PCBA生產之回流焊與常見問題

2021-01-08 電子人生

上一篇分享到SMT貼片技術,今天分享SMT的回流焊技術及常見問題。

回流焊是通過回焊爐裡的加熱設備使錫膏熔化,將SMT元件與PCB上的焊盤焊接起來,形成電氣導通。

隨著SMT元件封裝方式的不斷變更,回焊爐也經過了幾代變更。電腦類產品的PCBA使用較多的是紅外線+熱風回流焊。紅外線輻射穿透力強,熱效率高,省電,熱風使溫度更加均勻,兩者結合可以達到一個良好的焊接效果。

以伺服器主板為例,貼片完成,待過回流焊的半成品,一般要使用載具託起PCBA。PCB在回焊爐中受熱容易變形。PCB變形,容易導致連接器,BGA空焊等問題。一些體積較小的PCBA是不需要載具過回焊爐的,如連接電源的PDB板,Riser卡,HDD背板等。

SMT 回流焊過爐載具範例

回焊爐的過爐載具除了根據PCB的大小尺寸設計外,還需要考慮到元件的分布,一些較重的元件附近需要設計柱子從板底支撐,避免在爐中PCB下陷變形。靠近板底的柱子同時也要避開元件,避免拿取PCBA時造成元件損件。另外作為固定用的定位柱的直徑大小也要有一定的經驗值作為參考。定位柱太小,無法精準定位,定位柱太大,有可能PCB在回焊爐中膨脹變形,板在爐後無法取出。強行取出,將損傷定位孔周邊的線路。

SMT類型的連接器,特別是線腳多且密的連接器容易出現空焊冷焊問題。同樣也是因為在爐中受熱,連接器的塑膠本體會有一定程度的變形。所以除了板底有載具支撐,針對部分元件,技術人員會根據需要做一些特製的壓塊類治具,按壓在這些元件上,防止在回焊爐中的變形造成的空焊冷焊等問題。這些壓塊類治具的材質也是有考究的,需要耐高溫,但也不能是體積過大的金屬,金屬類的治具會吸走熱量,影響焊接質量。

SMT焊接連錫少錫範例

回焊爐一般有4個區,預估區,恆溫區,焊接區,冷卻區。其設備參數有很多,包括溫度設定,溫升率,溫降率,恆溫區持續時間,高於220℃的時間,峰值溫度,氮氣濃度,出爐溫度等。為了確保設備運作正常,各實際參數符合當前產品的生產需求,在生產前相關人員需要測試溫度曲線profile。

測試溫度曲線需要用到測溫儀,還有測溫板。測溫板是一塊粘有熱電偶的SMT半成品板,測溫線連接測溫板與測溫儀。測溫板上測試點的選取要覆蓋PCB板的四個角落,板底板面,還有一些焊接關注點高的元件,如內存槽的線腳,有代表性的BGA的錫球位置,溫度敏感器件的本體等。有使用到回流焊焊接的工序各需要一塊測溫板,如SMT板底回流焊,SMT板面回流焊,BGA維修站等。

SMT回流焊某元件本體溫度曲線範例

隨著SMT生產工藝的發展,非常複雜的伺服器主板也可以使用OSP板。OSP板過回焊爐時加氮氣可以減少焊盤的氧化,保證焊接良好,特別是要過兩次回流焊的OSP板效果尤其明顯。

回流焊分享到這裡,下一篇我們分享AOI自動光學檢測。

PCBA SMT生產流程圖

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