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2019-12-31

元器件无铅助焊剂合明科技分享:元器件预处理工艺汇编

发布者:合明科技Unibright ; 浏览次数:226

元器件无铅助焊剂合明科技分享:元器件预处理工艺汇编


一、元器件搪锡工艺

目前元器件的可焊性已提高了很多,元器件厂家生产出来的产品基本上可以不进行预处理,直接进行焊接。

但是,有些高可靠性产品(如航天产品、某些医疗电子设备)无论元器件的可焊性如何,都要求进行预处理,以确保焊接质量。因为,可焊性对电子产品的装配来说,是影响焊接质量的一个很重要的因素,如果被焊件的可焊性差,就不可能焊出合格的焊点。

因此,在元器件往PCB上装焊前一定要根据可焊性问题进行预处理。

1.搪锡常规要求

1)元器件在搪锡前要确认一下元器件的名称、型号、规格、牌号、数量是否符合设计、工艺文件的要求,并检查它们的外观质量有无损伤、划痕、字迹脱落等。

2)在拿取静电敏感器件时,不能直接用手与敏感元器件外引线相接触。为了方便操作可采取戴防静电指套的方法,这样操作就安全可靠了。

3)对于有油封的元器件,要先清洗去油后再搪锡。

4)如果是用手工烙铁镀锡,要求不同的元器件应采用不同功率的电烙铁进行镀锡。一般采用的功率为20W即可,遇到元器件的引脚直径比较粗时,比如钽电容器、大功率半导体晶体管等,可采用功率为40~50W的电烙铁。如果元器件的引脚在镀锡前不平直,可用无齿的平口钳校直引线,注意不可用尖嘴钳或内边带齿的镊子进行拉直。

5)如果是采用设备搪锡,设备应安置在独立的工作间,并按要求对设备进行安装。

6)对已氧化(因为保存不当,元器件长期裸露在空气中,其引脚发生氧化)或可焊性差的元器件引脚应进行去氧化层后,再搪锡。一般是用单面刀片刮去氧化层(或用废弃的锯片,掰成小段)再搪锡。如仍搪锡不上的可配合专用助焊剂(但不能是酸性助焊剂)进行搪锡,特别是中功率、大功率的晶体管,其引脚往往是可伐丝的,一般情况下应配合助焊剂搪两次锡,才能形成表面光滑的一层锡铅合金。

2.搪锡工艺方法

少量的元器件,需要临时焊接的元器件一般采用手工电烙铁镀锡。固定焊料移动元器件引脚,同理也可固定引脚移动焊料,这种工艺方法如图1所示。


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图1

如生产批量少的可选用小型熔锡炉,这种炉子升温快,操作简单方便,节省焊料。如大量的元器件连续搪锡,对焊锡的成分和熔锡的温度影响较大。因为锡锅小了,搪锡量大,在很短的时期内,其焊料成分就需要进行检测,一旦超标就需要换焊料;另外,在搪锡时如果连续操作对锡锅的热保持要求就要高,如果锡锅小了只有将其功率升高,但小型锡炉功率又有一定的限度。

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图2

如生产批量很大时还可选用喷流式大型熔锡炉,这样可以提高工作效率。如今市面上还有一种全能电焊系统,可搪锡的元器件处理量较大,并且搪锡炉可精确控制温度,因熔锡是从喷流口流出后又返回熔锡炉,这样就可把熔锡表面生成的氧化层及时地除掉,不用在搪锡操作过程中,人为地不断清除锡锅表面氧化物,这样既确保了熔锡的有效工作表面没有氧化物残留,又省去了去除氧化层这道工序,大大提高了工作效率,也保证了搪锡的质量。

烙铁、锡锅、超声波搪锡的温度和时间的设置可参见表1。

表1

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二、元器件的成形

元器件的成型就是根据元器件在PCB上的安装尺寸及加工工艺要求,需将元器件引脚弯曲成形以备插装或贴装。

1.成形工具

手动工具简单的有手握式成形钳、成形器及成形棒、IC整形器。图3是集成电路块手动成形器的外形,是电子装联业内使用最广泛、最普通的成形工具。

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图3

在电子装联技术中常用的元器件成形工具如图4所示,这些都是手动的成形工具,可对径向、轴向引脚的元器件进行成形,成形尺寸可以调节。

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图4

2.成形时的应力消除要求

在元器件成形时,需要强调的是:元器件引线根部到焊点之间的所有引线距离上,都会有应力的体现,为保证两个制约点间的引线具有自由伸缩的余地,必须注意在这个距离中消除应力。因此,对元器件的成形是关系到安装后焊点到引线是否有应力存在的关键。

所以,要求这两点间自由度的大小(引出脚的长短及弯曲形状),应足以防止由于外力或环境因素变化情况下对元器件和焊点产生应力。

3.通孔插装元器件的常规成形工艺及要求

元器件常规成形的种类如图5(a)~(d)所示。

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图5

通孔插装元器件引出脚在任何情形下最常规的,用得最多的成形方法应是引线弯成90°与安装孔直插,要求引脚长度在0.75~19mm范围内,且应与元器件体主轴线平行安装在元器件孔位中。也可以将引脚弯成图5中的任何一种形式,无论采用什么形式的元器件引出脚成形,都要求引脚折弯点距元器件本体不小于2d(d是元器件引脚的直径尺寸)。根据需要,类似图5中的其他形状也可以使用,但成形的形状必须确保元器件引脚与相邻元器件的引脚不会产生碰靠、短路。另外,还要注意设计、工艺禁止用的形状也不能应用。

如果元器件的安装孔距比元器件体宽,上述常规成形方法就无法插装了,出现这种情况的焊盘一方面是设计的问题,另一方面是由于PCB板面尺寸要求的。因此,面对这种情况工艺上还是应在保证安装质量的情况下想办法进行组装。这时元器件的成形可以做成“Ω”状,这种形状的成形对元器件的安装应力是很好的,且抗振能力也很强。即使不出现元器件的安装孔距比元器件体宽的情况,这也是元器件常规成形的一种方式。“Ω”状成形如图6所示。

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图6

4.PCB上有接线柱/铆钉端子时元器件的成形工艺

当PCB上元器件需要在有接线柱的端子上焊接时,对这种安装、焊接情况,特别要求注意元器件引脚与接线柱/铆钉端子间的应力消除问题。

其成形的合格应力释放要求是:

按图7所示,元器件体的中心线到引出脚弯曲棱边的距离(图中箭头所指),至少是元器件直径的1/2或1/3,这样元件引出脚弯曲的应力才最小。

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图7

如果引出脚拉得太紧,给人有绷紧的感觉,这样元器件引出脚可弯性达不到要求,焊料就会使元器件引出脚和端口的连接形成应力(往往这种应力还是潜在的),一旦外界有合适的条件,这种应力就会导致焊点开裂,严重时直接使元器件引出脚折断。

5.塔状式接线柱元器件的成形工艺

当PCB上有塔状式接线柱焊接端子时,对元器件引脚的成形工艺要求是:接在塔形接线柱之间的引脚应采用钩焊或绕焊的方式成形,采用钩状形式成形时,要求引脚绕柱至少大于270°,即如图8所示的状态进行成形安装。

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图8

塔状式接线柱元器件引脚安装的应力消除其成形形式应参照图9和图10中的要求进行成形,才能将元器件的安装应力减至最低。图中CP为固定点,SR为消除应力点,d为元器件引脚直径。

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图9

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图10

如果元器件在接线柱上没固定,应贴板安装(玻璃壳体封装器件除外),要求从元器件体到接线柱的最小距离为5mm,最大距离为13mm;如果元器件在接线柱上是固定的,那么,从元器件体到接线柱的最小距离为5mm,最大距离为25mm,如图11所示。

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图11

 范 陶朱公 可靠性杂坛根据李晓麟老师的印制电路组件装焊工艺与技术改编





合明科技谈:无铅焊接给清洗带来的影响分析

无铅焊接从清洗性的观点而言带来了一个新的挑战。高锡无铅合金表现出较差的润湿性与较高的熔点,和较高分子量的助焊剂成分以提高热稳定性。合金润湿不足必须以有利于改善润湿的助焊剂来补偿。如此造成用来降低表面张力的助焊剂成分需增加助焊剂活化和合成聚合物。12 为了减少空洞,再流焊曲线需要较长的保温时间让挥发物干透,这需要具有较高的抗氧化性、氧气隔离性能、高热稳定性和低挥发性的助焊剂成份。12 这些效应转化为更难清洗的较高含量的高分子量助焊剂残留物。

当设计无铅工艺时,为了锡铅材料而早已存在的清洗工艺设计可能不足以去除无铅助焊剂残留物。清洗材料可能需要新的材料或者溶解材料的组合来改善高分子量聚合物的溶解。清洗材料可能需要更高水平的活性皂化剂,它可能引发和加剧兼容性问题。可能需要修改此类工艺的清洗设备,以增加机械动作和洗涤段的长度,使其与清洗剂有较长的接触时间。这些设计的相关因素,需要组装者有责任去验证这些变化仍然符合预期的结果。




以上一文,仅供参考!

 

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