CN109688727B - 一种有铅无铅焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有铅无铅焊接方法，属于电子装联领域。该方法包括选择印制电路板制作炉温测试板，当回流炉的温度达到要求时，将炉温测试板和炉温测试仪放入回流炉中进行炉温测试，并获取回流曲线；根据回流曲线获取回流曲线数据，检测回流曲线数据是否符合标准数据要求，若不符合标准数据要求，则调节回流曲线数据对应的温区的温度，若符合标准数据要求则选择有铅锡膏印刷待焊接的印制电路板；将待焊接的器件贴装在待焊接的印制电路板的焊盘上；调取符合标准数据要求的回流曲线数据对应的回流曲线进行回流焊接；解决了目前无铅焊接时容易出现焊接缺陷的问题；达到了保证焊接质量，避免焊点出现虚焊、假焊、气泡等不良问题的效果。

Description

一种有铅无铅焊接方法
技术领域
本发明实施例涉及电子装联领域，特别涉及一种有铅无铅焊接方法。
背景技术
铅具有良好的柔软性、延展性、低熔点和耐腐蚀性，被广泛用于电子工业的BGA、FC封装和SMT组装领域，然而铅是有毒金属，大量的使用不仅会造成严重的环境污染，同时也极大地危害到人体健康。
随着环境污染影响人类健康的问题已经成为全球关注的焦点，电子封装业开始向无铅化转变，采用无铅封装材料是电子封装业焊接材料和工艺发展的趋势，而作为过渡阶段，采用有铅焊料焊接无铅器件成为现今的研究方向。
然而无铅焊接熔化温度较高、润湿性差、氧化速度较快、易出现焊接缺陷，如桥连、虚焊等，印制电路板的焊接质量和使用寿命难以保证。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种有铅无铅焊接方法。该技术方案如下：
第一方面，提供了一种有铅无铅焊接方法，该方法包括：
步骤1：选择印制电路板，印制电路板的TOP面焊接无铅BGA；
步骤2：利用印制电路板制作炉温测试板；
步骤3：当回流炉的温度达到要求时，将炉温测试板和炉温测试仪放入回流炉中进行炉温测试，并获取回流曲线；回流炉内包括10个温区；
步骤4：根据回流曲线获取回流曲线数据，回流曲线数据包括30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率；
步骤5：检测回流曲线数据是否符合标准数据要求；若检测到回流曲线数据不符合标准数据要求，则执行步骤6；若检测到回流曲线数据符合标准数据要求，则执行步骤7；
步骤6：调节回流曲线数据对应的温区的温度，重新执行步骤3；
步骤7：选择有铅锡膏印刷待焊接的印制电路板；
步骤8：将待焊接的器件贴装在待焊接的印制电路板的焊盘上；
步骤9：调取符合标准数据要求的回流曲线数据对应的回流曲线，对步骤8中的印制电路板进行回流焊接；
其中，步骤1-6中使用的印制电路板的型号与步骤7-9中使用的印制电路板的型号相同。
可选的，标准数据要求为：
30-120℃预热斜率的范围为1至3；
120-160℃恒温时间的范围为60秒至120秒；
217℃回焊时间的范围为：40秒至90秒；
峰值温度的范围为：225℃至235℃；
降温斜率的范围为-4至-1。
可选的，调节回流曲线数据对应的温区的温度，包括：
若检测到30-120℃预热斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在30-120℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到120-160℃恒温时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在120-160℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到217℃回焊时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上温度值217℃对应的温区的温度；
若检测到峰值温度或降温斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上峰值温度对应的温区的温度；
其中，每次调整时每个温区的温度只调节一次；
若斜率大于标准数据要求，则调低对应温区的温度，若斜率小于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若时间超出标准数据要求，则调低对应温区的温度，若时间低于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若峰值低于标准数据要求，则调高对应温区的温度，若峰值高于标准数据要求，则调低对应温区的温度。
可选的，利用印制电路板制作炉温测试板，包括：
选择5条感温线，将4条感温线均匀设置在印制电路板的四周；
在印制电路板上钻孔，将1条感温线埋到BGA底部。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过针对不同封装的器件，确认回流焊接时各个温区的设置温度，通过炉温测试仪对回路焊接温度进行测试，调整回流炉的中温区的温度，得到预热斜率、恒温时间、回焊时间、峰值温度、降温斜率最符合工艺要求的回流曲线，利用最符合工艺要求的回流曲线，将器件回流焊接在印刷了有铅焊膏的印制电路板上，解决了目前无铅焊接时容易出现焊接缺陷的问题；达到了保证焊接质量，避免焊点出现虚焊、假焊、气泡等不良问题的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种有铅无铅焊接方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种回流曲线的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的有铅无铅焊接方法的流程图。如图1所示，该有铅无铅焊接方法可以包括以下步骤：
步骤1：选择印制电路板。
印制电路板的TOP面焊接无铅BGA。
步骤2：利用印制电路板制作炉温测试板。
选择5条感温线，将4条感温线均匀设置在印制电路板的四周；
在印制电路板上钻孔，将剩下的1条感温线埋到BGA底部。
步骤3：当回流炉的温度达到要求时，将炉温测试板和炉温测试仪放入回流炉中进行炉温测试，并获取回流曲线。
回流炉内包括10个温区。
步骤4：根据回流曲线获取回流曲线数据。
回流曲线数据包括30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率。
图2示例性地示出了对某一型号的印制电路板进行炉温测试后的回流曲线，包括5个感温线的探头测量得到的温度曲线。
从回流曲线中可以获取30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率；从图2可以看出，回流曲线上在30-120℃的温度值对应若干个温区，回流曲线上温度值217℃对应若干个温区，回流曲线上在120-160℃的温度值对应若干个温区，回流曲线上峰值温度对应若干个温区。
步骤5：检测回流曲线数据是否符合标准数据要求。
标准数据要求为：
30-120℃预热斜率的范围为1至3；
120-160℃恒温时间的范围为60秒至120秒；
217℃回焊时间的范围为：40秒至90秒；
峰值温度的范围为：225℃至235℃；
降温斜率的范围为-4至-1。
当30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率均符合标准数据要求时，回流曲线合格，此时回流炉的10个温区的温度为合格的回流曲线对应的温度。
当30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率中有一个不符合标注数据要求时，回流曲线不合格，需要调整回流炉中对应温区的温度。
若检测到回流曲线数据符合标准数据要求，则执行步骤7。
比如，检测到回流曲线数据中的30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率的值如下表，30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率均符合标准数据要求，则执行步骤7。
Figure BDA0001922582190000041
Figure BDA0001922582190000051
若检测到回流曲线数据不符合标准数据要求，则执行步骤6。
步骤6：调节回流曲线数据对应的温区的温度，并重新执行步骤3。
若检测到30-120℃预热斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在30-120℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到120-160℃恒温时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在120-160℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到217℃回焊时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上温度值217℃对应的温区的温度；
若检测到峰值温度或降温斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上峰值温度对应的温区的温度；
由于存在30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率中至少两种不符合标准数据要求，且不符合标准数据要求的回流曲线数据对应的温区有重合的情况，规定每次调整时每个温区的温度只调节一次。
比如：发现30-120℃预热斜率和120-160℃恒温时间都不符合标准数据要求，其他回流曲线数据符合标准数据要求，根据回流曲线确定在30-120℃的温度值对应1温区、2温区、3温区和4温度，根据回流曲线确定在120-160℃的温度值对应4温区、5温区和6温区，则调节温度时，调节1温度、2温区、3温区、4温区、5温区、6温区的温度，且只调节一次4温区的温度。
若斜率大于标准数据要求，则调低对应温区的温度，若斜率小于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若时间超出标准数据要求，则调低对应温区的温度，若时间低于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若峰值低于标准数据要求，则调高对应温区的温度，若峰值高于标准数据要求，则调低对应温区的温度。
可选的，每次调节温度时，温区的温度调节值为预定值，比如：每次只调节5℃。
加热回流炉，重新执行步骤3，即当回流炉内10个温区的温度达到调节后的温度时，将炉温测试板和炉温测试仪放入回流炉中进行炉温测试。
步骤7：选择有铅锡膏印刷待焊接的印制电路板。
待焊接的印制电路板的型号与进行炉温测试的印制电路板的型号相同。
令锡膏覆盖焊盘80％以上，偏移量少于20％。
步骤8：将待焊接的器件贴装在待焊接的印制电路板的焊盘上。
将待焊接的器件贴装于焊盘上锡膏的正上方。
步骤9：调取符合标准数据要求的回流曲线数据对应的回流曲线，对步骤8中的印制电路板进行回流焊接。
按符合标准数据要求的回流曲线数据对应的回流曲线设置回流炉的10个温区的温度，待回流炉的温度达到要求后，贴装了器件的印制电路板进行回流焊接。
在回流焊接完成后，可以使用X-RAY对焊接后的印制电路板进行初步检查，确认焊接效果。
对焊点进行IMC层厚度测量，确认IMC层的厚度是否符合要求。
以印制电路板的型号为HLSYB6为例，焊料与印制电路板焊盘之间的IMC层厚度的平均值为3.34，焊料与引脚/BGA焊盘之间的IMC层厚度的平均值为3.14，IMC层厚度符合要求。
综上所述，本发明实施例通过针对不同封装的器件，确认回流焊接时各个温区的设置温度，通过炉温测试仪对回路焊接温度进行测试，调整回流炉的中温区的温度，得到预热斜率、恒温时间、回焊时间、峰值温度、降温斜率最符合工艺要求的回流曲线，利用最符合工艺要求的回流曲线，将器件回流焊接在印刷了有铅焊膏的印制电路板上，解决了目前无铅焊接时容易出现焊接缺陷的问题；达到了保证焊接质量，避免焊点出现虚焊、假焊、气泡等不良问题的效果。
需要说明的是：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种有铅无铅焊接方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：选择印制电路板，所述印制电路板的TOP面焊接无铅BGA；
步骤2：利用印制电路板制作炉温测试板；
步骤3：当回流炉的温度达到要求时，将炉温测试板和炉温测试仪放入回流炉中进行炉温测试，并获取回流曲线；所述回流炉内包括10个温区；
步骤4：根据回流曲线获取回流曲线数据，所述回流曲线数据包括30-120℃预热斜率、120-160℃恒温时间、217℃回焊时间、峰值温度、降温斜率；
步骤5：检测回流曲线数据是否符合标准数据要求；若检测到回流曲线数据不符合标准数据要求，则执行步骤6；若检测到回流曲线数据符合标准数据要求，则执行步骤7；
步骤6：调节回流曲线数据对应的温区的温度，重新执行步骤3；
步骤7：选择有铅锡膏印刷待焊接的印制电路板；
步骤8：将待焊接的器件贴装在待焊接的印制电路板的焊盘上；
步骤9：调取符合标准数据要求的回流曲线数据对应的回流曲线，对步骤8中的印制电路板进行回流焊接；
其中，步骤1-6中使用的印制电路板的型号与步骤7-9中使用的印制电路板的型号相同，所述标准数据要求为：30-120℃预热斜率的范围为1至3；120-160℃恒温时间的范围为60秒至120秒；217℃回焊时间的范围为：40秒至90秒；峰值温度的范围为：225℃至235℃；降温斜率的范围为-4至-1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节回流曲线数据对应的温区的温度，包括：
若检测到30-120℃预热斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在30-120℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到120-160℃恒温时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上在120-160℃的温度值对应的温区的温度；
若检测到217℃回焊时间不符合标准数据要求，则调节回流曲线上温度值217℃对应的温区的温度；
若检测到峰值温度或降温斜率不符合标准数据要求，则调节回流曲线上峰值温度对应的温区的温度；
其中，每次调整时每个温区的温度只调节一次；
若斜率大于标准数据要求，则调低对应温区的温度，若斜率小于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若时间超出标准数据要求，则调低对应温区的温度，若时间低于标准数据要求，则调高对应温区的温度；若峰值低于标准数据要求，则调高对应温区的温度，若峰值高于标准数据要求，则调低对应温区的温度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用印制电路板制作炉温测试板，包括：
选择5条感温线，将4条感温线均匀设置在印制电路板的四周；
在印制电路板上钻孔，将1条感温线埋到BGA底部。
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