液态焊接技术和工艺优化.docx
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2023-09-18
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液 态 焊 接 技 术 和 工 艺 优 化
Denis Barbini， Ursula Marquez de Tino， Kaustubh Kalkundri， Gerjan
Diepstraten—Vitronics Soltec
— 低 缺 陷 波 峰 焊 和 选 择 焊 工 艺 案 例 分 析
[2009.1.1]
摘 要 ：
在 实 施 液 态 焊 接 工 艺 （ liquid soldering process） 中 ， 对 关 键 参 数 的 控 制 对 于 获 得 优 良 的 焊
点 是 非 常 重 要 的 。在 本 案 例 中 ，采 用 一 块 特 殊 的 电 路 板 ，使 用 波 峰 焊 和 选 择 性 波 峰 焊 这 两 种
工 艺 进 行 焊 接 。 前 期 的 研 究 中 比 较 了 波 峰 焊 和 选 择 性 波 峰 焊 所 形 成 的 焊 点 ， 并 通 过 热 循 环 试
验 显 示 出 它 们 在 焊 点 强 度 方 面 的 主 要 差 异 ， 进 而 分 析 对 产 品 寿 命 的 影 响 以 及 所 使 用 材 料 的 性
能 。而 在 观 测 焊 点 质 量 和 强 度 方 面 ，针 对 镀 通 孔 有 引 脚 元 器 件 推 出 的 新 型 及 改 良 型 液 态 焊 接
技 术 ， 如 选 择 性 波 峰 焊 和 组 合 波 波 峰 焊 ， 要 比 普 通 的 无 铅 波 峰 焊 技 术 更 具 优 势 。 焊 接 工 艺 类
型 对 电 子 组 装 质 量 的 影 响 ， 可 以 通 过 像 通 孔 透 锡 不 良 、 桥 接 、 漏 焊 、 锡 珠 等 这 类 的 特 定 的 缺
陷 进 行 描 述 。
对 于 波 峰 焊 ， 这 项 研 究 将 确 定 工 艺 参 数 包 括 助 焊 剂 使 用 量 、 预 热 温 度 、 锡 缸 温 度 和 接 触 时 间
等 对 缺 陷 形 成 的 影 响 。 对 于 选 择 性 波 峰 焊 ， 我 们 分 为 单 喷 嘴 工 艺 的 和 多 喷 嘴 工 艺 两 类 。 对 于
每 一 类 选 择 性 波 峰 焊 工 艺 ， 第 一 步 是 设 计 一 个 试 验 来 确 定 测 试 板 的 特 性 。 元 器 件 的 温 度 曲 线
将 决 定 焊 接 的 温 度 区 间 。与 波 峰 焊 试 验 类 似 ，主 要 的 四 项 参 数 包 括 助 焊 剂 使 用 量 、预 热 温 度 、
锡 缸 温 度 和 接 触 时 间 ， 这 四 个 参 数 可 以 通 过 拖 曳 速 度 （ drag speed） 和 浸 锡 时 间 来 定 义 。 通
过 分 析 包 括 通 孔 透 锡 不 良 、 顶 面 不 润 湿 、 桥 接 、 锡 珠 等 主 要 缺 陷 ， 来 优 化 每 一 个 元 器 件 的 焊
接 工 艺 。 这 项 研 究 的 一 个 关 键 目 标 是 确 定 和 优 化 关 键 参 数 ， 以 寻 找 到 一 个 高 效 稳 定 的 工 艺 。
更 进 一 步 ， 是 希 望 了 解 通 孔 透 锡 率 /或 孔 的 润 湿 程 度 与 焊 点 所 能 承 受 的 张 力 之 间 的 关 系 特 性 。
在 本 文 中 将 逐 一 介 绍 使 用 每 一 种 技 术 将 元 器 件 组 装 到 印 刷 电 路 板 上 发 生 的 情 况 ， 以 及 对 这 些
电 路 板 进 行 不 同 循 环 次 数 的 热 疲 劳 试 验 和 针 对 通 孔 元 器 件 的 引 脚 进 行 拉 力 测 试 及 失 效 分 析 的
结 果 。
当 为 这 三 种 液 态 焊 接 技 术 优 化 的 工 艺 确 定 之 后 ， 为 了 描 述 无 铅 通 孔 焊 点 的 特 性 以 及 特 定 焊 接
技 术 的 影 响 ， 采 用 了 一 种 大 尺 寸 的 组 件 分 别 进 行 了 试 验 。 最 后 ， 这 项 研 究 让 我 们 了 解 了 可 用
于 焊 接 印 刷 电 路 板 的 各 种 方 法 。
虽 然 在 目 前 的 市 场 上 ， 表 面 贴 装 技 术 （ SMT） 在 元 器 件 组 装 中 居 于 统 治 地 位 ， 但 是 在 绝 大 多
数 电 子 产 品 中 ， 通 孔 技 术 （ THT） 应 用 仍 有 一 定 的 增 长 空 间 ， 尤 其 是 在 需 求 弹 性 和 特 殊 组 装
有 要 求 的 领 域 ； 其 中 就 包 括 航 空 航 天 ， 资 产 类 ， 以 及 互 连 密 度 要 求 不 高 ， 以 及 一 些 很 难 用 表
贴 元 器 件 替 代 通 孔 元 器 件 的 产 品 ，THT 还 是 大 有 可 为 的 。这 在 iNEMI 的 液 态 焊 接 路 线 图 中 有
所 描 述 1（ 见 表 1） 。
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