9:
1V金属成分:
VFlux成分=1:
1W-重量;
V-体积.2号适用于1.27pitch以上的印刷;
3号适用于0.51.27pitch的印刷;
4号适用于0.5pitch以下的印刷.助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类、特性要求及其作用助焊剂的分类助焊剂的分类根据活性程度分类,助焊剂(Flux)可以分为低活性(R型:
Rosin)、中等活性(RMA型:
RosinMediumActivated)、高活性(RA型:
RosinActivated)和超高活性(RSA型:
RosinSuperiorActivated)四种类型.RMA由于活性适中,既能够起到提高锡膏润湿性能的作用又能避免由于过高活性产生的残留、腐蚀现象,因此得到最为广泛的使用.表面贴装用助焊剂的特性要求表面贴装用助焊剂的特性要求具一定的化学活性;
具有良好的热稳定性;
具有良好的润湿性;
对焊料的扩展具有促进作用;
留存于基板的焊剂残渣,对基板无腐蚀性;
具有良好的清洗性;
氯的含有量在0.2%(W/W)以下.助焊剂的四大功能助焊剂的四大功能助焊剂(Flux)这个字来源于拉丁文“流动”(Flowinsoldering)的意思,但在此它的作用不只是帮助流动,还有其他功能:
清除焊接金属表面的氧化膜;
在焊接物表面形成一液态的保护膜隔绝高温时四周的空气,防止金属表面的再氧化降低焊锡的表面张力,增加其扩散能力;
焊接的瞬间,可以让熔融状的焊锡取代,顺利完成焊接.REFLOWTemperatureTime(BGABottom)1-3/Sec200Peak225560-90Sec140-17060-120SecPreheatDryoutReflowcooling热风回流焊过程中,焊膏需经过以下几个阶段,溶剂挥发;
热风回流焊过程中,焊膏需经过以下几个阶段,溶剂挥发;
焊剂清除焊件焊剂清除焊件焊剂清除焊件焊剂清除焊件表面的氧化物表面的氧化物表面的氧化物表面的氧化物;
焊膏的熔融;
焊膏的熔融、再流动以及、再流动以及、再流动以及、再流动以及焊膏的冷却、焊膏的冷却、焊膏的冷却、焊膏的冷却、凝固。
凝固。
基本工艺:
SMAIntroduceREFLOW工艺分区:
工艺分区:
(一)预热区
(一)预热区
(一)预热区
(一)预热区目的:
目的:
使使使使PCBPCBPCBPCB和元器件预热和元器件预热和元器件预热和元器件预热,达到平衡,同时除去焊膏中的水份,达到平衡,同时除去焊膏中的水份,达到平衡,同时除去焊膏中的水份,达到平衡,同时除去焊膏中的水份、溶剂,以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。
要保证升温比较、溶剂,以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。
要保证升温比较缓慢,溶剂挥发。
较温和,对元器件的热冲击尽可能小,缓慢,溶剂挥发。
较温和,对元器件的热冲击尽可能小,升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容器开裂。
同时还会造成焊料飞溅,使在整个器开裂。
同时还会造成焊料飞溅,使在整个PCBPCBPCBPCB的非焊接的非焊接的非焊接的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。
区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。
SMAIntroduceREFLOW目的:
保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,同时还起目的:
保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,同时还起着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。
时间约属氧化物。
时间约60120601206012060120秒,根据焊料的性质有所差异。
秒,根据焊料的性质有所差异。
(二)保温区
(二)保温区SMAIntroduceREFLOW目的:
焊膏中的焊料使金粉开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊目的:
焊膏中的焊料使金粉开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊剂润湿剂润湿剂润湿剂润湿焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对大多数焊料润湿时间为大多数焊料润湿时间为大多数焊料润湿时间为大多数焊料润湿时间为6090609060906090秒。
再流焊的温度要高于焊膏的熔秒。
再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度,一般要超过熔点温度点温度,一般要超过熔点温度点温度,一般要超过熔点温度点温度,一般要超过熔点温度20202020度才能保证再流焊的质量。
有度才能保证再流焊的质量。
有时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。
时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。
(四)冷却区(四)冷却区(四)冷却区(四)冷却区焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,冷却速度要求同预热速度相同。
冷却速度要求同预热速度相同。
(二)再流焊区
(二)再流焊区
(二)再流焊区
(二)再流焊区工艺分区:
SMAIntroduceREFLOW影响焊接性能的各种因素:
影响焊接性能的各种因素:
工艺因素工艺因素工艺因素工艺因素焊接前处理方式,处理的类型,方法,厚度,层焊接前处理方式,处理的类型,方法,厚度,层焊接前处理方式,处理的类型,方法,厚度,层焊接前处理方式,处理的类型,方法,厚度,层数。
处理后到焊接的时间内是否加热,剪切或经过数。
处理后到焊接的时间内是否加热,剪切或经过其他的加工方式。
其他的加工方式。
焊接工艺的设计焊接工艺的设计焊接工艺的设计焊接工艺的设计焊区:
指尺寸,间隙,焊点间隙焊区:
指尺寸,间隙,焊点间隙导带(布线):
形状,导热性,热容量导带(布线):
形状,导热性,热容量被焊接物:
指焊接方向,位置,压力,粘合状态等被焊接物:
指焊接方向,位置,压力,粘合状态等SMAIntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措施几种焊接缺陷及其解决措施几种焊接缺陷及其解决措施几种焊接缺陷及其解决措施回流焊中的锡球回流焊中的锡球回流焊中的锡球回流焊中的锡球回流焊中锡球形成的机理回流焊中锡球形成的机理回流焊中锡球形成的机理回流焊中锡球形成的机理回流焊接中出的锡球,常
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