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Was ist Reflow-Löten?

Was ist Reflow-Löten?

Beim Reflow-Löten wird die auf den Leiterplatten-Pads vorverteilte Lotpaste umgeschmolzen, um die mechanische und elektrische Verbindung zwischen den Lötenden oder Stiften der SMD-Komponenten und den Leiterplatten-Pads herzustellen. Beim Reflow-Löten werden die Komponenten auf die Leiterplatte gelötet, beim Reflow-Löten werden die Komponenten auf der Oberfläche montiert. Das Reflow-Löten beruht auf der Wirkung des Heißluftstroms auf die Lötstellen. Das kolloidale Flussmittel reagiert physikalisch unter einem bestimmten Hochtemperatur-Luftstrom, um SMD-Löten zu erreichen; Der Grund, warum es „Reflow-Löten“ genannt wird, liegt darin, dass das Gas in der Lötmaschine zirkuliert, um eine hohe Temperatur zu erzeugen, um das Löten zu erreichen. Zweck.

1. Einführung in das Prinzip und den Prozess des Reflow-Lötens

  • A. Wenn die Leiterplatte in die Heizzone eintritt, verdampfen Lösungsmittel und Gas in der Lötpaste, und gleichzeitig benetzt das Flussmittel in der Lötpaste die Pads, Komponentenenden und Stifte, und die Lötpaste erweicht, kollabiert und Bedeckt das Lötmittel Das Pad, isolieren Sie die Pads und Bauteilpins von Sauerstoff.
  • B. Wenn die Leiterplatte in den Wärmeerhaltungsbereich eintritt, lassen Sie die Leiterplatte und die Komponenten vollständig vorheizen, um zu verhindern, dass die Leiterplatte plötzlich in den Schweißhochtemperaturbereich gelangt und die Leiterplatte und die Komponenten beschädigt.
  • C. Wenn die PCB in den Lötbereich eintritt, steigt die Temperatur schnell an, so dass die Lötpaste einen geschmolzenen Zustand erreicht und das flüssige Lot benetzt, diffundiert, diffundiert oder aufgeschmolzen wird zu den PCB-Pads, Komponentenenden und Stiften, um Lötverbindungen zu bilden.
  • D. Die Leiterplatte tritt in die Kühlzone ein, so dass die Lötstellen verfestigt werden und das Reflow-Löten abgeschlossen ist.

Reflow-Löten ist ein automatisierter Lötprozess im SMT-Fertigungsprozess von elektronischen Produkten. Reflow-Löten wird auch als Reflow-Löten bezeichnet, das auf dem kontinuierlichen Aufschmelzen der Hitze im Ofen beruht, sodass die Lotpaste in Zinnflüssigkeit aufgelöst wird, um die SMT-Chip-Komponenten und die Leiterplatte zu verlöten. Es wird daher als Reflow-Löten bezeichnet, da sein Funktionsprinzip darin besteht, die Komponenten und die Leiterplatte durch das Aufschmelzen von heißer Luft im Ofen und das Aufschmelzen von flüssigem Zinn miteinander zu verlöten.

2. Einführung in den Reflow-Lötprozess

Der Reflow-Lötprozess ist eine oberflächenmontierte Platine, und sein Prozess ist komplizierter, der in zwei Arten unterteilt werden kann: einseitige Montage und doppelseitige Montage.

  • A, einseitige Bestückung: vorbeschichtete Lotpaste → Patch (unterteilt in manuelle Bestückung und maschinelle Bestückung) → Reflow-Löten → Inspektion und elektrische Prüfung.
  • B, doppelseitige Bestückung: A-Seite vorbeschichtete Lotpaste → Patch (aufgeteilt in manuelle Bestückung und maschinelle Bestückung) → Reflow-Löten → B-Seite vorbeschichtete Lötpaste → Bestückung (unterteilt in manuelle Bestückung und maschinelle Bestückung) Montage ) → Reflow-Löten → Inspektion und elektrische Prüfung.

Das einfachste Verfahren des Reflow-Lötens ist das „Siebdruck-Lotpaste-Patch-Reflow-Löten. Sein Kern ist die Genauigkeit des Siebdrucks. Beim Patch wird die Ausbeute durch die PPM der Maschine bestimmt. Das Reflow-Löten dient der Temperaturkontrolle Anstieg und die höchste Temperatur- und fallende Temperaturkurve.

3. Anforderungen an den Reflow-Lötprozess

Die Reflow-Löttechnologie ist in der Elektronikfertigung nicht unbekannt. Die Komponenten auf den verschiedenen Platinen, die in unseren Computern verwendet werden, werden durch diesen Prozess auf die Platine gelötet. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Temperatur leicht zu kontrollieren ist, eine Oxidation während des Schweißprozesses vermieden werden kann und die Herstellungskosten einfacher zu kontrollieren sind. Im Inneren dieses Gerätes befindet sich ein Heizkreislauf, der das Stickstoffgas auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt und auf die Leiterplatte bläst, auf der das Bauteil bereits befestigt ist, sodass das Lot auf beiden Seiten des Bauteils aufgeschmolzen und anschließend mit der Platine verbunden wird Hauptplatine.

  • 1. Es ist notwendig, eine angemessene Temperaturkurve für das Reflow-Löten einzustellen und regelmäßig Echtzeittests der Temperaturkurve durchzuführen.
  • 2. Das Schweißen sollte in Übereinstimmung mit der Schweißrichtung des PCB-Designs durchgeführt werden.
  • 3. Verhindern Sie unbedingt die Vibration des Förderbandes während des Schweißprozesses.
  • 4. Die Schweißwirkung der ersten Leiterplatte muss überprüft werden.
  • 5. Ob das Schweißen ausreichend ist, ob die Oberfläche der Lötstelle glatt ist, ob die Lötstellenform halbmondförmig ist, der Zustand von Zinnkugeln und Rückständen, der Zustand des kontinuierlichen Lötens und des virtuellen Lötens. Prüfen Sie auch, ob sich die Farbe der Leiterplattenoberfläche usw. ändert. Passen Sie die Temperaturkurve entsprechend den Prüfergebnissen an. Die Schweißqualität sollte während des gesamten Serienfertigungsprozesses regelmäßig überprüft werden.

4. Häufige Qualitätsmängel und Lösungen für das Reflow-Löten

Die Qualität des Reflow-Lötens wird von vielen Faktoren beeinflusst. Der wichtigste Faktor ist das Temperaturprofil des Reflow-Ofens und die Anzahl der Lotpastenkomponenten im Elektronikfertigungsprozess. Heutzutage kann der häufig verwendete Hochleistungs-Reflow-Lötofen die Temperaturkurve präziser steuern und bequemer einstellen. Im Gegensatz dazu ist im Trend zu hoher Dichte und Miniaturisierung das Drucken von Lotpasten zum Schlüssel für die Qualität des Reflow-Lötens geworden. Die drei Faktoren Paste, Schablone und Druck können die Qualität des Lotpastendrucks beeinflussen.

Grabstein-Phänomen

Beim Reflow-Löten stehen Chipkomponenten oft auf, was als Tombstone bezeichnet wird, auch bekannt als Hängebrücke und Manhattan-Phänomen. Dies ist ein Fehler, der häufig beim Reflow-Löten auftritt.

Ursache: Die Hauptursache für das Tombstone-Phänomen ist, dass die Benetzungskräfte auf beiden Seiten der Komponenten unausgeglichen sind, sodass das Drehmoment an beiden Enden der Komponenten nicht ausgeglichen ist, was zum Tombstone-Phänomen führt.

Die folgenden Situationen führen dazu, dass die Benetzungskraft beider Seiten der Komponenten während des Reflow-Lötens unausgeglichen ist.

1. Das Pad-Design und -Layout sind unangemessen.

Wenn das Pad-Design und -Layout die folgenden Mängel aufweist, wird die Benetzungskraft auf beiden Seiten des Bauteils unausgeglichen.

Eines der Pads auf beiden Seiten des Bauteils ist mit Masse verbunden oder die Fläche einer Seite des Pads ist zu groß und die Wärmekapazität an beiden Enden des Pads ist ungleichmäßig

Der Temperaturunterschied über die PCB-Oberfläche ist zu groß, um eine ungleichmäßige Wärmeabsorption auf beiden Seiten des Komponentenpads zu verursachen;

Große QFP-, BGA- und kleine Chipkomponenten-Pads um den Kühler herum weisen an beiden Enden eine ungleichmäßige Temperatur auf.

Lösung: Pad-Design und Layout verbessern

2. Lotpasten- und Lotpastendruck.

Die Aktivität der Lotpaste ist nicht hoch oder die Lötbarkeit der Bauteile ist schlecht. Nachdem die Lötpaste geschmolzen ist, ist die Oberflächenspannung unterschiedlich, was auch dazu führt, dass die Benetzungskraft des Pads unausgeglichen ist. Die Menge der auf die beiden Pads gedruckten Lötpaste ist ungleichmäßig, und die größere Seite nimmt aufgrund der Lötpaste mehr Wärme auf, und die Schmelzzeit verzögert sich, was zu einer unausgeglichenen Benetzungskraft führt.

Lösung: Wählen Sie eine Lotpaste mit höherer Aktivität, um die Druckparameter der Lotpaste zu verbessern, insbesondere die Fenstergröße der Schablone.

3. Patchen.

Die ungleichmäßige Kraft in Richtung der Z-Achse führt dazu, dass die Bauteile ungleichmäßig in die Lotpaste eintauchen und die Benetzungskraft auf beiden Seiten aufgrund des Zeitunterschieds beim Schmelzen unausgeglichen wird. Die Abweichung der Komponenten von den Pads führt direkt zu Grabsteinen.

Lösung: Passen Sie die Prozessparameter des Bestückautomaten an.

4. Ofentemperaturkurve.

Die Arbeitskurve der Leiterplattenheizung ist nicht korrekt, so dass die Temperaturdifferenz auf der Leiterplattenoberfläche zu groß ist. Normalerweise treten diese Fehler auf, wenn der Reflow-Ofenkörper zu kurz und die Temperaturzone zu klein ist.

Lösung: Passen Sie die entsprechende Temperaturkurve für jedes Produkt an.

5. Sauerstoffkonzentration beim N2-Reflow-Löten.

Die Verwendung von N2-Schutz-Reflow-Löten erhöht die Benetzungskraft des Lots, aber immer mehr Berichte deuten darauf hin, dass das Phänomen der Grabsteine ​​bei zu niedrigem Sauerstoffgehalt zunehmen wird; Es wird allgemein angenommen, dass der Sauerstoffgehalt auf (100–500) × ungefähr 10–6 mg/m3 am besten geeignet ist.

Zinnperlen

Zinnperlen sind einer der häufigsten Fehler beim Reflow-Löten, und die Gründe dafür sind vielfältig und beeinflussen nicht nur das Aussehen, sondern verursachen auch Brückenbildung.

Zinnperlen können in zwei Arten unterteilt werden. Ein Typ erscheint auf einer Seite der Chipkomponente, oft in Form einer unabhängigen großen Kugel; der andere Typ erscheint um die IC-Pins herum und hat die Form von verstreuten kleinen Perlen.

1. Die Temperaturkurve ist falsch.

Die Reflow-Kurve lässt sich in vier Abschnitte unterteilen, nämlich Vorwärmen, Wärmeerhaltung, Reflow und Abkühlen. Der Zweck des Vorheizens und Wärmekonservierens besteht darin, die Oberflächentemperatur der Leiterplatte innerhalb von 150-60s auf 90°C zu erhöhen und sie etwa 90s warm zu halten. Dies kann nicht nur den Thermoschock von Leiterplatten und Komponenten reduzieren, sondern auch den Lösungsmittelenergieanteil der Lotpaste sicherstellen. Flüchtig, um Spritzer durch zu viel Lösungsmittel während des Reflow-Lötens zu vermeiden, wodurch die Lötpaste aus dem Pad herausquillt und Zinnperlen bildet.

Lösung: Achten Sie auf die Aufheizrate und heizen Sie mäßig vor, damit eine gute Plattform vorhanden ist, um den größten Teil des Lösungsmittels zu verflüchtigen.

2. Die Qualität der Lötpaste.

Der Metallgehalt in der Lotpaste beträgt üblicherweise (90±0.5)%. Ein zu geringer Metallgehalt führt zu zu viel Flussmittel. Daher führt zu viel Flussmittel aufgrund der Tatsache, dass es sich während der Vorwärmphase nicht leicht verflüchtigt, zu fliegenden Perlen.

Erhöhte Wasserdampf- und Sauerstoffgehalte in der Lotpaste können ebenfalls zu fliegenden Perlen führen. Da Lötpaste normalerweise gekühlt wird, gibt es keine Garantie für die Erholungszeit, wenn sie aus dem Kühlschrank genommen wird, so dass Wasserdampf eindringt; außerdem muss der Deckel der Lotpastenflasche nach jedem Gebrauch fest verschlossen werden. Wenn es nicht rechtzeitig dicht verschlossen wird, kommt es auch zum Eindringen von Wasserdampf.

Nachdem die auf die Schablone gedruckte Lotpaste fertig ist, sollte der verbleibende Teil separat behandelt werden. Wenn es wieder in die Originalflasche zurückgelegt wird, wird die Lotpaste in der Flasche beschädigt und es entstehen auch Zinnperlen.

Lösung: Wählen Sie hochwertige Lotpaste und achten Sie auf die Lager- und Verwendungsanforderungen der Lotpaste.

3. Drucken und Patchen

Beim Lötpastendruckprozess fließt aufgrund des Versatzes zwischen der Schablone und dem Pad, wenn der Versatz zu groß ist, das Lottauchen aus dem Pad, und es ist wahrscheinlich, dass nach dem Erhitzen Lotkugeln erscheinen. Darüber hinaus kann die schlechte Druckumgebung auch zur Bildung von Zinnperlen führen. Die ideale Temperatur der Druckumgebung beträgt (25 ± 3) ℃ und die relative Luftfeuchtigkeit beträgt 50 bis 65 %.

Lösung: Passen Sie die Klemmung der Schablone vorsichtig an, um ein Lösen zu verhindern; Verbesserung der Druckarbeitsumgebung.

Der Z-Achsen-Druck während des Bestückvorgangs ist auch eine wichtige Ursache für Zinnperlen, die oft nicht leicht auffallen. Der Z-Achsen-Kopf einiger Bestückautomaten wird entsprechend der Dicke der Bauteile positioniert. Wenn die Höhe der Z-Achse falsch eingestellt wird, kommt es zu dem Phänomen, dass die Lötpaste aus dem Pad herausgedrückt wird, wenn die Komponenten auf der Leiterplatte befestigt werden. Dieser Teil der Lotpaste bildet beim Löten Zinnperlen. Die dabei hergestellten Zinnperlen sind etwas größer.

Lösung: Höhe der Z-Achse des Bestückautomaten neu justieren.

Die Dicke der Schablone und die Größe der Öffnung. Wenn die Dicke der Schablone und die Öffnungsgröße zu groß sind, nimmt die Menge an Lötpaste zu und die Lötpaste wird auch zur Außenseite des Pads überlaufen, insbesondere der durch chemisches Ätzen hergestellten Schablone.

Lösung: Wählen Sie eine Schablone mit einer entsprechenden Dicke und der Gestaltung der Öffnungsgröße. Im Allgemeinen beträgt die Öffnungsfläche der Schablone 90 % der Pad-Größe, was die Lötkugelsituation verbessert.

4. Dochtwirkungsphänomen

Das Dochtwirkungsphänomen, auch bekannt als Kernziehphänomen, ist einer der häufigsten Lötfehler, der beim Dampf-Reflow-Löten häufiger vorkommt. Dochtwirkung ist das Phänomen, dass sich das Lot vom Pad löst und entlang der Zuleitung zwischen der Zuleitung und dem Chipkörper wandert, was normalerweise zu einem ernsthaften virtuellen Lötphänomen führt.

Ursache: Der Hauptgrund ist, dass die Wärmeleitfähigkeit der Bauteilpins groß ist, die Temperatur also schnell ansteigt, sodass das Lot die Pins bevorzugt benetzt und die Benetzungskraft zwischen dem Lot und dem Pin viel größer ist als die Benetzungskraft zwischen das Lot und das Pad. , Das Aufwärtsdrehen des Bleis wird das Auftreten von Dochtwirkungsphänomenen verschlimmern.

Lösung:

Beim Dampfphasen-Reflow-Löten sollte das SMA zuerst vollständig vorgewärmt und dann in den Dampfphasenofen gegeben werden;

Die Lötbarkeit von PCB-Pads sollte sorgfältig geprüft werden. Leiterplatten mit schlechter Lötbarkeit sollten in der Produktion nicht verwendet werden;

Der Koplanarität von Komponenten wird volle Aufmerksamkeit geschenkt, und Geräte mit schlechter Koplanarität sollten in der Produktion nicht verwendet werden.

Beim Infrarot-Reflow-Löten ist das organische Flussmittel im PCB-Substrat und das Lot ein gutes Infrarot-absorbierendes Medium, während die Stifte das Infrarot teilweise reflektieren können. Daher wird das Lot vorzugsweise geschmolzen und die Benetzungskraft des Lots und des Pads ist begrenzt. Wird größer sein als die Benetzungskraft zwischen dem Lötmittel und der Leitung, so dass das Lötmittel nicht entlang der Leitung aufsteigt, so dass die Wahrscheinlichkeit des Dochtwirkungsphänomens viel geringer ist.

5. Überbrückung

Bridging ist einer der häufigsten Fehler in der SMT-Fertigung. Es verursacht Kurzschlüsse zwischen den Komponenten und muss repariert werden, wenn die Überbrückung auftritt.

Es gibt viele Gründe für eine Überbrückung, und es gibt vier häufige:

Die Qualität der Lötpaste.

Der Metallgehalt in der Lötpaste ist zu hoch, insbesondere nach einer zu langen Druckzeit wird der Metallgehalt wahrscheinlich ansteigen, was zu einer IC-Pin-Überbrückung führt;

Die Lotpaste ist dünnflüssig und fließt nach dem Vorwärmen aus dem Pad;

Die Lotpaste hat ein geringes Setzmaß und fließt nach dem Vorwärmen aus dem Pad.

Lösung: Passen Sie das Lotpastenverhältnis an oder verwenden Sie Lotpaste von guter Qualität.

Drucksystem.

Die Druckmaschine hat eine schlechte Wiederholgenauigkeit und Fehlausrichtung (die Stahlplatte ist nicht gut ausgerichtet, die Leiterplatte ist nicht gut ausgerichtet), was dazu führt, dass die Lotpaste außerhalb des Pads gedruckt wird, was hauptsächlich bei der Herstellung von Fine-Pitch-QFPs zu sehen ist ;

Das Design der Fenstergröße und -dicke der Stahlplatte ist falsch und die Sn-Pb-Legierungsbeschichtung des PCB-Pad-Designs ist ungleichmäßig, was zu einer großen Menge an Lötpaste führt.

Lösung: Passen Sie den Drucker an, um die Beschichtung des PCB-Pads zu verbessern.

Posten und platzieren.

Übermäßiger Anpressdruck und Überflutung von Lotpaste nach dem Anpressen sind häufige Gründe in der Produktion. Außerdem reicht die Bestückungsgenauigkeit nicht aus, die Bauteile werden verschoben und die IC-Pins verformt. Es ist auch leicht, eine Überbrückung zu verursachen.

Vorheizen.

Die Aufheizrate des Reflow-Ofens ist zu hoch und das Lösungsmittel in der Lotpaste verflüchtigt sich zu spät.

Lösung: Passen Sie die Höhe der Z-Achse des Bestückungsautomaten und die Aufheizrate des Reflow-Ofens an.

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