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分析无铅波峰焊接缺陷

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-02-13  浏览次数:175

(表二) 助焊剂。 对这个试验,选择了固体含量少于2%的合成无挥发性有机化合物(VOC-free)的助焊剂396-RX(表三)。选择一种无卤化物的低残留助焊剂,由于其在铜表面的良好可焊性加上其防止锡桥的作用。从板的顶面测量的助焊剂预热范围是100 ~ 112°C,示装配的结构而定。

助焊剂应用。在可利用的助焊剂应用技术之中,找到一种喷嘴喷雾的助焊剂处理器最适合对电路板施用适当的助焊剂层。用无挥发性的有机化合物助焊剂,尽可能达到最精细的颗粒是达到良好的通孔渗透和成功的水膜挥发的关键。因此,水基助焊剂应该仔细地配制表面特性,以得到一个与金属和非金属表面的流畅的接触面。   喷嘴助焊剂处理器允许对施用的助焊剂的精确控制 —; 从大约300 ~ 750 mg/dm2 (湿的助焊剂)。最大为750 mg/dm2 因为再多的助焊剂开始从板上滴落下来。   测试板的设计和材料。测试板的尺寸为160 x 100 x 1.6 mm。材料为FR-4,通孔双面镀铜。连接器特征为10针、双排、&0.2micro; Au/Ni 表面处理。   试验结果  运行了十八块板(九块九块重复一次),得到需要用来作正交阵列分析的数据,达到如下目标: ·评估单个品质影响因素的影响 ·得到对无铅(Pb-free)工艺的最佳条件 ·逼近最佳条件下的控制参数响应   变异分析(ANOVA, analysis of variance),一种统计处理方法,评估正交阵列的结果和确认每个因素的影响有多大。表四显示有关从试验中获得的焊锡桥的数据。

图三解释了相对于过程因素的锡桥的影响范围,即,数量越多,品质越高(200 = 无锡桥)。它显示,就锡桥来说,接触时间和预热温度是影响输出数据最大,即,改变其中一个设定将对锡桥数量具有最戏剧性的影响。

  基于试验数据,得到对于锡桥最佳的设定是A2、B1、C1和D2。虽然A2与A3之间的差别很小,选择A2是因为较低的能量损耗的要求而选择260°C的焊锡温度。加上,在这个水平,元件和电路板材料经受的温度冲击小。图四显示对锡桥来说,每个控制参数影响的百分比;表五列出有关通孔熔湿的试验结果。

 图五,再一次,数量越高,结果越大(4662 = 100%的“良好焊接”板)。   预热温度(130°C)影响过程最大,当其它因素的影响大约相等的时候。而且,试验重复误差对通孔渗透很小。(图六显示有关通孔渗透的每个控制参数影响的百分比。)基于试验数据,为最好的通孔焊锡渗透所建立的最佳设定是A3、B1、C2和D合。图七显示试验中使用的测试板的SACS焊接点的截面显微照片。   试验结果  焊锡温度的影响相对于其在锡桥上的影响是不大的。对通孔渗透,更高的温度更好。可是,这种选择可能受到限制,因为潜在的元件、助焊剂活性剂和电路板材料的损害。   对这个试验,较短的接触时间产生较好的结果,可能因为助焊剂活性剂系统在更高的预热和锡炉温度设定时得到兼顾。在这些过程条件下,对这个助焊剂类型其结果是典型的。其它的试验显示,如果助焊剂活性系统强度足够忍受较高的温度,较长的接触时间可能是有益的。否则,推荐接触时间为2.5 ~ 4 秒。   按照预热器温度,110°C的设定对这个过程是“急促一点”。在较高设定(130°C),过程窗口缩窄了许多(OSP涂层和助焊剂可能失去活性)。预热水基无挥发性有机化合物(VOC-free)的助焊剂,要求特别的考虑。一旦施用了助焊剂,就必须改进助焊剂与板表面之间的化学绑接,可通过加热助焊剂来达到。因此,在第一个过程区(600mm)的末尾,板顶面的温度应该为大约70 ~ 80°C。对这个试验,选择了中波Calrod红外(IR)发生器单元。该单元提供适当的IR能量和波长,来启动活性,而不会在开始时使水分从材料中汽化出去。强制式对流加热使用在第二和第三区,在进入焊锡波峰之前,消除过多的水分。  一个连续的、均匀的对整个板的助焊剂喷雾是必须的。用尽可能最低的气压来施用尽可能最细的颗粒,将给予最好的结果。较高的设定可能引起颗粒的反弹作用,因而不会改善板表面的湿润。D2设定是本试验的“Paper leader”。

对本试验整体“最好的”设定如下列出:A3、B1、C2和D2: A — 焊锡温度 = 275°C;为了防止温度损坏,在265~270°C之间。 B — 接触时间 = 1.8 秒。 C — 预热时间(顶面) = 110°C。 D — 湿的助焊剂量 = 474 mg/dm2

 
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