我们在进行产品smt贴片加工如何保证焊点牢固?
在产品 SMT(表面贴装技术)贴片加工中,要保证焊点牢固,可以从以下几个方面着手:
1. 材料选择
焊锡膏:
焊锡膏的质量对焊点牢固程度至关重要。应选择金属含量合适(一般在 88% - 92% 之间)、助焊剂活性良好的焊锡膏。例如,对于一些高精度、高可靠性要求的电子产品,可选用含锡量高(如 Sn96.5Ag3.0Cu0.5)的无铅焊锡膏,这种焊锡膏的合金成分能够提供良好的润湿性和机械性能,使焊点更加牢固。
同时,要根据不同的加工工艺和产品要求,选择合适的焊锡膏颗粒尺寸。通常,细间距元器件的焊接需要使用较小颗粒的焊锡膏,如 Type 4(20 - 38μm)或 Type 5(15 - 25μm),以确保焊锡膏能够准确地填充在微小的焊盘之间,形成牢固的焊点。
元器件引脚和焊盘:
元器件引脚的材质和表面处理也会影响焊点质量。例如,引脚镀锡或镀金处理可以提高引脚的可焊性。镀锡层能够提供良好的焊接界面,防止氧化,使焊料更容易附着,从而增强焊点的结合力。
焊盘的设计要符合相关标准,其尺寸、形状和表面处理应与元器件和焊接工艺相匹配。焊盘表面应平整、清洁,无油污、氧化层等污染物。通常,焊盘表面会进行热风整平(HASL)、化学镀镍 / 浸金(ENIG)或有机可焊性保护剂(OSP)处理。其中,ENIG 处理后的焊盘具有良好的抗氧化性和可焊性,能够确保焊点在长期使用过程中保持牢固。
2. 设备参数设置
印刷设备:
印刷机的刮刀速度、压力和角度等参数会影响焊锡膏的印刷质量。刮刀速度一般控制在 20 - 50mm/s 之间,压力根据焊锡膏的特性和模板的厚度进行调整,通常在 2 - 6kg/cm² 之间。合适的刮刀角度(一般为 45° - 60°)可以确保焊锡膏均匀地转移到焊盘上。例如,如果刮刀速度过快,可能会导致焊锡膏印刷不均匀,出现少锡或拉尖等缺陷,从而影响焊点的牢固性。
印刷模板的厚度和开口尺寸也需要精确设计。模板厚度一般在 0.1 - 0.2mm 之间,开口尺寸应根据元器件引脚间距和焊盘尺寸进行优化。对于间距较小的元器件,模板开口尺寸应适当缩小,以保证焊锡膏的精准印刷,防止短路和虚焊。
贴片机:
贴片机的贴装精度和速度要合理设置。贴装精度应控制在 ±0.05mm 以内,以确保元器件能够准确地放置在焊盘上。贴装速度要根据元器件的类型和尺寸进行调整,避免在贴装过程中对元器件造成损坏或移位。例如,对于小型的片式元器件,可以适当提高贴装速度,但对于大型的、引脚较多的集成电路(IC),则需要降低贴装速度,以保证贴装精度,为后续的焊接提供良好的基础。
回流焊炉:
回流焊炉的温度曲线是关键因素。一个典型的温度曲线包括预热区、保温区、回流区和冷却区。预热区温度上升速率一般控制在 1 - 3℃/s,保温区温度通常维持在 150 - 170℃,时间约为 60 - 90s,回流区最高温度应根据焊锡膏的熔点设定,一般比焊锡膏熔点高 20 - 30℃,时间约为 30 - 60s。合理的温度曲线可以使焊锡膏充分熔化、流动,与元器件引脚和焊盘形成良好的冶金结合。如果回流区温度过高或时间过长,可能会导致焊料过度氧化、焊点干瘪等问题;而温度过低或时间过短,则会出现焊料未完全熔化、虚焊等情况。
3. 工艺控制
焊接前处理:
元器件和 PCB(印刷电路板)在焊接前需要进行清洁处理,以去除表面的油污、灰尘和氧化层。可以采用化学清洗、等离子清洗等方法。例如,等离子清洗能够有效地去除有机物和氧化物,提高表面活性,使元器件引脚和焊盘在焊接时能够更好地与焊料结合。
对元器件进行预烘处理也是一种有效的方法,特别是对于湿度敏感的元器件。预烘可以去除元器件内部的水分,防止在焊接过程中因水分蒸发而产生气泡,从而影响焊点质量。预烘温度一般在 120 - 150℃之间,时间为 2 - 4 小时,具体参数要根据元器件的规格和湿度敏感度进行调整。
焊接过程监控:
在回流焊过程中,可以使用炉温测试仪对回流焊炉的温度曲线进行实时监测。通过在 PCB 上放置温度测试点,记录焊接过程中的温度变化情况,及时发现温度异常并进行调整。同时,还可以采用视觉检测系统对焊接后的焊点进行外观检查,检查内容包括焊点的形状、大小、光泽度等。例如,正常的焊点应该呈饱满的半球形,表面有光泽。如果发现焊点有缺陷,如不饱满、有针孔或拉尖等,应及时分析原因并采取相应的纠正措施。
焊接后检测和返修:
焊接完成后,需要对焊点进行全面的检测。可以采用电气测试(如通断测试、绝缘电阻测试等)来检查焊点的电气性能。对于检测到的不合格焊点,需要进行返修。返修时,要使用合适的工具和材料,如热风枪、烙铁、焊锡丝等,并且要严格按照返修工艺进行操作,避免对周围的元器件和焊点造成损坏。在返修后,还需要再次进行检测,确保焊点质量符合要求。