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在SMT回流焊接過程中,焊點內部有時會出現(xiàn)微小氣泡,這一現(xiàn)象對焊接質量會產(chǎn)生不利影響。
回流焊產(chǎn)生氣泡的機理分析:
焊點中出現(xiàn)氣泡,其根本原因在于焊料中的某些成分在高溫下生成了氣體。具體來說,焊料中的雜質、易揮發(fā)物質以及助焊劑殘留,在經(jīng)過回流焊爐內高溫加熱時會發(fā)生氣化。這些氣態(tài)物質在非真空環(huán)境下難以從熔融狀態(tài)的焊錫中完全逸出。當焊錫冷卻凝固后,這些未能逃逸的氣體便被封閉在焊點內部,從而形成了大小不一的氣泡。
需要指出的是,普通回流焊設備的工作環(huán)境并非真空,因此缺乏足夠的外力將焊點內部的氣體有效排出。氣泡的存在會帶來兩方面的問題:一方面降低了焊點的機械強度和可靠性,另一方面也增加了元器件在使用過程中發(fā)生失效的風險。當元器件處于通電工作狀態(tài)時,產(chǎn)生的熱量會在氣泡區(qū)域積聚,由于氣體的導熱性能遠低于固態(tài)焊料,熱量無法迅速傳導出去。隨著元器件持續(xù)運行時間的延長,熱量不斷累積,長期下來會加速元器件的老化,縮短其使用壽命。
改善回流焊氣泡問題的具體措施:
一、加強濕度管控
焊點內氣泡的形成與原材料受潮密切相關。對于長時間暴露在空氣中的PCB板以及元器件,在投入生產(chǎn)前應進行烘烤處理,以去除吸附的水分。具體做法是:將PCB板放入干燥箱中進行預烘烤,溫度設定在120℃左右,烘烤時間為2至4個小時。也可以委托PCB供應商完成烘烤工序,之后再進入回流焊接流程。
二、規(guī)范錫膏的使用
錫膏中如果含有水分,同樣會加劇氣泡的產(chǎn)生。首先應選用品質優(yōu)良、錫粉顆粒較為細小的錫膏,錫膏質量越好,焊接后形成的氣泡通常越少。錫膏從冰箱中取出后需要經(jīng)過充分解凍,一般建議在室溫環(huán)境下放置2至4個小時再開封使用,必要時也可以對錫膏進行適當?shù)幕販靥幚。錫膏的加熱、熔化以及攪拌操作必須嚴格按照工藝規(guī)范執(zhí)行。另外,錫膏應避免長時間暴露在空氣中,錫膏印刷工序完成后,應盡快安排回流焊接,縮短停留時間。
三、優(yōu)化回流焊溫度曲線
在爐溫曲線設置方面,預熱區(qū)的溫度不宜過低,升溫速率和鏈速也不應過快?梢赃m當降低峰值溫度,并延長預熱階段和恒溫階段的持續(xù)時間,同時相應縮短回流階段的時間。通常情況下,恒溫區(qū)的時間可控制在100至105秒左右,回流區(qū)的時間控制在85秒左右。這樣的設置有助于助焊劑中的水分和其他揮發(fā)物充分排出。建議每天對爐溫進行測試和記錄,持續(xù)優(yōu)化回流焊的溫度曲線參數(shù)。

四、調整鋼網(wǎng)開孔設計
在鋼網(wǎng)設計方面,可以嘗試改變開孔方式,適當縮小開孔面積,這有助于減少焊膏中的氣體包裹。
五、采用真空回流焊設備
如果產(chǎn)品對焊點內部空洞率有較高要求,采用真空回流焊技術是一種有效的解決方案。真空回流焊能夠顯著抑制氣泡的產(chǎn)生,通?梢詫⒑更c的空洞率控制在5%以下,從而獲得更可靠的焊接質量。

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