CN112820652B - 一种用于qfn封装器件l形焊接端子除金搪锡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电装工艺领域，具体是一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，包括：S1、准备好未处理的元器件；S2、除金搪锡钢网设计；S3、锡膏印刷；S4、回流焊接；S5、完成元器件引脚除金搪锡，与现有方法相比，本发明能实现QFN封装器件L形焊接端子底部焊接面和侧面焊接面均能均匀除金搪锡，且回流时加热均匀，保证了焊点的可靠性，同时该搪锡钢网制作成本较低，简单实用；该方法同样适用于QFN封装器件L形焊接端子氧化润湿性差类问题，提高焊点的可焊性，实用性广。
Description
技术领域
本发明涉及电装工艺领域，具体是一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，QFN封装，方形扁平无引脚的器件具有良好的电和热性能、体积小、重量轻，被应用在飞机机载电子产品中。当对故障电子产品进行修理时，技术人员将故障定位在QFN器件失效，遂对其进行返修更换。QFN器件由于其焊接端子镀有金层，金与锡铅焊料的相容性优于铜，焊接时最先溶解到焊料里的金形成Au-Sn化合物引起“金脆”现象，飞机机载电子产品长期处于恶劣环境，焊点失效概率较高，焊点可靠性低，进而影响电子产品的可靠性，所以对QFN器件进行返修中需要对器件除金搪锡处理至关重要。
手工对L形焊接端子搪锡，涉及每个焊接端子需搪锡两次，当器件焊接端子数较多时，搪锡次数也较多，器件热冲击损伤较大。且手工作业依赖操作人员的技能，搪锡一致性差，效率低。
L形焊盘的底部焊接面与电路板上焊盘直接接触，侧面焊接面不直接接触电路板上的焊盘，焊接时底部焊接面能与焊锡充分润湿，但侧面焊接面润湿性不足且爬锡高度不够，针对航空航天类产品要求更高的电装工艺，要求该器件侧面焊接面100％的焊锡填充高度，保证在恶劣环境中产品焊点可靠性高，目前自动搪锡技术中没有专门针对L形焊接端子侧面焊接面镀金均匀除金搪锡方法。
如中国专利号为201610840013.9中，公开了一种用于QFN封装元器件去金搪锡的专用夹具及去金搪锡的方法，设计专用夹具的导轨水平放置在通孔器件返修工作台的台面上，移动下托机构使QFN器件的焊盘通过喷涌的熔融锡铅合金波峰，完成去金搪锡。该技术不适用L形焊接端子搪锡，原因两点：一是该搪锡方法只能对底部焊接面进行搪锡作业，侧面焊接面无法进行搪锡操作。二是焊接端子上的锡量无法控制，共面性不好，当底部焊接面上的锡量不均匀时，影响后续的锡膏印刷工艺。
如中国专利申请号为201910701201.7中，公开了一种高可靠应用印制电路板组件QFN装焊预处理方法，通过制作网板，网板上通孔的宽度与所述QFN芯片焊盘相同，所述通孔的长度比所述QFN芯片底面部分的焊盘长0.3～0.5mm进行回流焊接处理。该技术存在的不足是：仅是通过加长底部焊接面的钢网开口长度，通过锡膏融化时液态流动浸润到侧面焊接面，回流时不易控制侧面焊接面搪锡的均匀性，会存在侧面焊接面有部分位置没有焊锡搪锡的风险。
如中国专利申请号为201910772767.9中，公开了一种用于QFN器件的自动化去金工装及去金方法，通过设计厚度小于0.2mm的盖板，开孔尺寸与元器件尺寸比例为1.1：1，使用波峰焊机的波峰喷头将焊锡均匀的喷在盖板上，并将焊锡接触到侧面延伸的镀金引线。该技术存在的不足是：通过盖板实际开口长度与器件底面焊接面的长度1.1:1来将焊锡润湿到侧面镀金焊接面，当底面镀金焊接面润湿并且焊锡量在一定合适的厚度时，侧面镀金焊接面不能充分完全润湿，侧面焊接面搪锡效果不佳。
发明内容
因此，通过设计适用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的钢网，基于红外加热和热风对流的混合回流焊接工艺，保证军品QFN元器件焊接端子均匀高质量的除金搪锡，本发明提出一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法。
一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，包括：
S1、准备好未处理的元器件；
S2、除金搪锡钢网设计：
a：设计制作QFN器件搪锡的工装模具，具体包括卡箍、通过卡箍实现精密固定且完全对称的左侧钢网和右侧钢网、设置在左侧钢网和右侧钢网上的托盘；左侧钢网和右侧钢网设计成L形，使器件能贴合进去；
b：每侧钢网的底面开口大小、侧面开口大小均与器件本体的焊接端子大小一一对应；钢网的开口厚度推荐为0.06-0.1mm，根据实际的QFN器件引线间距进行实际设定；
S3、锡膏印刷：通过钢网将锡膏印刷在器件的焊接端子上，具体实现方法如下：
a：将左侧钢网和右侧钢网通过控制卡箍实现固定，器件放置在钢网上，手捏住钢网的手持部位将钢网倒置，并使用托盘将器件托住固定；
b：锡膏通过刮刀以合适的角度印刷在器件焊接端子上，将卡箍解开并使用工具夹持器件其它两面未搪锡位置，将钢网与锡膏按与贴合面呈135°角度分离，重复上述步骤进行器件另外两边的焊接端子锡膏印刷；
S4、回流焊接：将器件倒放置在没有焊盘的裸PCB板上，使用返修台自带的固定装置固定PCB板，调整设备顶部和底部加热占比率，将热电偶固定在QFN器件旁进行温度实时监测，该返修台共5个温区，各个温区设置温度不同；
S5、完成元器件引脚除金搪锡。
本发明通过研究基于红外加热和热风对流混合加热的锡膏回流焊接，实现L形焊接端子的除金搪锡。
所述的步骤S4的加热占比率分别是以顶部加热为主，底部加热为辅设置返修设备，顶部加热为红外加热与热风对流混合加热，底部加热为红外加热。
所述的步骤S3的b中合适的角度为45度—60度。
所述的步骤S4的各个温区设置具体如下：
升温区：60℃-140℃，将温度上升到锡膏助焊剂活性温度，将加热斜率控制在1.0-2.0℃/S，避免加热速度太快造成器件热冲击损伤；
保温区：140℃-160℃，该区主要是锡膏里助焊剂活化区，去除焊点表面的氧化物，防止焊点再次氧化，加热时间控制在60-90S；
第二次升温区：160℃-220℃，快速达到锡膏熔点温度，将加热斜率控制在0.8-1.5℃/S；
回流区：保持回流最高温度220℃，回流时间10-20s，确保锡膏完全融化，达到除金搪锡的效果；
冷却区：借助压缩空气实现降温。
本发明的有益效果是：与现有方法相比，本发明能实现QFN封装器件L形焊接端子底部焊接面和侧面焊接面均能均匀除金搪锡，且回流时加热均匀，保证了焊点的可靠性，同时该搪锡钢网制作成本较低，简单实用；该方法同样适用于QFN封装器件L形焊接端子氧化润湿性差类问题，提高焊点的可焊性，实用性广。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明的流程结构示意图；
图2为本发明的QFN封装L形焊接端子示意图；
图3为本发明的QFN器件搪锡工装模具结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1和图3所示，一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，包括：
S1、准备好未处理的元器件；
S2、除金搪锡钢网设计：
a：如图2所示，设计制作QFN器件搪锡工装模具，具体包括卡箍、通过卡箍实现精密固定且完全对称的左侧钢网和右侧钢网、设置在左侧钢网和右侧钢网上的托盘；左侧钢网和右侧钢网设计成L形，使器件能贴合进去；
b：每侧钢网的底面开口大小、侧面开口大小均与器件本体的焊接端子大小一一对应；钢网的开口厚度推荐为0.06-0.1mm，根据实际的QFN器件引线间距进行实际设定；
S3、锡膏印刷：通过钢网将锡膏印刷在器件的焊接端子上，具体实现方法如下：
a：将左侧钢网和右侧钢网通过控制卡箍实现固定，器件放置在钢网上，手捏住钢网的手持部位将钢网倒置，并使用托盘将器件托住固定；
b：锡膏通过刮刀以合适的角度印刷在器件焊接端子上，将卡箍解开并使用工具夹持器件其它两面未搪锡位置，将钢网与锡膏按与贴合面呈135°角度分离，重复上述步骤进行器件另外两边的焊接端子锡膏印刷；
S4、回流焊接：将器件倒放置在没有焊盘的裸PCB板上，使用返修台自带的固定装置固定PCB板，调整设备顶部和底部加热占比率，将热电偶固定在QFN器件旁进行温度实时监测，该返修台共5个温区，各个温区设置温度不同；
S5、完成元器件引脚除金搪锡。
所述的步骤S3的b中合适的角度为45度—60度。
所述的步骤S4的加热占比率分别是以顶部加热为主，底部加热为辅设置返修设备，顶部加热为红外加热与热风对流混合加热，底部加热为红外加热。
通过提供一种QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，实现侧面焊接面和底部焊接面均能均匀除金搪锡，保证焊点的可靠性，提升电路板维修的质量。
所述的步骤S4的各个温区设置具体如下：
升温区：60℃-140℃，将温度上升到锡膏助焊剂活性温度，将加热斜率控制在1.0-2.0℃/S，避免加热速度太快造成器件热冲击损伤；
保温区：140℃-160℃，该区主要是锡膏里助焊剂活化区，去除焊点表面的氧化物，防止焊点再次氧化，加热时间控制在60-90S；
第二次升温区：160℃-220℃，快速达到锡膏熔点温度，将加热斜率控制在0.8-1.5℃/S；
回流区：保持回流最高温度220℃，回流时间10-20s，确保锡膏完全融化，达到除金搪锡的效果；
冷却区：借助压缩空气实现降温。
与现有方法相比，本发明能实现QFN封装器件L形焊接端子底部焊接面和侧面焊接面均能均匀除金搪锡，且回流时加热均匀，保证了焊点的可靠性，同时该搪锡钢网制作成本较低，简单实用；该方法同样适用于QFN封装器件L形焊接端子氧化润湿性差类问题，提高焊点的可焊性，实用性广。
如图3所示，附图标记1为左侧钢网，附图标记2为右侧钢网，附图标记3为托盘和附图标记4为卡箍。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，其特征在于：包括：
S1、准备好未处理的元器件；
S2、除金搪锡钢网设计：
a：设计制作QFN器件搪锡的工装模具，具体包括卡箍、通过卡箍实现精密固定且完全对称的左侧钢网和右侧钢网、设置在左侧钢网和右侧钢网上的托盘；左侧钢网和右侧钢网设计成L形，使器件能贴合进去；
b：每侧钢网的底面开口大小、侧面开口大小均与器件本体的焊接端子大小一一对应；钢网的开口厚度推荐为0.06-0.1mm，根据实际的QFN器件引线间距进行实际设定；
S3、锡膏印刷：通过钢网将锡膏印刷在器件的焊接端子上，具体实现方法如下：
a：将左侧钢网和右侧钢网通过控制卡箍实现固定，器件放置在钢网上，手捏住钢网的手持部位将钢网倒置，并使用托盘将器件托住固定；
b：锡膏通过刮刀以合适的角度印刷在器件焊接端子上，将卡箍解开并使用工具夹持器件其它两面未搪锡位置，将钢网与锡膏按与贴合面呈135°角度分离，重复上述步骤进行器件另外两边的焊接端子锡膏印刷；
S4、回流焊接：将器件倒放置在没有焊盘的裸PCB板上，使用返修台自带的固定装置固定PCB板，调整设备顶部和底部加热占比率，将热电偶固定在QFN器件旁进行温度实时监测，该返修台共5个温区，各个温区设置温度不同；
S5、完成元器件引脚除金搪锡。
2.根据权利要求1所述的一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，其特征在于：所述的步骤S3的b中合适的角度为45度—60度。
3.根据权利要求1所述的一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，其特征在于：所述的步骤S4的加热占比率分别是以顶部加热为主，底部加热为辅设置返修设备，顶部加热为红外加热与热风对流混合加热，底部加热为红外加热。
4.根据权利要求1所述的一种用于QFN封装器件L形焊接端子除金搪锡的方法，其特征在于：所述的步骤S4的各个温区设置具体如下：
升温区：60℃-140℃，将温度上升到锡膏助焊剂活性温度，将加热斜率控制在1.0-2.0℃/S，避免加热速度太快造成器件热冲击损伤；
保温区：140℃-160℃，该区主要是锡膏里助焊剂活化区，去除焊点表面的氧化物，防止焊点再次氧化，加热时间控制在60-90S；
第二次升温区：160℃-220℃，快速达到锡膏熔点温度，将加热斜率控制在0.8-1.5℃/S；
回流区：保持回流最高温度220℃，回流时间10-20s，确保锡膏完全融化，达到除金搪锡的效果；
冷却区：借助压缩空气实现降温。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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