回流焊接工艺规范(回流单板规范器件测温)

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回流焊接工艺规范(回流单板规范器件测温) 汽修知识
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3 定义和缩略语

4 规范成立条件

本规范适用于以下条件。

4.1 设备

强制热风回流炉。

4.2 焊膏

63/37 锡铅锡膏:Multicore CR32 或 Kester R253-5。

无铅锡膏:Alpha CVP390-SAC305-Type4、TAMURA TLF-204-NH、或客户指定其它无铅型号的锡膏。

4.3 测温板的选用

测温板的选用要求:

1)优先选择使用实际生产的单板。
某些特定的单板(比如没有加工经验的新类型单板/器件:服务器单板、超大尺寸/超厚单板、有特殊耐温要求的器件、或客户指定有明确要求的单板等),要求必须使用实际单板作为测温板。

2)次选单板厚度相同、单板面积相差不超15%、板面器件布局冷热点近似的PCBA。
冷热点近似指的是:单板上大热容BGA封装厚度相同/面积相差不超8%;非BGA封装的冷点器件要求尺寸、结构一致。
新增类型的测温板请客户现场工艺技术人员确认。

3)测温板上的测温点需要覆盖测量到单板上的最冷点与最热点。

4.4 回流焊接温度曲线规格

测温板测出的各点温度要求都落在对应的曲线规格范围内。
在条件允许的情况下,温度曲线的峰值温度要求靠规格下限。
回流焊接温度应满足单板上元器件的封装体耐温要求。
封装体耐温要求推荐参考IPC/JEDEC J-STD-020 标准。

63/37 锡铅锡膏回流曲线性能规范要求如下图:

图1 63/37锡铅回流曲线规格

预热区(100—150℃)时间: 60—120Sec; 升温速率: <2.5℃/Sec;

均温区(150—183℃)时间: 30—90Sec; 升温速率: <2.5℃/Sec;

回流区(>183 ℃) 时间: 40—80Sec; 峰值温度: 210-235℃;

冷却区 ———— 降温速率: 1℃/Sec ≤ Slope ≤ 4℃/Sec。

63/37锡铅锡膏与无铅BGA混装焊接回流曲线性能规范要求如下图(只要求混装BGA位置温度达到下面规格,其他位置按有铅锡膏温度曲线规格管控):

图2 混装回流曲线规格

预热区(100—150℃)时间: 60—120Sec; 升温速率: <2.5℃/Sec;

均温区(150—183℃)时间: 30—90Sec; 升温速率: <2.5℃/Sec;

回流区(>183 ℃) 时间: 60—90Sec; 峰值温度: 225-235℃;

回流区(>217 ℃) 时间: 20-40Sec

冷却区 ———— 降温速率: 1℃/Sec ≤ Slope ≤ 4℃/Sec。

无铅锡膏回流曲线规格要求如下图:

图3 无铅回流曲线规格

预热区(40 —150℃)时间: 60—150Sec; 升温速率: <2.5℃/Sec;

均温区(150—200℃)时间: 60—120Sec; 升温速率: <1.0℃/Sec;

200 — 217℃ 升温速率: 0.5℃/Sec < 200-217℃斜率 < 2.5℃/Sec;

回流区 ( >217 ℃) 时间: 35—90Sec; 峰值温度: 230-250℃;

冷却区 ————— 降温速率: 1 ℃/Sec ≤ Slope ≤ 4 ℃/Sec。

无铅焊接,单板上大尺寸面阵列器件的峰值温度要求:

表1 面阵列器件的峰值温度要求

注:对于某些特殊器件、特殊单板,无法做到峰值温度管控要求的,需要得到H3C工程技术人员的认可。

4.5 温湿度环境

参考最新版《ESD控制规范》。

4.6 PCB材料

树脂类(如FR4等)、陶瓷类、金属类(铝基材)。

4.7 元器件材料

元器件耐热性需符合J-STD-020D和J-STD-075标准中有关耐热抗性章节。

63/37锡铅锡膏焊接特殊情况(如热敏器件等)符合回流曲线性能规范基本要求,见4.2节的峰值温度,需≥210℃,回流时间≥40Sec(材料熔点最低要求)。

无铅锡膏焊接特殊情况(如热敏器件,器件外包装上的PSL等级大于R0)的器件,对于PSL等级R5以上的器件需确认回流曲线能否满足器件耐温规格。

表2 回流焊PSL分类

5 工艺能力

本规范涉及的参数分为三种情况:

“”标识的参数表示有可靠来源,但未经验证;

“#”标识的参数表示经验数据;

无标识参数为已验证数据。

5.1 PCB处理工艺能力5.1.1 外形5.1.1.1 单面板要求

只有表贴器件时,可以不留禁布区或增加工艺边,但需保证倒角R≥3mm。

若侧面靠近板边上有通孔回流器件时,需保留Y1及Y2禁布区或增加工艺边,同时保证倒角R≥3mm。

图4 外形图

5.1.1.2 双面板要求:

顶面:和单面板要求一致,如上图所示。

底面:两边需留Y1及Y2的禁布区或增加工艺边,Y1=Y2≥5mm。

5.1.2 过板方向与托盘使用条件

过板方向:如工艺规程或指导书有说明,则按说明要求过板;若无说明,则按照通用要求或单板上REFLOW丝印方向过板。

托盘使用条件:

Ø Y / H≥150(H≥1.6mm)

Ø Y / H≥100(H<1.6mm)

Ø Y/X>2

Ø V-CUT平行于轨道方向,且无法规避的

Ø 异型单板容易卡住轨道的

Ø Y≥300mm

以上条件,只要满足一个,即需要使用托盘,但不限于上述规则。
注意测试炉温时需要连同托盘一起测试。

备注:

X为平行于轨道方向的单板长度,Y为垂直于轨道方向的单板宽度,H为单板厚度。

5.1.3 贴片后总高度(包括板厚)

如下图所示:

顶面(h1):器件高度+板厚≤25mm ;

底面(h2):器件高度≤20mm。

h1

h1≤25mm

h2≤20mm

图5 贴片后总高度

5.1.4 背面布元器件的工艺能力

限制条件:单位面积承受的器件重量(重量&面积比)

①CHIP类:

重量 / 面积≤0.075g/mm2。

如下图所示:

重量=元器件本身重量;

面积=2×(L×W),L为元件焊端与焊盘接触面长,W为元件焊端与焊盘接触面宽。

图6 CHIP

②GALLWING(SOP、QFP等)类:

重量 / 面积≤0.300g/mm2 。

如下图所示:

重量=元器件本身重量;

面积=n×(L×W),n为元件脚数,L为引脚与焊盘接触面的长,W为引脚与焊盘接触面的宽。

图7 GALLWING

③J-LEADS(SOJ、PLCC等)类:

重量 / 面积≤0.200g/mm2 。

如下图所示:

重量=元器件本身重量;

面积=n×(L×W),n为元件脚数,L为引脚与焊盘接触面的长,W为引脚与焊盘接触面的宽。

图8 J-LEADS

④BGA类:

重量 / 面积≤0.1g /mm2。

如下图所示:

重量=元器件本身重量;

面积=n×〔л×(D/2)2〕,n为引脚数,D为引脚与焊盘接触面的直径。

图9 BGA

5.2 热特性处理工艺能力

板边距限位尺寸:单板传输边两边各10mm区避免布大体积(尺寸)器件及接地焊盘,以规避回流设备轨道区域温度不均衡带来的焊接隐患;或使用回流工装辅助规避此风险。
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如下图所示:

图10 热特性处理工艺能力

进板间隔:≥1个PCB长度。

温区温度设定值(63/37锡铅):≤300℃(8温区以上)

≤325℃(6温区~7温区)

温区温度设定值(无铅): ≤320℃(10温区以上)

10温区以下炉子不可用

相邻温区温度差: ≤60℃。

5.3 氮气处理工艺能力

回流炉配置充氮气装置,并能有效控制氮气流量,可实现氮气环境焊接。

配置炉内氧含量检测设备,实时或不定期监测炉内残氧量。
保证设备稳定运行状态下,静态(炉内无单板)残氧在1000PPM内,生产满载过板时炉内残氧量不超过3000PPM。

5.4 链条速度设置工艺能力

19.4-219.6cm/min。

5.5 排风处理工艺能力

入口100~125SCFM 。

出口150~200SCFM 。

5.6 松香处理工艺能力

处理80%以上的松香(通常情况下炉中≤6块板)。
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6 品质水平

本规范可达品质水平:100ppm。

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