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贴片印刷红胶工艺浅析

时间:2016-12-23 15:24:19来源:深圳市聚力得电子有限公司打印本文

随着电子行业的飞速发展,一些大型的电子加工企业,从最初的珠江三角洲到长江三角洲,乃至到现在的津京和环渤海一带,SMT已经成为主流,从最早的手贴片到现在的自动化设备贴片,大部分都是采用SMT焊锡膏工艺,但是很多公司的产品有避免不了的插装器件生产(如电脑显示器等产品),于是出现了较早的红胶工艺和较晚出现的通孔波峰焊工艺。但是红胶工艺的生产对于波峰焊的控制和PCB的可制造性设计都有很严格的要求,以下我只介绍印刷红胶工艺的设计、工艺参数等一系列要求,是通过我现在就职的海湾公司进行过一年的试验得出的有效经验共SMT行业参考! 
       通过海湾公司可视对讲产品的试验,从器件的封装、插孔的封装、器件布局的合理设计、模板的开孔技术要求、波峰焊参数的合理调整,线路板焊接一次性合格率达到92%以上(该产品上有6个20pin以上的IC,一个48pin的QFP)。波峰焊接后只做微小的修复就可以达到100%的合格率,但焊接效率和手工焊相比,提高了3倍以上。 

       以下是一些具体设计要求共享给SMT同行和各位专家。 

       对于模板的厚度和开口要求
    (1) 模板厚度:0.2mm
    (2) 模板开口要求:IC的开口宽度是两个焊盘宽度的1/2,可以开多个小圆孔。 

      器件的布局要求
    (1) Chip元件的长轴应垂直于波峰焊机的传送带方向;集成电路器件长轴应平行于波峰焊机的传送带方向。
    (2) 为了避免阴影效应,同尺寸元件的端头在平行于焊料波方向排成一直线;不同尺寸的大小元器件应交错放置;小尺寸的元件要排布在大元件的前方;防止元件体遮挡焊接端头和引脚。当不能按以上要求排布时,元件之间应留有3~5mm间距。
    (3)元器件的特征方向应一致。如:电解电容器极性、二极管的正极、三极管的单引脚端应该垂直于传输方向、集成电路的第一脚等。 

      元件孔径和焊盘设计
    (1) 元件孔一定要安排在基本格、1/2基本格、1/4基本格上,插装元件焊盘孔和引脚直径的间隙为焊锡能很好的湿润为止。
    (2) 高密度元件布线时应采用椭圆焊盘图形,以减少连锡。 

     波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求
   (1) 应选择三层端头结构的表面贴装元件,元件体和焊端能经受两次以上260摄氏度波峰焊的温度冲击。焊接后器件体不损坏或变形,片式元件端头无脱帽现象。
   (2) 基板应能经受260摄氏度/50s的耐热性。铜箔抗剥强度好,阻焊层在高温下仍有足够的粘附力,焊接后阻焊层不起皱。
   (3) 线路板翘曲度小于0.8-1.0% 

     波峰焊参数的设计 


    (1)助焊剂系统:发泡风量或助焊剂喷射压力要根据助焊剂接触PCB底面的情况确定:助焊剂喷涂量要求在印制板底部有均匀而薄薄的一层,助焊剂涂覆方式有涂刷发泡和定量喷射两种。
     A 采用涂覆和发泡方式必须控制助焊剂的比重,助焊剂的比重一般控制在0.8-0.83之间。
     B 采用定量喷射方式时,焊剂是密闭在容器内的,不会挥发、不会吸收空气中的水分、不会被污染,因此焊剂成分能保持不变。关键要求喷头能控制喷雾量,应经常清理喷头,喷射孔不能堵。
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   (2) 预热温度:根据波峰焊机预热区的实际情况设定(90-130摄氏度)。预热的作用:将助焊剂中的溶剂挥发掉,这样可以减少焊接时产生气体;助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化,可以去除印制板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其他污染物,同时起到保护金属表面防止发生再氧化的作用;使得印制板和元器件充分预热,避免焊接时急剧升温产生热应力损坏印制板和元器件。 


      焊接温度和时间:焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程,必须控制好焊接温度和时间。如果焊接温度偏低,液体焊料的粘度大,不能很好的在金属表面润湿和扩散,容易产生拉尖、桥连和焊接表面粗糙等缺陷,如果焊接温度过高,容易损坏元器件,还会产生焊点氧化速度加快、焊点发乌、焊点不饱满等问题。根据印制板的大小、厚度、印制板上元器件的多少和大小来确定波峰焊温度,波峰焊温度一般为250摄氏度正负5摄氏度,由于热量是温度和时间的函数,在一定温度下焊点和元件受热的热量随时间的增加而增加,波峰焊的焊接时间通过调整传输带的速度来控制,传输带的速度要根据不同型号波峰焊的长度和波峰宽度来调整,以每个焊点接触波峰的时间来表示焊接时间,一般第二波峰焊接时间为2.5-4s。板爬坡角度和波峰高度:印制板爬坡角度一般为3-7度,建议5.5-6度。有利于排除残留在焊点和元件周围由焊剂产生的气体。例如:有SMD时如果设计时通孔比较少,爬坡角度(倾斜角)应该大一些,适当的爬坡角度可以避免漏焊,起到排气作用;波峰高度一般控制在印制板厚的2/3和3/4处。 


     (3) 波峰焊工艺参数的综合调整:这对提高波峰焊质量非常重要的。焊接温度和时间是形成良好焊点的首要条件。焊接温度和时间与预热温度、倾斜角度、传输速度都有关系。综合调整工艺参数时首先要保证焊接温度和时间。有铅双波峰焊的第一个波峰一般在220-230摄氏度/1s左右,第二个波峰一般在230-240摄氏度/3s左右,两个波峰的总时间控制在4-7s左右。铜含量不能超过1%,铜含量增大后,锡的表面张力也增大,熔点也高了,所以建议波峰焊一个月捞一次铜,维护是将锡炉设在200度左右等待4-8小时后再捞锡炉表面的含铜杂(Cn6Sn5)。 

       红胶的选择和使用
    (1) 由于不是点胶工艺,而是印刷红胶工艺,所以对红胶的触变指数和粘度有一定要求,如果触变指数和粘度不好,印刷后成型不好,即塌陷现象,这样会有部分IC的本体粘不上红胶而备掉。(参考触变指数:4-5;参考粘度:(8-10)x1000000)
    (2) 粘在线路板上未固化的胶可用丙酮或丙二醇醚类擦掉或用红胶专用清洗剂清洗 
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