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0201元件装联工艺和辅料选择探讨(二)

 0201元件装联工艺和辅料选择探讨(二)


贴装精度
贴装偏移,特别是元件纵向偏移,使元件两端与焊盘重叠部分面积严重不对称,很容易导致“桥连”、“锡珠”、“立碑”、“偏移”等**。目前大部分贴片机处理0201元件都已达到其设计极限,取料、识别对中、贴装等过程的精度和可靠性都会有所下降,所以比较实际的目标是在±60μm、3-sigma的贴装精度要求下达到 99.9%的取料率。要达到这个目标也不是很容易的,须事先对现有贴片机进行精度调校和验证,必要时进行设备升级或更新。
5、印刷工艺
印刷精度和焊锡膏的沉积量也是很重要的,由于0201元件体积很小,印刷稍有偏移就可能引起**。以下是几个关键的印刷工艺参数:
①   印刷间隙
印刷间隙指的是印刷时钢网底面与PCB表面之间的间隙,设置不当极易引起“桥连”。通过调节印刷间隙可以调整焊锡膏的印刷沉积量,但也容易使焊锡膏污染钢网底面,使印刷粘连。所以,接触印刷(印刷间隙为零)是推荐的印刷方式。
②   印刷速度和压力
高速和高压力印刷会加快焊锡膏劣化并导致“漏印”和“焊锡膏沉积量不一致”。在设置印刷速度前,首先要根据贴装速度来确定印刷周期,尽量做到“即印即贴”,无谓的提高印刷速度是有害无益的。
印刷压力与印刷速度是相关的,印刷速度越高,印刷压力就越大。高速和高压力印刷会使焊锡膏失去粘性而变得很稀,易使印刷后的焊锡膏塌落,引起“桥连”和“锡珠”。推荐的印刷压力是按照刮刀的长度以0.14-0.26 Kg/cm计算。
③   分离速度
分离速度是指印刷完成后钢网与PCB分离的速度。一般认为,分离速度越慢,印刷效果越好。分离速度太快,容易引起焊锡膏“拉尖”(俗称“狗耳朵”)、“钢网漏孔堵塞”、“焊锡膏沉积量过少”和“漏印”等**。推荐的分离速度是2.5-5mm/s。
6、回流曲线
在生产高密度的PCBA时,“立碑”问题会一直困扰着你。因为0201元件易受周边大元件的影响,解决的办法是降低升温斜率,尽量使0201元件两端的焊锡膏保持相同的升温速度,同时达到熔点,从而使两端焊锡张力达到一致,避免“立碑”产生。推荐的工艺参数:从室温至170℃左右的升温斜率是 1~1.5℃/S,峰值温度为235℃,从235℃降至183℃的降温斜率也是1~1.5℃/S。
一般情况下,可以采用“直线型”回流曲线,升温斜率0.6-1.8℃/S,效果*好。
但特殊情况下,如受回流炉长度和链速限制使回流曲线过短,PCB过分复杂使0201元件升温过快,冷却部分使用氮气保护而使0201元件两端从液相到固相的转换时间不一致等,都容易引起“立碑”**率的上升。在这些情况下,采用“保温型”回流曲线是必需的。保温区的温度为150-170℃,保温时间不能过长,否则会影响助焊剂的作用效果,但也不能过短,需保证PCB上所有元件达到热平衡。
7、焊锡膏的合金
由于Sn63/Pb37是共晶合金,有着单一熔点,从液相到固相的转化是在183℃时瞬间完成的,这使元件两端焊锡的表面张力不一致的可能性大大增加了,所以Sn63/Pb37是共晶合金更容易产生“立碑”**。
而非共晶合金的两种焊接金属材料熔点不同,所以,在焊接过程中熔化有先后,使非共晶合金有着从液相到固相的一个共存区,液相时间延长,使这有利于0201元件两个焊端的充分润湿,同时达到热平衡。试验表明,采用非共晶焊料可以显著提高焊接效果和焊点强度。所以要降低“立碑”**率,采用非共晶合金是一个可行的办法。
8、合金粉颗粒大小
焊锡膏中的合金粉末是按尺寸分类的,分类号越大,粉末颗粒越细。0201元件*常用的是3类焊锡膏,4类焊锡膏虽然可以使印刷更容易,但因其有更大的合金表面积,所以更容易氧化和变干,另外,4类焊锡膏也更贵。
9、结论
由于0201元件尺寸的缩小,装联工艺中**(特别是“立碑”)的发生率会显著上升,按照以上工艺方法,可以降低或消除许多**,但要取得更好的效果,还需要在生产实践中对印刷、贴装、回流各工序的工艺参数作深入的优化,当然,钢网设计和锡膏选型也是不能忽视的.

【完】