低温锡膏与模组焊接工艺培训.ppt
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1、*http:/ 1.錫膏基礎 2.錫膏生產 3.錫膏使用 4.無鉛知識 5.散熱器基礎 6.散熱器焊接要領 7.散熱器焊接常識 8.熱管知識 9.散熱器焊接不良分析 *http:/ 錫膏是由合金焊料粉和膏狀焊劑(助焊膏)混合 而成的具有一定粘性及觸變特性的膏狀體。 在散熱器焊接過程中,先將錫膏用印刷或點塗的 方式塗布到其中一個元件上,然後把另一元件貼上 去並用夾具夾緊。當焊膏被加熱到一定溫度時,隨 著溶劑及部分添加劑的揮發,合金焊料粉熔化,散 熱器兩元件互聯起來,形成永久性導熱及機械連接 。 * http:/ 3 錫膏主要成分 合金焊料粉末 膏狀焊劑(助焊膏) 1)松脂 2)觸變劑 3)溶劑
2、4)活化劑 5) 腐蝕抑制劑 *http:/ (1)合金分類(按金屬成分) 無鉛:SnBi58 SnAg3.0Cu0.5/SnAg3.8Cu0.7 SnCu0.7 SnZn9/SnZn8Bi3.0等 含鉛:Sn63Pb37 Sn62Ag36Ag2等 (2)對錫粉的基本要求: -合金配比穩定一致 -錫粉粒徑穩定 -錫粉外形穩定一致(一般為球形) -氧化程度低(一般150ppm) *http:/ 助焊膏的功能 1)錫粉顆粒的載體 2)提供合適的粘度、粘性、流變性,方便 使用 3)去除焊接表面及錫粉顆粒氧化層 4)增強合金的潤濕能力 5)形成安全無腐蝕的殘留物 *http:/ 精製改 性松香 提供粘
3、性,去除氧化物,形成化學性質穩定 的淺色殘留 溶劑溶解松香活性劑,控制粘度、低毒、高閃點 、不吸濕 活性劑 去除氧化膜以及其他表面污染,增強潤濕性 觸變性 控制錫膏的粘度、觸變性,適應不同使用場 合和不同的使用條件 腐蝕抑 制劑 抑制錫膏貯存及回流後活性劑的化學作用, 延長錫膏保質期,提高焊接後穩定性 *http:/ *http:/ RoHS專用投備 領料冶 煉稱量配料倒筒霧化QA檢驗篩選包裝 來料RoHS報告確認 過程檢查 (QC1 ) 結 束 時 間 記 錄 RoHS專用投備 報 檢 單 QC2 目 視 開 始 時 間 記 錄 錫 粉 生 產 記 錄 原 料 IQC 表 配 方 表 領 料
4、 單 打 渣 合 格 確 認 *http:/ 9 領 料分 裝QA抽樣攪 拌預 攪 拌稱量配料 RoHS報告確認 RoHS專用設備 RoHS專用設備 RoHS確認 過程檢查 (QC) 領 料 單 錫 膏 生 產 記 錄 原 料 I Q C 表 配 方 表 開 始 時 間 記 錄 結 束 時 間 記 錄 溫 度 報 檢 單 去 皮 重 合 格 確 認 真 空 處 理 原料:利用化學分析每種原料各項指標,並製備樣品錫膏驗 證其在錫膏中的性能,做到全檢,確保原料品質。 助焊膏(半成品):利用化學滴定的方法測定助焊膏來監控 配料過程是否準確,並製備樣品錫膏按成品指標檢測 ,實行的是全檢方案。助焊膏使用
5、前都是合格的。 成品:所有成品入庫前按批次全部再一次接受嚴格檢驗,確 保客戶使用的都是合格產品。 過程:建立產品品質計畫,規定程序控制點,使整個生產過 程處於穩定和受控狀態。 *http:/ 永安公司從原料、半成品、成品及過程對錫膏 生產全程進行管控 外觀:對錫膏色澤,細膩程度等外觀指標進行 初步判斷。 銅片回流:將錫膏印刷在標準銅片上,在一定 的回流條件下進行回流熔化後顯微鏡下觀測, 可判定錫膏潤濕性、錫珠、焊點亮度,殘留分 佈狀況,保證錫膏焊接回流性能。 粘度:使用PCU-205粘度計,25,5rpm,2min 對成品粘度進行監控,保證錫膏印刷和點塗性 能。 金屬含量:確保錫膏中錫粉與助焊
6、膏比例穩定 ,從而保證焊接後錫量和松香量。 *http:/ *12 活化溫度 110170S 139 100 60100S 170200 升溫區預熱區回流區冷卻區 http:/ 100-139(預熱區) 由於錫膏採用高溫氣化有機酸及松香來去除氧化層的,低溫錫膏的 熔點非常低,所以應在它的熔點(139)前充分利用錫膏的活性 劑來去除PCB焊盤的氧化層。活性劑一般要在100以上的溫度才 開始與焊盤上的氧化層反應,所以100-139這個溫區上升太快會 使活性劑還未將焊盤的氧化層清除完就開始熔化會導至錫膏在焊 盤上未能擴展開,而焊錫向元件角上爬。這個溫區一般控制在110 -170S 139-139(熔
7、溶區、頂點溫度170至200) 熔溶時間一般控制在60100S之間,頂點溫度控制在170200。 如果元件不能承受高溫,則頂點溫度設定為170;如果元件可以 承受高溫,則頂點溫度設定為200,可增加焊接牢固度 *http:/ 項目特性 鉛含量500ppm、內控標準200ppm。 潤濕性超過任何一款已被測試的錫膏,焊接釺著率高,焊接 強度好,熱阻低。 潤濕持 久性 適應更寬的工藝視窗,減少溫度波動造成的不良。 允許長時間回流,提供充足時間用於形成介面合金。 殘留狀 況 殘留松香無色,分佈均勻,優異的殘留隱藏性能,散 熱器外觀更佳。 粘度粘度適當,適合點塗、絲印、網印,點塗順暢連續。 保濕性保濕性
8、能優異,適應生產制程要求。 *http:/ 標籤說明:永安低溫錫膏采用綠色标签,說明 錫膏符合RoHS為綠色環保產品。 包裝有兩種: 瓶裝:每個塑膠瓶內錫膏净重5005g。二十個塑膠 瓶裝在一個保利龍泡沫箱內(淨重10KG)。 針管:規格有1250g/支、750g/支和1000g /支。 夏天在保利龍泡沫箱內存放已包裝好的冰塊以 防止35以上高溫。 *http:/ 每一容器需有以下標籤指示: 1.商標2.商品型號3.合金成分4.焊料粒徑5.生產批 號6.使用期限7.包裝規格8.注意事項9.廠商名稱 商品及生產批號識別: 例:LF-RAA5G2商品型號 Sn42Bi58合金成分 -325500焊
9、料粒徑(25-45m) 07081113批號 2008-02-11使用期限 500g包裝規格即500克/瓶 *http:/ v錫膏儲存要在0-10的環境下冷藏。 v自生產日期起6個月內使用。 v不要把錫膏儲存在0以下,這樣會影響 錫膏的流變性能。 v不可放置于陽光照射處。 v針筒包裝冷藏時可以平放,但頭部豎直朝 下更佳,少量分層不影響焊接效果。 *http:/ 非作業者不可操作使用。 使用時須戴手套和眼鏡等保護用具。 若與皮膚接觸時,使用乙醇或異丙醇溶劑擦拭 。 在使用環境中請勿吸煙吃東西。 *http:/ 開封前須將溫度調回使用環境溫度上,回溫時間3-4小時, 禁止使用其它加熱器使其溫度上升
10、的作法。 開封後須充分攪拌,使用攪拌機時間為2-10min,視攪拌機 機種而定。 當天未使用完之錫膏,不可與尚未使用之錫膏共同置放,應 另外存放在別的容器之中,以確保品質的穩定性。 錫膏印刷後,建議在8小時內完成回流。 室內溫度23-27,相對濕度45-65%為最好作業環境。 通常不贊成使用稀釋劑來調整粘度,可能影響回流後殘留 分佈。 更詳細的使用方法請閱讀使用說明書。 *http:/ 範本印刷 1.絲網印刷 絲網印刷:網眼大小影響錫膏下錫情況,對錫膏 粘度有要求,網眼越小所需的錫膏粘度也越低 。 2.鋼網印刷 鋼網印刷:鋼網開口形狀和厚度影響錫膏塗覆量 ,進而影響焊接面錫量。對粘度要求低,粘
11、度 大小一般不影響效果,只與是否方便印刷有關 。 *http:/ 滴塗(注射)式 1.膠管塗布 膠管塗布口徑較大,塗布量多,形狀較不規則,量也 不好控制,較少採用。 2.鋼管擠出 鋼管擠出錫膏為線狀,針管也較細1.32.0mm,對 錫膏流動性要求高,要求錫膏順暢擠出不斷裂。多 數用於需鑽孔設計的熱管散熱器與不便使用範本印 刷的場合。 *http:/ 鉛是一種有毒物質,攝入低劑量的鉛就可能對人的智力、神經系統和生 殖系統造成影響。一般地說,從鉛吸收來源來看食入鉛的危險要高於呼吸吸 入, 可以採用一些簡單的預防措施,包括在保養波峰焊錫爐和清理殘渣時 戴上面罩,在有鉛區域禁止抽煙,盡可能減少在工作區
12、攝入鉛的可能性。另 外當接觸焊錫膏、焊條、焊線等含鉛物體後,務必在吃飯、飲水和抽煙之前 清洗雙手,徹底消除攝入鉛的可能途徑。 *http:/ 無鉛知識 既然在電子工業中使用鉛 的危險如此之小,那麼人們為 什麼還在考慮徹底消除鉛的使 用呢?其實主要的擔心是含鉛 材料的處置問題,如印刷線路 板等。之所以有這種擔心,是 因為那些被作為垃圾處理的廢 印刷電路板在埋入地下後,其 中所含的鉛可能會從電路板滲 出進入地下水,繼而流入我們 的飲用水之中,使我們在不知覺 中受到鉛污染的毒害。 對於無鉛的定義,目前全球 尚未統一 JEDEC(美國)0.2wt%Pb JEIDA(日本)0.1wt%Pb EUELVD
13、(歐盟)0.1wt%Pb *http:/ *http:/ 1、ppm表示一百萬份重量的溶液中所含溶質的重量。 百萬分之幾,就叫幾個ppm,ppm=溶質的重量/溶液的 重量*10六次方。 2、WT是品質百分比,例1g溶質/99g溶劑,配成溶液 品質百分比就是1WT 即ppm是百萬分之幾,WT百分之幾,相比就是10000 倍了 小知識:PPM與WT% 合金熔點價格強度 SnBi139低偏低 SnAgCu216-220高好 SnAg221高好 SnCu227中等好 *http:/ 潤濕性可用特製焊劑彌補,不進行比較 熔點低,熔點139,峰值溫度160180 即可完成焊接,散熱器尺寸大,熱容量大 ,降
14、低峰值溫度可減少能量損耗,降低對 回流焊設備的要求,還可縮短回流時間提 高生產效率,降低成本。 價格低,價格只有SnAgCu、SnAg的一半左 右。 *http:/ 熔點下降,生產效率提高,減少了熱管脹管幾率 ,銅變色程度減輕。 潤濕性降低,空洞增加,需用特製的焊劑彌補, 需用心於溫度曲線設置來發揮潤濕性,鋼網網眼 間距也需進行微調。 強度降低,設計散熱器時考慮增大焊接面或選用 強度好的結構。 鍍鎳件適應能力下降,某些鍍鎳件可能產生拒焊 。 *http:/ 電腦散熱方式主要有三種: 風冷散熱法 風冷式散熱法是目前電腦散熱 使用最多,也是最成熟的方法,拆開您的 主主機殼,您可以在CPU、顯卡、電
15、源等等 各處找到它的身影。 水冷散熱法 半導體致冷法 *http:/ 散熱器基礎 所謂風冷散熱器,其散熱原理即通過與 發熱物體(就電腦而言即CPU、GPU等半導 體晶片)緊密接觸的金屬散熱片,將發熱 物體產生的熱量傳導至具有更大熱容量與 散熱面積的散熱片上,再利用風扇的導流 作用令空氣快速通過散熱片表面,加快散 熱片與空氣之間的熱對流,即強制對流散 熱。 *http:/ *http:/ 讓我們來看一下風冷式散熱法主要的優缺 點: p優點:結構簡單,價格低廉(比較其它散熱 方法),安全可靠、技術成熟。 p缺點:不能將溫度降至室溫以下,由於存 在風扇的轉動,所以有噪音,風扇壽命有時 間限制。 *h
16、ttp:/ 根據電腦類型分類: (1)臺式電腦散熱器 (2)筆記本散熱器 二者的本質差別是電腦內部用於容納散熱器 的空間大小不同, A桌上型電腦有較大的空間可以容納個頭較大的 散熱器,散熱性能較好,散熱器結構相對簡單一 些就可以滿足散熱要求。 A筆記型電腦就不同了,內部空間有限,散熱性 能制約著筆記型電腦性能的提高,這就要求筆記 型電腦用散熱器需採用更先進,更複雜的工藝進 行生產。 *http:/ 臺式電腦散熱器 *http:/ 筆記本散熱系統 *http:/ IBM筆記本散熱管 *http:/ *http:/ 平面 (底板) 鰭片 熱管 折片 還有一些 較少見的組成 單元 以上四種組成單元進
17、行組合可以組成以下幾種 常見的散熱器基本結構: *http:/ (3)平面與鰭片 (2)平面與熱管 (1)平面與平面 (4)平面與折片 (5)熱管與鰭片 其中熱管與鰭片又分為三種情況: 1)熱管插入鰭片中 2)熱管與鰭片底部焊接(與類型2熱管與平面差不多) 3)熱管插入鰭片中,上方有較大面積的開口槽,回流時溶劑更易揮發 *http:/ 1) 2) 3) 不同類型散熱器對合金潤濕性、合金熔融狀態的 流動性及殘留松香的要求不同,針對具體的散熱 器類型設定與其類型相適應的溫度曲線可取得更 好焊接效果和焊接後外觀。 由於錫鉍合金的潤濕性差,通常無法滿足散熱器 焊接的要求,這就要求焊劑提供好的潤濕性,而
18、 焊料熔化時溶劑殘餘量的多少影響焊劑潤濕性發 揮,溶劑殘餘量越多促進潤濕進行。 *http:/ 焊接要領 散熱器回流溫度曲線設定需進行綜合全面的考慮: 1.大多數的散熱器焊接都要求錫膏有很好的潤濕性,保證較高的 釺著率,但不是都要求熔融焊料有高的流動性。潤濕性好是流 動性好的前提,也可以通過回流條件的改變降低流動性。 2.較快的升溫速率,錫膏在較短的時間內升至熔點,此時溶劑揮 發較少,潤濕性更好得到發揮,由於焊劑中溶劑量較多,焊劑 流動性就更好,更好的帶動液態焊料的流動(擴展润湿)。缺 點是溶劑揮發較少殘留就更多一些,殘留也更軟一些,更容易 產生溢錫,溢松香,也就是說負面效果主要表現在外觀上。
19、熱 管與鰭片焊接(尤其是有較大開槽類型)採用較快的升溫速率 ,流動性就比較好,促進錫在熱管表面的包裹,而其他類型的 模組在保證其足夠潤濕性情況下採用較慢的升溫速率,加劇錫 膏熔化前溶劑的揮發(錫熔化時溶劑不可揮發過度,進而影響 潤濕,降低釺著率),降低殘留和錫的流動性,使焊料在“原地 ”润湿,改善焊後外觀。 *http:/ 升溫預熱區: 通常散熱器焊接回流曲線升溫區與預熱區界限不 明確,必要時可延長80120的時間作为預熱區 ,升溫預熱區的作用是揮發部分溶劑,去除錫粉氧 化物及清潔被焊接表面,為回流時合金潤濕作準備 。升溫預熱區延長可加強對焊接表面的化學清潔作 用,而太長可能出現溶劑揮發過度,
20、活化劑消耗過 多,影響回流時潤濕性。 *http:/ 回流區: 從焊料自身特性來說,最高溫度越高,合金本身 的表面張力下降,潤濕性提高。峰值溫度越高,停 留時間越長,越有利於介面合金的生成,強度越高 ,導熱性能越好,殘留也會少一些,硬一些。但峰 值溫度不可過高,停留時間過久,導致溶劑揮發過 度,活性劑失效,潤濕性下降,錫又重新收縮,也 就是反潤濕。負面影響是:銅氧化變色嚴重,熱管 脹管,殘留顏色變深。 *http:/ 類型(1)平面與平面 特點:焊接面大,需要極好的潤濕性,才能達到好的 鋪展。另外,由於錫膏被兩平面夾在其中,溶劑會更 難揮發些。 易出現不良現象:溢松香、空洞、溢錫。 建議:採用
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