(接上篇)
3.2 物料質量控制
物料是電子裝聯焊接過程中最根本和最基礎的構成要素,它既包括元器件、PCB這類加工材料,也包括焊膏、焊料、焊料、助焊劑、貼片膠、清洗劑等工藝材料/輔料。焊接件的金屬表面氧化物和污物,是造成生產過程中上錫困難和虛焊直接、最重要的原因。因此,其質量的好壞直接影響焊接成品質量。在采購、入庫、儲存、外包、流轉等生產過程的所有環節,都需要嚴格按標準和文件執行物料質量控制。
3.3 生產過程控制
為了滿足質量要求和性能目標,需不斷采取措施控制作業,以減少過程或產品的異常波動。生產過程控制實際上還是按質量體系要求中的人機料法環的要求實現的。對焊接不良的生產管控,有設備工具參數(如烙鐵焊接溫度)和人員操作控制(焊接時間及焊接次數)等因素。可追溯生產過程中設備工具運行參數超標或異常,幫助判斷故障。如果沒有有效的生產過程管控,PCBA的虛焊隨時都可能發生。
3.4 生產返工返修管控
焊點的返修會在不同程度上降低產品的可靠性。焊點返修時,會產生熱輸入,增加IMC層的厚度,其厚度增加會降低強度;同時,在返修過程中,還可能會出現其他無法預估的風險。據我司質量部門對功能失效的產品進行數據統計,其中由焊點造成的產品失效品中,有>60%為修理過的焊點。因此,如焊點滿足IPC標準的外觀標準要求,則不可因部分瑕疵而盲目返修,返修前必須謹慎評估。
可制造性設計(ddesignformanufacturability,DFM)是關系產品研發和生產銜接的大課題。就虛焊關聯來講,設計的焊盤尺寸、孔徑、焊盤的散熱設計不合理都會對焊點的焊接質量造成影響。在本文2.4章節已經舉例說明。故需在產品設計階段加強印制電路的可制造性設計的實施和審查,才能從源頭避免印制電路設計錯誤而導致的虛焊。
3.6 生產人員的培訓
操作及檢驗人員除了在生產過程中需要嚴格執行文件及制度,還需要持續培訓學習電裝焊接技術知識。雖然部分焊點故障無法從外觀判斷,但良好的焊點外觀是焊接成品的基本驗收標準。在《電子組件的可接受性》(IPC-A-610)和《軍用電子設備電氣裝配技術要求》(SJ20385A—2008)中都有對焊點外觀的質量檢驗要求。焊點質量最重要的外觀特征是潤濕角,潤濕是焊料在金屬化表面上自由流動和鋪展形成的一種黏結鍵合現象。很多焊點焊接缺陷也有外觀特征,如圖4所示。此類焊點的焊接缺陷在生產過程中通過工人自驗和檢驗,可以被排查發現。
3.7 激光焊錫技術引進
在當今這個追求極致便攜與高效的時代,電子產品的設計趨勢正朝著更加緊湊、更加輕便的方向發展。這一趨勢對電路板(PCB)的設計提出了前所未有的挑戰,要求它們在保持功能性的同時,還要大幅減小體積和重量。然而,傳統的焊接技術,如烙鐵焊、波峰焊和回流焊,由于其固有的局限性,已經難以滿足現代電路板對焊接精度和效率的高標準要求。
烙鐵焊接過程中,由于操作的不穩定性,常常導致焊接缺陷,如虛焊、拉尖、爆錫等,這些問題不僅影響電路板的性能,而且一旦發生焊接失敗,整個電路板可能就無法使用,造成資源的浪費。波峰焊和回流焊雖然在一定程度上實現了自動化,但它們需要將整個電路板暴露在高溫環境中,這對電路板上的低溫敏感元件構成潛在威脅,可能導致元件損壞,影響產品的可靠性和壽命。
在電子制造行業日益追求精密焊接的背景下,激光焊錫技術憑借其顯著的優勢,已經在電路板焊接領域引發了一場革命性的變革。隨著這項技術的持續進步,它不僅為解決電路板釬焊中長期存在的難題提供了新的解決方案,而且有望徹底克服傳統焊接技術所面臨的挑戰。
3.7.1 激光焊錫系統的原理
激光焊錫系統是一種先進的焊接技術,它通過精確控制的激光束將錫球瞬間熔化,并以高精度噴射到焊接面上,形成穩定可靠的焊點。這種系統通常由激光發生器、高精度自動送球和噴球機構、以及控制系統等關鍵部分組成,能夠實現焊接過程的高度自動化和精確化。
在電子工業中,錫基合金因其出色的電氣和熱性能,被廣泛應用于芯片級封裝和板卡級組裝,成為實現電子元件間穩定連接的關鍵技術。激光焊錫技術利用錫材的低熔點和高可塑性,為不同材料間提供了理想的連接和填充介質。這項技術在微電子焊接領域尤其受到重視,它為精密電子組件的制造提供了強有力的支持。
3.7.2 激光焊錫技術的優勢
激光焊錫技術在電路板焊接中具有以下顯著優勢:
(1)錫量恒定,確保焊接過程中錫料的一致性和可重復性。
(2)精度高,激光的精確控制使得焊接精度達到微米級別,適用于高精度要求的電子組件。
(3)焊接速度快,脈沖激光的快速加熱和熔化,以及惰性氣體的噴射,大幅縮短了焊接周期。
(4)非接觸式,避免了傳統焊接中可能對敏感元件造成的機械應力或損傷。
(5)熱影響區域小,由于激光的聚焦特性,熱影響區域被限制在非常小的范圍內,減少了對電路板上其他元件或敏感部件的熱損傷。
(6)清潔環保,由于焊接過程中不需要使用額外的焊接材料或助焊劑,激光焊接大大減少了生產過程中的環境污染和廢物產生。
大研智造的激光焊錫技術在精密制造領域展現出顯著的優勢,包括技術創新、高精度焊接、高穩定性和可靠性、自動化和智能化、環境友好、定制化解決方案、專業技術支持、成本效益以及廣泛應用等方面。這項技術已被廣泛應用于工業生產,尤其是在微電子焊接領域,它為精密電子組件的制造提供了強有力的支持。
4 結語
在電子產品的印制電路板組裝(PCBA)過程中,虛焊問題是一個多因素影響的復雜現象,它涉及到技術、材料、設計、管理等多個方面。為了有效提高產品的可靠性,必須從源頭上進行控制,這包括深入理解虛焊的成因、優化設計、提高物料質量、加強生產過程管理、嚴格控制返工返修,以及提升生產人員的技能和意識。
隨著電子工業的快速發展,傳統的焊接技術已經難以滿足現代電路板對焊接精度和效率的高標準要求。激光焊錫技術的出現,為電子裝聯領域帶來了革命性的變革。它以其非接觸式、高精度、快速焊接、熱影響區域小等顯著優勢,為解決虛焊問題提供了新的解決方案。通過精確控制的激光束,激光焊錫技術能夠實現錫料的一致性和可重復性,確保焊點的質量和可靠性。
因此,為了應對虛焊的挑戰,除了在傳統的焊接工藝中尋找改進措施外,還應積極引入和應用激光焊錫等先進技術。這不僅能夠提高焊接質量,還能提升生產效率,降低成本,最終實現電子產品的高性能和長壽命。通過綜合運用這些措施,我們可以從根本上減少虛焊的發生,確保電子產品的質量和可靠性,滿足市場和消費者對高性能電子產品日益增長的需求。
本文由大研智造撰寫,我們專注于提供智能制造精密焊接領域的最新技術資訊和深度分析。作為集研發、生產、銷售、服務為一體的激光焊錫機技術廠家,我們擁有超過20年的行業經驗。想要了解更多關于激光焊錫機在智能制造精密焊接領域中的應用,或是有特定的技術需求,歡迎通過大研智造官網與我們聯系。我們誠邀您來我司參觀、試機、免費打樣。
審核編輯 黃宇
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