无铅
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无铅 化表面贴装工艺 PowerPoint PPT Presentation


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无铅 化表面贴装工艺. 无铅 制造工艺中热操作的管理. 讲座内容. 无铅对工艺技术的影响概述. 焊接工艺的挑战. 无铅焊接需要新的做法. 工艺设置和优化. 工艺管制和质量跟踪. 无铅技术对 SMT 组装业的影响. 印刷和注射工艺. 些微影响. 精度要求较高. 钢网设计需要修改. 贴片工艺. 轻微影响. 精度要求较高. AOI 检验工艺. 焊点反光较差. 需要重新设置参数. 员工和客户的重新培训. 现有设备可以胜任. 无铅技术对 SMT 组装业的影响. 返修工艺. 要求较精确的温度设置. TAL 控制是关键. 可能需要较快的冷却.

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无铅 化表面贴装工艺

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Presentation Transcript


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无铅化表面贴装工艺

无铅制造工艺中热操作的管理


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讲座内容

  • 无铅对工艺技术的影响概述

  • 焊接工艺的挑战

  • 无铅焊接需要新的做法

  • 工艺设置和优化

  • 工艺管制和质量跟踪


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无铅技术对SMT组装业的影响

  • 印刷和注射工艺

  • 些微影响

  • 精度要求较高

  • 钢网设计需要修改

  • 贴片工艺

  • 轻微影响

  • 精度要求较高

  • AOI检验工艺

  • 焊点反光较差

  • 需要重新设置参数

  • 员工和客户的重新培训

  • 现有设备可以胜任


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无铅技术对SMT组装业的影响

  • 返修工艺

  • 要求较精确的温度设置

  • TAL控制是关键

  • 可能需要较快的冷却

  • 较长的受热时间

  • 物流管理

  • 过渡期的混合物料管理

  • MSD防潮管理

  • 物料纪录、跟踪


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无铅技术对SMT组装业的影响

  • 波峰焊接工艺

  • 无铅有明显的影响

  • 合金和焊剂的选择是关键

  • 预热设置是工艺关键之一

  • 可能需要氮气环境

  • 锡槽污染是个重要问题

  • 锡槽等材料可能需要更换


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无铅技术对SMT组装业的影响

  • 回流焊接工艺

  • 无铅有明显的影响

  • 温度提升了20~30oC(183 ~ 217oC)

  • 工艺窗口缩小许多

  • 润湿性下降

  • 焊点外观粗糙

  • 目前设备能够胜任


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无铅带来的不利因素

  • 工业界有超过50年经验的含铅技术,但将被舍弃

  • 以往一些‘试’的做法已经不足使用

  • 焊接工艺面对极具挑战性的变化

  • 业界需要更好的焊接技术和做法


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无铅焊接的挑战

焊接工艺必须同时兼顾3种焊接材料...

  • 锡膏

  • 较高的熔点温度

  • 较差润湿性能

  • 器件

  • 传统的耐温特性可能不足以应付无铅的高温

  • PCB

  • 较高温度会造成分层、变形和变色问题


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无铅的焊接工艺窗口

245oC


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无铅的焊接工艺窗口

245 C

217 C

melting temp

melting temp


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无铅工艺更加难

  • 不只是其窗口更小

  • 故障在参数超出窗口后更快的出现


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回流工艺故障

  • 润湿不足

  • 冷焊

  • 吸锡

  • 虚焊

  • 焊剂焦化

  • 器件过热损坏

  • 立碑

  • 分层

  • 焊球 / 焊珠

  • PCB过热

  • 桥接 / 短路

  • 气孔


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回流工艺故障成因

  • 最大升温速度

  • 预热时间

  • 立碑

  • 立碑

  • 焊球 / 焊珠

  • 焊球 / 焊珠

  • 器件热损坏

  • 润湿不良

  • 桥接

  • 回流时间

  • 峰值温度

  • 润湿不良

  • 冷焊

  • 吸锡

  • 焊剂焦化

  • 冷焊 / 虚焊

  • 器件/PCB热损坏

  • 分层


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无铅对焊接工艺的影响

  • 工艺较难

  • 旧时的参考和‘试’的做法不适用

  • 生产部必须小心和更好的处理


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缩小的无铅工艺窗口

需要

改良的工艺设置和管制


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工艺的设置

参数设定,参数测量,参数调制优化


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参数设定,参数测量,参数调制优化

“当您能够测量某个特性,并将它量化,您才算了解它,但如果无法测量和量化它,您对它的了解是......不足的。”

- Lord Kelvin

“如果您能够测量它,您就能改善它”

- GE Quality Approach


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参数设定


Solder paste

Solder Paste

主要参数

  • 最高升温速度

  • 预热 / 恒温时间

  • 焊接时间

  • 峰值温度

  • 无铅关键 – 温差


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焊接参数(含预热曲线)

Sn63Pb37

Sn96.5Ag0.5Cu


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焊接参数(无预热曲线)

Sn63Pb37

Sn96.5Ag0.5Cu


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锡膏特性指标和热敏感器件指标对比


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试验认证后的锡膏指标和器件耐热指标对比


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试验结论

  • 最低峰值温度 232oC

  • 有足够的润湿

  • 抗横切强度相当或优于SnPb

  • 可以降低峰值温度,保护敏感器件

  • 可以做到,但出现很小的工艺窗口


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工艺测量


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热耦设置

  • 良好的热耦设置是确保准确可信测量的关键

  • 设置热耦在最热点,最冷点,PCB及敏感封装

  • KIC推荐采用铝胶带或高温焊接法


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工艺参数测量

两方面的测量...

1。测量曲线

  • 曲线图

  • 曲线参数值

2。测量对规范的‘符合’程度


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测量


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LSL

USL

Center of Range

100%

0%

100%

测量对规范的‘符合’程度

PWI - Process Window Index


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PWI的确定方法


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工艺优化


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改善优化


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工艺参数的优化

  • 图示一个稳定工艺的参数表现正态分布图

  • KIC Navigator™软件协助将工艺参数定为在工艺窗口的中央部位, 使您的工艺得到优化。


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优化工艺的好处

通过KIC软件的工艺优化,您能有...

  • 最中的参数设置允许较大的系统偏移

  • 最高的产量效率

  • 最短的换线转产时间

  • 最低的返修成本


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改善优化

31%


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工艺管制

  • 连续监控

  • 预警系统

  • 零缺陷工具

  • 质量跟踪

  • 数据管理自动化 – SPC, Cpk, PWI


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工艺‘黑箱’

  • 印刷机含有视觉检查系统

  • 贴片机也有视觉系统

您是否知道回流炉内发生了什么变化?


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炉子和焊接工艺的变数

  • 风扇老化 / 损坏

  • 发热板 / 发热器损坏

  • 排风系统

  • 传送系统(链速和稳定性)

  • 负荷变化

  • 焊剂挥发物的累积

  • 保养工作

  • 环境温度

  • 操作失误


Building the virtual profile

Building the Virtual Profile


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计算模拟曲线

  • 对每块PCBA进行实时测试和计算

  • 全过程自动记录

(please note this is an artists rendition, not factually exact)


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有效使用SPC的条件

  • 数据采集必须是实时性,以确保快速的反应;

  • 数据必须具备代表性。完整的数据最为理想,新技术能做到这一点;

  • 需要大量数据;

  • 方便使用,可操作性必须强;

  • 必须能够提供便于做出决策的信息,及时提供给适当的负责人


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工艺质量跟踪


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总结

  • 无铅技术使焊接工艺的窗口缩小

  • 以往的‘法典’不再保险

  • 成功的无铅生产需要精确和优化的工艺设置、调制和管制

  • 良好的工具是个重要的成功因素


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Yiji Wang

0512-6763-5171

[email protected]

www.kicthermal.com


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