0-SMT无铅焊接与问题分析解决 培训9-SMT工艺技术改进：通孔元件再流焊工艺及部分问题解决方案实例

  • 要保证焊点处的最佳热流。 要保证焊点处的最佳热流。 • 当达到焊料的熔点温度时，通常在引脚底部（针尖） 当达到焊料的熔点温度时，通常在引脚底部（针尖） 处的焊料熔化并浸润引脚（ 处的焊料熔化并浸润引脚（针）时，由于毛细作用， 由于毛细作用， 使液体焊料填满通孔。 使液体焊料填满通孔。

  • 工艺改进不仅给公司能够带来生产效率和 质量， 质量，同时带来工艺技术水平的不断 提高和进步。 提高和进步。

  (简易计算方式) 简易计算方式) 通孔中的焊膏量= Vpth-Vpin） 通孔中的焊膏量=（Vpth-Vpin）×2 式中： 式中： 2—为补偿焊膏在回流焊收缩因子； 为补偿焊膏在回流焊收缩因子； Vpth—是通孔圆柱体的体积=πR²h Vpth—是通孔圆柱体的体积=πR²h Vpin—是管脚圆柱体的体积=πr²h Vpin—是管脚圆柱体的体积=πr²h PCB上 PCB上、下表面焊盘的焊膏量也可根据焊盘尺寸计算

  (1) 焊膏的价格成本相对波峰焊的锡条较高。 焊膏的价格成本相对波峰焊的锡条较高。 (2) 有些工艺需要专用模板、专用印刷设备和回流炉，价 有些工艺需要专用模板、专用印刷设备和回流炉， 格较贵。而且不适合多个不同的PCBA产品同时生产 产品同时生产。 格较贵。而且不适合多个不同的PCBA产品同时生产。 (3) 传统回流炉可能会损坏不耐高温的元件。在选择元件 传统回流炉可能会损坏不耐高温的元件。 时，格外的注意塑胶元件，如电位器、铝电解电容等可能 格外的注意塑胶元件，如电位器、 由于高温而损坏。（如果采取了专用回流炉，元件表面最 由于高温而损坏。（如果采取了专用回流炉， 。（如果采取了专用回流炉 高温度能控制在120~150℃ 因此一般的电解电容， 高温度能控制在120~150℃。因此一般的电解电容，连 接器等都无问题） 接器等都无问题）

  a 由于SMC/SMD焊接面在顶面，而THC的焊接面在底面， 由于SMC/SMD焊接面在顶面 焊接面在顶面， THC的焊接面在底面 的焊接面在底面， 要求各温区上、下独立控制温度, 底部温度需要调高。 要求各温区上、下独立控制温度, 底部温度需要调高。设 备的顶部可采用一些白色、光亮（反光）材料；或采用 备的顶部可采用一些白色、光亮（反光）材料； 白色、光亮（如锡箔、铝箔）材料加工专门的焊接工装。 白色、光亮（如锡箔、铝箔）材料加工专门的焊接工装。 b 由于通孔元件焊锡量多，热容量大，要求炉温高一些。 由于通孔元件焊锡量多，热容量大，要求炉温高一些。 c 专用再流焊设备. 专用再流焊设备. d 有时也能够使用原来的再流焊设备。 有时也能够使用原来的再流焊设备。

  • 4.1 施加焊膏有四种方法 • 管状印刷机印刷 • 点胶机滴涂 • 模板印刷 • 印刷或滴涂后 焊料预制片

  • a 单面混装时可采用模板印刷、管状印刷机印刷或 单面混装时可采用模板印刷、 点焊膏机滴涂。 点焊膏机滴涂。 • b 双面混装时,因为在THC元件面已经有焊接好的 双面混装时,因为在THC元件面已经有焊接好的 SMC/SMD，因此不能用平面模板印刷焊膏， SMC/SMD，因此不能用平面模板印刷焊膏，需要 用特殊的立体式管状印刷机或点焊膏机施加焊膏。 用特殊的立体式管状印刷机或点焊膏机施加焊膏。 • c 当焊膏量不能够满足要求时可采用印刷或滴涂后 焊料预制片。 焊料预制片。

  • 目前绝大多数PCB上通孔元件的比例只占元 目前绝大多数PCB上通孔元件的比例只占元 件总数的10~5%以下 采用波峰焊、 件总数的10~5%以下，采用波峰焊、选择性 以下， 波峰焊、自动焊接机器人、手工焊以及压接 波峰焊、自动焊接机器人、 等方法的组装费用远远超过该比例， 等方法的组装费用远远超过该比例，而且组 装质量也不如再流焊。因此通孔元件再流焊 装质量也不如再流焊。 技术日渐流行。 技术日渐流行。

  （3）：用贴装机将矩形焊料预制片放置在通孔附近 ）：用贴装机将矩形焊料预制片放置在通孔附近 • 焊料预制片被包装在卷带上、或通过散料喂料系统， 焊料预制片被包装在卷带上、或通过散料喂料系统， 类似无源元件那样被依次贴放在通孔附近的焊膏上。 类似无源元件那样被依次贴放在通孔附近的焊膏上。

  • 把引脚插入填满焊膏的插装孔中，并用回流 把引脚插入填满焊膏的插装孔中， 法焊接。可以替代波峰焊、选择性波峰焊、 法焊接。可以替代波峰焊、选择性波峰焊、 自动焊接机器人、手工焊。 自动焊接机器人、手工焊。

  • 元件的引脚不能过长，长引脚也会吸收焊膏量，针长 元件的引脚不能过长，长引脚也会吸收焊膏量， 要与PCB厚度和应用类型相匹配，插装后在PCB焊接 要与PCB厚度和应用类型相匹配，插装后在PCB焊接 厚度和应用类型相匹配 面的针长控制在1~1.5mm。 面的针长控制在1~1.5mm。 • 控制元件插装高度，元件体、特别是连接器的外壳不 控制元件插装高度，元件体、特别是连接器的外壳不 能和焊膏接触。 能和焊膏接触。 • 紧固件不要太大咬接力，因为贴装设备通常只支持 紧固件不要太大咬接力， 10~20牛顿的压接力。 10~20牛顿的压接力。 牛顿的压接力

  （1） ：用适当的吸嘴将垫圈形焊料预制片贴装在焊膏上。 用适当的吸嘴将垫圈形焊料预制片贴装在焊膏上。

  （2）：通过模具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上 ）：通过模具将垫 通过模具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上 根据垫圈形焊料预制片的外径和内径加工一个与连接 器引脚（ 相匹配的模具→将预制片撒在模具上振动， 器引脚（针）相匹配的模具→将预制片撒在模具上振动， 筛入模具的每个钻孔中→将连接器压入模具→ 筛入模具的每个钻孔中→将连接器压入模具→收回连接 器时预制片就套在引脚上了。 器时预制片就套在引脚上了。

  • a 大部分SMC/SMD，少量(10~5%以下)THC的产品。 大部分SMC/SMD，少量(10~5%以下 以下)THC的产品 的产品。 • b 要求THC能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连 要求THC能经受再流焊炉的热冲击 例如线圈、 能经受再流焊炉的热冲击， 接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240℃ 接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240℃，无 铅要求260℃以上。 铅要求260℃以上。 • c 电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件 电位器、铝电解电容、国产的连接器、 等不适合再流焊工艺。（除非采用专用回流炉） 等不适合再流焊工艺。（除非采用专用回流炉） 。（除非采用专用回流炉 • c 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件，可以采用后 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件， 附手工焊接的方法解决。 附手工焊接的方法解决。

  • 彩电调谐器 • CD，DVD激光机芯伺服板以及DVD-ROM伺服板 CD，DVD激光机芯伺服板以及 激光机芯伺服板以及DVD-ROM伺服板 • 笔记本电脑主板 ......等等 ......等等

  • 3.1 印刷设备 双面混装时，需要用特殊的立体式管状印刷机或 双面混装时， 焊膏滴涂机。有时也可以采用普通印刷机。 焊膏滴涂机。有时也可以采用普通印刷机。

  刮刀 印刷方向 焊膏 印刷模板 已焊接SMD 已焊接SMD 支撑台 漏嘴

  • 采用焊料预制片的优点： 预制片是100%合金冲压出来的 采用焊料预制片的优点 预制片是100%合金冲压出来的 优点： • THC的焊膏量比SMC/SMD的焊膏量多许多。 THC的焊膏量比 的焊膏量比SMC/SMD的焊膏量多许多 的焊膏量多许多。 • 当THC引出端子较少时可使用增加模板厚度和开口尺寸 THC引出端子较少时可使用增加模板厚度和开口尺寸 的措施，点焊膏工艺时增加焊膏量的方法。 的措施，点焊膏工艺时增加焊膏量的方法。 • 当THC引出端子较多时，例如PGA矩阵连接器的端子 THC引出端子较多时 例如PGA矩阵连接器的端子 引出端子较多时， 很多，如果增加模板厚度会影响印刷质量， （针）很多，如果增加模板厚度会影响印刷质量，如果 增大开口尺寸受到引脚间距的限制会引起焊膏粘连， 增大开口尺寸受到引脚间距的限制会引起焊膏粘连，导 致大量的锡珠。 致大量的锡珠。 • 当焊膏量不能满足规定的要求时，采用焊料预制片能实现在增 当焊膏量不能满足要求时，采用焊料预制片能实现在增 加焊膏量的同时避免焊膏粘连和锡珠的产生。 的同时避免焊膏粘连和锡珠的产生 加焊膏量的同时避免焊膏粘连和锡珠的产生。

  • a. 应该要依据引出脚的直径设计插孔直径，孔径不能太大， 应该要依据引出脚的直径设计插孔直径，孔径不能太大， 大孔径会增加焊膏的需求量， 大孔径会增加焊膏的需求量，建议手工插装孔直径比针 直径大20% 直径大20% （ 0.125mm ），机器自动插装孔比针直径 ），机器自动插装孔比针直径 大20~50%，较少端子时插装孔直径可小一些。 20~50%，较少端子时插装孔直径可小一些。 • b. 插装孔两面的焊盘也不能太大，大焊盘也会增加焊膏 插装孔两面的焊盘也不能太大， 的需求量。 的需求量。

  • THC的焊膏量由通孔的体积、焊盘面积决定，可计算。 THC的焊膏量由通孔的体积、焊盘面积决定，可计算。 的焊膏量由通孔的体积 • 除了有PCB上、下焊盘外，还有PCB厚度方向的通孔需 除了有PCB上 下焊盘外，还有PCB厚度方向的通孔需 要填满焊料，而且在元件引脚（ PCB两面焊盘的 要填满焊料，而且在元件引脚（针）与PCB两面焊盘的 交接处还要形成半月形的焊点， 交接处还要形成半月形的焊点，因此就需要的焊膏量约比 SMC/SMD的焊膏量多 SMC/SMD的焊膏量多3~4倍。 焊膏量与PCB插孔直径及 的焊膏量多3~4倍 焊膏量与PCB插孔直径及 焊盘大小成正比关系。 焊盘大小成正比关系。 • 可使用增加模板厚度、开口形状和尺寸等措施，采用点 可使用增加模板厚度、开口形状和尺寸等措施， 焊膏工艺时，也要掌握好适当多的焊膏量。 焊膏工艺时，也要掌握好适当多的焊膏量。

  a 可靠性高，焊接质量好，不良比率DPPM可低于20 。 可靠性高，焊接质量好，不良比率DPPM可低于 可低于20 b 虚焊、桥接等焊接缺陷少，修板的工作量减少。 虚焊、桥接等焊接缺陷少，修板的工作量减少。 C 无锡渣的问题，PCB板面干净，外观明显比波峰焊好。 无锡渣的问题，PCB板面干净 外观明显比波峰焊好。 板面干净， 机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 d 简化工序，节省流程时间，节省材料，设备管理及保养 简化工序，节省流程时间，节省材料， 简单，使操作和管理都简单化了。 简单，使操作和管理都简单化了。 e 减少相关成本，增加效益（厂房、设备、人员）。 减少相关成本，增加效益（厂房、设备、人员）。