【正文】 離 所 花 的 2~6 秒 時 間 內(nèi) ， 將 錫 膏 拉 出 絲 孔 粘 著 於 PCB 上 。 為 最 大 發(fā) 揮 這 種 有 利 的 作 用 ， 可 將 分 離 延 時 ， 開 始 時 PCB 分 開 較 慢 。 很 多 機(jī) 器 允 許 絲 印 後 的 延 時 ， 工 作 臺 下 落 的 頭 2~3 mm 行 程 速 度 可 調(diào) 慢 。絲 印 速 度絲 印 期 間 ， 刮 板 在 絲 印 模 板 上 的 行 進(jìn) 速 度 是 很 重 要 的 ， 因 為 錫 膏 需 要 時 間 來 滾 動 和 流 入 絲 孔 內(nèi) 。 如 果 允 許 時 間 不 夠 ，那 麼 在 刮 板 的 行 進(jìn) 方 向 ， 錫 膏 在 焊 盤 上 將 不 平 。 當(dāng) 速 度 低 到 每 秒 20 mm 時 ， 刮 板 可 能 在 少 於 幾 十 毫 秒 的 時 間 內(nèi) 刮 過 小 的 絲 孔 。絲 印 速 度 的 經(jīng) 驗 公 式對 PCB 上 最 密 元 件 引 腳 的 每 thou 長 度 ， 你 可 以 允 許 每 秒 1 mm 的 最 大 速 度 。 因 此 ：最密引腳間隔最小絲孔最大印刷速度50 thou25 thou每 秒 50 mm25 thou thou每 秒 25 mm16 thou8 thou每 秒 16 mm結(jié) 論無 論 你 采 用 的 絲 印 機(jī) 的 複 雜 性 及 特 性 如 何 ， 如 果 你 不 能 選 擇 正 確 的 錫 膏 、 絲 印 模 板 和 絲 印 刮 板 的 結(jié) 合 使 用 ， 那 麼 ， 絲 印 只 是 藝 術(shù) ， 而 不 是 科 學(xué) 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線“正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)?！?美) 在使用表面貼裝元件的印刷電路板(PCB)裝配中，要得到優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)，一條優(yōu)化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加於電路裝配上的溫度對時間的函數(shù)，當(dāng)在笛卡爾平面作圖時，回流過程中在任何給定的時間上，代表PCB上一個特定點(diǎn)上的溫度形成一條曲線。幾個參數(shù)影響曲線的形狀，其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個區(qū)的溫度設(shè)定。帶速決定機(jī)板暴露在每個區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時間，增加持續(xù)時間可以允許更多時間使電路裝配接近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個區(qū)所花的持續(xù)時間總和決定總共的處理時間。每個區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區(qū)的溫度之間產(chǎn)生一個較大的溫差。增加區(qū)的設(shè)定溫度允許機(jī)板更快地達(dá)到給定溫度。因此，必須作出一個圖形來決定PCB的溫度曲線。接下來是這個步驟的輪廓，用以產(chǎn)生和優(yōu)化圖形。在開始作曲線步驟之前，需要下列設(shè)備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著於PCB的工具和錫膏參數(shù)表?？蓮拇蠖鄶?shù)主要的電子工具供應(yīng)商買到溫度曲線附件工具箱，這工具箱使得作曲線方便，因為它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)?，F(xiàn)在許多回流焊機(jī)器包括了一個板上測溫儀，甚至一些較小的、便宜的臺面式爐子。測溫儀一般分為兩類：即時測溫儀，即時傳送溫度/時間資料和作出圖形；而另一種測溫儀採樣儲存資料，然後上載到電腦。熱電偶必須長度足夠，並可經(jīng)受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小回應(yīng)快，得到的結(jié)果精確。有幾種方法將熱電偶附著於PCB，較好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點(diǎn)儘量最小。另一種可接受的方法，快速、容易和對大多數(shù)應(yīng)用足夠準(zhǔn)確，少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。還有一種方法來附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此方法通常沒有其他方法可靠。附著的位置也要選擇，通常最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。(圖一、將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間)錫膏特性參數(shù)表也是必要的，其包含的資訊對溫度曲線是至關(guān)重要的，如：所希望的溫度曲線持續(xù)時間、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所希望的回流最高溫度。開始之前，必須理想的溫度曲線有個基本的認(rèn)識。理論上理想的曲線由四個部分或區(qū)間組成，前面三個區(qū)加熱、最後一個區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個基本溫區(qū)成功回流。(圖二、理論上理想的回流曲線由四個區(qū)組成，前面三個區(qū)加熱、最後一個區(qū)冷卻)預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過每秒2~5176。C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會感溫過度，沒有足夠的時間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個加熱通道長度的25~33%。 活性區(qū)，有時叫做乾燥或浸濕區(qū)，這個區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個功用，第一是，將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，減少它們的相當(dāng)溫差。第二個功能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度範(fàn)圍是120~150176。C，如果活性區(qū)的溫度設(shè)定太高，助焊劑沒有足夠的時間活性化，溫度曲線的斜率是一個向上遞增的斜率。雖然有的錫膏製造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是理想的曲線要求相當(dāng)平穩(wěn)的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開始和結(jié)束時是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫度曲線的爐子，將提高可焊接性能，使用者有一個較大的處理視窗。 回流區(qū)，有時叫做峰值區(qū)或最後升溫區(qū)。這個區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度範(fàn)圍是205~230176。C，這個區(qū)的溫度設(shè)定太高會使其溫升斜率超過每秒2~5176。C，或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分捲曲、脫層或燒損，並損害元件的完整性。 今天，最普遍使用的合金是Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個熔化的範(fàn)圍，而不是熔點(diǎn)，有時叫做塑性裝態(tài)。本文所述的所有例子都是指共晶錫/鉛，因為其使用廣泛，該合金的熔點(diǎn)為183176。C。 理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)係。越是靠近這種鏡像關(guān)係，焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。 作溫度曲線的第一個考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時間。典型的錫膏製造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時間，即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時間，使用六英尺加熱通道長度，計算為：6 英尺 247。 4 分鐘 = 每分鐘 英尺 = 每分鐘 18 英寸。 接下來必須決定各個區(qū)的溫度設(shè)定，重要的是要瞭解實際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯示溫度。顯示溫度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度，如果熱電偶越靠近加熱源，顯示的溫度將相對比區(qū)間溫度較高，熱電偶越靠近PCB的直接通道，顯示的溫度將越能反應(yīng)區(qū)間溫度。明智的是向爐子製造商諮詢瞭解清楚顯示溫度和實際區(qū)間溫度的關(guān)係。本文中將考慮的是區(qū)間溫度而不是顯示溫度。表一列出的是用於典型PCB裝配回流的區(qū)間溫度設(shè)定。 表一、典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定 區(qū)間區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間末實際板溫預(yù)熱210176。C(410176。F)140176。C(284176。F)活性177176。C(350176。F)150176。C(302176。F)回流250176。C(482176。C)210176。C(482176。F)速度和溫度確定後，必須輸入到爐的控制器?？纯词謨陨掀渌枰{(diào)整的參數(shù)，這些參數(shù)包括冷卻風(fēng)扇速度、強(qiáng)制空氣衝擊和惰性氣體流量。一旦所有參數(shù)輸入後，啟動機(jī)器，爐子穩(wěn)定後(即，所有實際顯示溫度接近符合設(shè)定參數(shù))可以開始作曲線。下一部將PCB放入傳送帶，觸發(fā)測溫儀開始記錄資料。為了方便，有些測溫儀包括觸發(fā)功能，在一個相對低的溫度自動啟動測溫儀，典型的這個溫度比人體溫度37176。C(176。F)稍微高一點(diǎn)。例如，38176。C(100176。F)的自動觸發(fā)器，允許測溫儀幾乎在PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時開始工作，不至於熱電偶在人手上處理時產(chǎn)生誤觸發(fā)。 一旦最初的溫度曲線圖產(chǎn)生，可以和錫膏製造商推薦的曲線或圖二所示的曲線進(jìn)行比較。 首先，必須證實從環(huán)境溫度到回流峰值溫度的總時間和所希望的加熱曲線居留時間相協(xié)調(diào)，如果太長，按比例地增加傳送帶速度，如果太短，則相反。 下一步，圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較(圖二)，如果形狀不協(xié)調(diào)，則同下面的圖形(圖三~六)進(jìn)行比較。選擇與實際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。應(yīng)該考慮從左道右(流程順序)的偏差，例如，如果預(yù)熱和回流區(qū)中存在差異，首先將預(yù)熱區(qū)的差異調(diào)正確，一般最好每次調(diào)一個參數(shù)，在作進(jìn)一步調(diào)整之前運(yùn)行這個曲線設(shè)定。這是因為一個給定區(qū)的改變也將影響隨後區(qū)的結(jié)果。我們也建議新手所作的調(diào)整幅度相當(dāng)較小一點(diǎn)。一旦在特定的爐上取得經(jīng)驗，則會有較好的“感覺”來作多大幅度的調(diào)整。 圖三、預(yù)熱不足或過多的回流曲線 圖四、活性區(qū)溫度太高或太低 圖五、回流太多或不夠 圖六、冷卻過快或不夠 當(dāng)最後的曲線圖盡可能的與所希望的圖形相吻合，應(yīng)該把爐的參數(shù)記錄或儲存以備後用。雖然這個過程開始很慢和費(fèi)力，但最終可以取得熟練和速度，結(jié)果得到高品質(zhì)的PCB的高效率的生產(chǎn)密腳與通孔元件的錫膏印刷 By Ray P. Prasad 　　本文介紹：在混合裝配(mixedassembly)電路板上的密間距(finepitch)和通孔(throughhole)元件的錫膏印刷?！　∶荛g距錫膏印刷　　當(dāng)印刷密間距時，重要的是控制鋼板開孔的光潔度與尺寸，意味著應(yīng)該考慮鐳射切割的鋼板。密間距也要求不同的錫膏(solder paste)。　　錫膏印刷質(zhì)量是很重要的，因為它是許多印刷電路裝配(PCA)缺陷的原因。當(dāng)使用密間距時，問題是複合的，造成相鄰引腳之間的錫橋。　　錫橋不是密間距印刷的唯一常見缺陷。錫膏沉積不夠引起焊錫不足或者完全開路。在大部分公司，密間距印刷是大約一半缺陷的原因?！　榱吮苊庥∷栴}，有人使用雙臺階(dualstep)鋼板(~、~)。鋼板材料，通常不銹鋼，在分佈密間距元件焊盤的區(qū)域向下腐蝕到低厚度。臺階式鋼板要求橡膠的刮板(squeegee)來使錫膏通過鋼板孔。這是在特定的位置沉積適量錫膏的一個好方法(密腳：~厚的錫膏、標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝元件： ~ 厚的錫膏)?！　∫粋€更新的方法是使用金屬刮板，密間距與其他元件都沉積同樣的錫膏厚度。可是，這可能會出現(xiàn)密腳焊盤上錫膏太厚或者標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝焊盤上錫膏太少。重要的是良好的程序控制和鋼板設(shè)計。如果可以做到這一點(diǎn)，那麼使用金屬刮板的時候就可得到較好的、連續(xù)的結(jié)果?！　‘?dāng)使用密間距時，工藝的複雜性增加了。要求相當(dāng)?shù)墓に嚳捶ㄅc控制來達(dá)到連續(xù)的良好的錫膏印刷。 　　通孔元件的通孔錫膏(pasteinhole)工藝　　雖然工業(yè)走向更密間距和球柵陣列(BGA)，但還必須處理混合裝配中的通孔元件。錫膏印刷通常不用於焊接通孔元件，但是還有應(yīng)該考慮它的情況。例如，在頂面有很少的通孔元件的雙面SMT板(兩面都有有源元件，諸如PLCC)的混合裝配中，對通孔元件使用印刷錫膏可能是合算的。這個工藝通常叫做通孔錫膏工藝 它避免了手工焊接或者波峰焊接(使用專門的夾具遮蓋前面回流焊接的表面貼裝元件)的額外步驟。引腳浸錫膏(pininpaste)、侵入式回流焊接(intrusive reflow soldering)和通孔回流焊(ROT, reflow of throughhole)是這個工藝的其他名字?！　‘?dāng)使用傳統(tǒng)的方法焊接混合表面貼片裝配時，先印刷錫膏和回流焊接表面貼裝元件，接著是波峰焊接通孔元件工藝?？墒?，當(dāng)使用通孔錫膏工藝時，表面貼裝和通孔元件都是在回流焊接工序內(nèi)焊接。在傳統(tǒng)的波峰焊接工藝中，通孔焊接點(diǎn)的焊錫來源是錫波；可是，通孔錫膏工藝的來源是錫膏。　　通孔錫膏工藝是較新的，但是一些領(lǐng)先的公司已經(jīng)使用多時了。當(dāng)使用該工藝時，首先應(yīng)該確定通孔元件是否能夠經(jīng)受回流溫度而不退化。還應(yīng)該確定元件是否為潮濕敏感性的 如果是，則焊接之前必須烘焙。否則，在回流焊接期間它們將“爆裂(popcorn)”或者開裂?！　∪绻娐钒宓牡诙嬗锌苫亓骱附拥谋砻尜N裝元件，那麼回流焊接通孔元件不會節(jié)省任何工藝步驟。在這種情況下，通孔元件的最常使用的方法是波峰焊接而不是回流焊接?！　」I(yè)已經(jīng)成功地使用通孔錫膏工藝或其變化工藝來焊接通孔元件。所有方法中的基本概念反復(fù)考慮的就是印刷所需要的錫膏量，它是由電鍍通孔的體積減去通孔中引腳占去的體積來決定的。這是非常簡單並且為大部分人所理解的。問題是在焊接溫度下半數(shù)的錫膏消失在空氣中，因為焊錫占90%重的錫膏只有50%體積的金屬焊錫。更應(yīng)該知道的是，引腳直徑與通孔之間的適當(dāng)比率可使得錫膏通過毛細(xì)管作用進(jìn)入通孔內(nèi)。需要通孔與引腳之間間隙的適當(dāng)數(shù)量來達(dá)到焊錫填充?！　PC610對通孔焊接點(diǎn)的可接受標(biāo)準(zhǔn)是底部圓角的存在和在板的厚度上至少充滿75%的通孔。在大多數(shù)裝配中。在這些約束下，引腳浸錫膏(pininpaste)工藝開發(fā)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是，在具有高密度引腳元件的通孔裏面和周圍印刷足夠的錫膏，使得在底面形成可接受的焊接點(diǎn)，滿足IPC610的要求。在通孔錫膏(pasteinhole)工藝中滿足頂面圓腳要求很少是個問題，因為錫膏是從頂部印刷的。　　引腳與通孔之間的最小間隙決定需要滿足圓角要求的錫膏量。這個最小間隙定義為，最小的通孔直徑減去最大的引腳直徑。最小間隙越小，需要用來填充通孔的錫量越少，但是更難把元件插入板內(nèi)?！　‘?dāng)使用密間距、多排通孔元件時，可能需要各種鋼板開口寬度與長度，以得到可接受的焊接點(diǎn)?？墒牵嗤慵骱附狱c(diǎn)的圓角尺寸將有點(diǎn)不同。　　為了達(dá)到所希望的焊錫圓角體積，錫膏也可印刷在板的頂面和底面。一項最近的研究是使用內(nèi)置式刮板通過直接壓力將錫膏印刷在板上的印刷機(jī)。在這個方法中，沒有使用傳統(tǒng)的刮板。這個錫膏印刷方法可以在通孔中充滿錫膏。　　通孔印刷的關(guān)鍵是提供足