【正文】 徑 模板開孔 ,0070,方形 阻焊層開口(特殊方形) , , 對(duì)方形阻焊開口的模板開孔 , , 分別 　　表一列出板與錫膏模板設(shè)計(jì)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓形開口的焊盤開孔覆蓋了 ~的范圍，厚板的36%~185%板的 24%~123%的計(jì)算通孔填充量。其它插座用來(lái)評(píng)估由于錫膏匯合所引起的“搶奪”效果。印刷于阻焊層上的錫膏全部流到通孔孔內(nèi)，因此沒(méi)有形成錫球?！　】變?nèi)焊錫分布是通過(guò)有代表性的電路板截面來(lái)評(píng)估的。一個(gè)特制的鉤狀?yuàn)A爪安裝在測(cè)試機(jī)的橫臂上，然后鉤在要測(cè)試的引腳肩下。然后試驗(yàn)回流焊接的引腳?！　≡谟?4%~97%厚的板上的焊點(diǎn)試驗(yàn)產(chǎn)生相同的結(jié)果。C，接著11分鐘40176。C加熱?！　「郊釉囼?yàn)　　在前面的研究中注意到焊錫在引腳端形成“焊錫滴”的趨勢(shì)2,3。其它插座進(jìn)行調(diào)節(jié)以產(chǎn)生一個(gè)離板高度，留下大于 ~的引腳突出。這些結(jié)果與在最佳時(shí)間與溫度條件下形成的通孔焊接點(diǎn)是一致的，通孔焊點(diǎn)具有比表面貼裝焊點(diǎn)相對(duì)較大的表面積。在任何情況中，焊接點(diǎn)要保持足夠的強(qiáng)度，要有超過(guò)1000次溫帶沖擊循環(huán)的可靠性。錫膏可得到的量受到模板厚度、通孔引腳間距和錫膏沉積物之間所要求的最小間隔的限制，錫膏最小間隔將防止裝配過(guò)程中錫膏塌落而相互接觸。應(yīng)該規(guī)定引腳長(zhǎng)度，以產(chǎn)生板的底面最小所允許的突出高度。焊錫填充程度不可以用來(lái)指示良好的可焊性。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與過(guò)程控制，回流焊接點(diǎn)的品質(zhì)與可靠性將可以與通過(guò)傳統(tǒng)替代工藝所形成的焊接點(diǎn)相媲美。因此波峰焊接在許多方面不能適應(yīng)電子組裝技術(shù)的發(fā)展?！　〈┛谆亓骱赶鄬?duì)傳統(tǒng)工藝在經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性上都有很大優(yōu)勢(shì)。C 良好 一般 良好 Sn/共晶 Sn/ 139~200176。 Sn/ 190~199176。 表一與表二列出了典型的無(wú)鉛(leadfree)錫膏(solder paste)的特性和熔濕(wetting)參數(shù)。Sn63/Pb37錫膏的回流條件是熔點(diǎn)溫度為183176。可是，大小元件之間這30176。由于金屬可溶濕性通常在較高溫度時(shí)提高，所以這些條件對(duì)生產(chǎn)是有利的。C以保證熔濕。這也戲劇性地減少錫膏熔點(diǎn)與峰值回流焊接溫度之間的差別，如圖一所示。99, Leadfree Solders by Dr. J. Hwang. 峰值溫度維護(hù)　　也必須考慮要加熱的零件的熱容量和傳導(dǎo)時(shí)間。C的空氣作用在包裝表面 焊盤與BGA錫球?qū)⒅饾u加熱而不是立即加熱?？墒?，在該過(guò)程中，在對(duì)流空氣與PCB之間的一個(gè)“邊界層”形成了，使得熱傳導(dǎo)到后者效率不高，如圖二所示。因?yàn)檫@個(gè)理由，IR加熱器必須大于所要加熱的板，以保證均衡的熱傳導(dǎo)和有足夠的熱量防止PCB冷卻。而對(duì)流加熱沒(méi)有輻射那么大的功率，它可以提供良好的、均勻的加熱。C。如果只使用一個(gè)熱源，不管是IR或者對(duì)流，將發(fā)生所示的加熱不一致。圖四比較傳統(tǒng)噴嘴對(duì)流加熱與強(qiáng)制對(duì)流加熱的熱傳導(dǎo)特性?！　?duì)流回流產(chǎn)生在QFP140P與PCB之間22176。C的溫度差別，結(jié)合式系統(tǒng)將這個(gè)溫度差減少到3176。這個(gè)差別使用梯形曲線可減少到8176。C之內(nèi)。這大大減少在形成峰值回流溫度之前元件之間的溫度差。傳統(tǒng)的預(yù)熱溫度一般在140~160176?？墒?，如果助焊劑不能接納較高的溫度水平，它又將蒸發(fā)，造成熔濕差，因?yàn)楹副P引腳氧化。C。在A面回流焊接期間，越高的溫度B面焊盤氧化越嚴(yán)重。如果氧化發(fā)生，焊錫將不能與其它金屬融合。)一個(gè)可選的內(nèi)部氮?dú)獍l(fā)生器可消除大的氮?dú)馔暗男枰＿@種系統(tǒng)通常由30個(gè)嵌入兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)不銹鋼探測(cè)器的熱電偶組成，探測(cè)器永久地安裝在剛好傳送帶的上方或下方。來(lái)自實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)發(fā)送到遠(yuǎn)方位置，最大利用這種稀有工程資源的價(jià)值?！　∽詈?，嚴(yán)密控制的溫度過(guò)程可大大減少焊接點(diǎn)缺陷，和有關(guān)的昂貴的返工。該工具將曲線放在由希望設(shè)定規(guī)定界限的使用者設(shè)定的窗口中央。結(jié)論　　無(wú)鉛錫膏的使用將大大減少回流工藝窗口，特別是對(duì)于要求的峰值溫度。當(dāng)與自動(dòng)溫度曲線預(yù)測(cè)工具和連續(xù)實(shí)時(shí)溫度管理系統(tǒng)相結(jié)合時(shí)，該回流技術(shù)為未來(lái)的無(wú)鉛電子制造商提供零缺陷生產(chǎn)的潛力。這個(gè)問(wèn)題不是什么新問(wèn)題。焊接中助焊劑的作用是將氧化物從要焊接的表面去掉(元件引腳和PCB焊盤)?！　≡诎耸甏衅?，根據(jù)即將出臺(tái)的蒙特利爾和約(Montreal Protocol)，基于氟里昂的(freonbased)溶劑是很難行得通的，免洗錫膏成為一個(gè)可行的替代者。只有超低殘留材料，低于2%的固體含量，才可算得上與測(cè)試探針不干涉?！　≡瓉?lái)的有機(jī)焊錫保護(hù)劑(OSP, organic solder protectant)在加熱中消失，因此對(duì)雙面裝配，要求氮?dú)饣亓鳉夥諄?lái)維持第二面的可焊接性。　　氮?dú)猸h(huán)境回流焊接的最早動(dòng)機(jī)是前面所提到的改善表面張力現(xiàn)象，通過(guò)減少缺陷來(lái)改進(jìn)焊接合格率已經(jīng)證明這一點(diǎn)。他使用了一個(gè)空氣對(duì)流/紅外爐，并用氮?dú)馊萜鲗⑺男?。我要補(bǔ)充的是，我們從來(lái)不知道氣體中有多少殘留氧氣，因?yàn)闆](méi)有人使用過(guò)一個(gè)氧氣分析器 就象一個(gè)支持預(yù)知結(jié)論的試驗(yàn)?？墒?，這個(gè)試驗(yàn)只是在實(shí)驗(yàn)室完成 “燒杯試驗(yàn)”與現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)相反 為了很少的改進(jìn)沒(méi)有計(jì)入生產(chǎn)中使用氮?dú)獾某杀?。減少氣體消耗不是一個(gè)簡(jiǎn)單的技巧，當(dāng)你使用諸如在對(duì)流為主(強(qiáng)制對(duì)流)的爐膛中的所謂紊流氣體的時(shí)候。據(jù)此，我與我的朋友Dave Heller一致認(rèn)為，“在回流焊接中使用氮?dú)饩秃孟箅u湯 可能有幫助，但無(wú)厲害關(guān)系。 在表面貼裝回流焊接工藝中使用氮?dú)獾氖畟€(gè)主要理由 　　現(xiàn)在我們已經(jīng)回顧了使用氮?dú)獾募夹g(shù)上的原因，讓我們?cè)倏纯淳哂械獨(dú)饽芰Φ臓t子的強(qiáng)大市場(chǎng)存在的真正理由。7)、不會(huì)燃燒，不用擔(dān)心爐子著火。2)、氣體銷售員的每月一次的免費(fèi)午餐。 郵編：20092)[摘要]在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行波峰焊和再流焊，將成為表面組裝中技術(shù)的主流，環(huán)氮波峰焊機(jī)與甲酸技術(shù)相結(jié)合，環(huán)氮再流焊機(jī)活性極低的焊膏、甲酸相結(jié)合，能去除清洗工藝。因此，必須對(duì)電路板徹底清洗，而SMD尺寸小，不焊接處的間隙也越來(lái)越小，徹底清洗已不可能，更重要的是環(huán)保問(wèn)題。氮?dú)獗Ｗo(hù)加甲酸的免清洗技術(shù)基本介紹C，100bar)或添加能量的情況下，才會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，目前已掌握了一個(gè)生產(chǎn)氮?dú)獾挠行Х椒ā? 此化學(xué)方程式表明，在金屬氧化物的分解過(guò)程完成后，沒(méi)有任何殘留物留下來(lái)，亦沒(méi)有留下任何對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，并且，由于在缺氧環(huán)境下。 MeO + HCOOH + 熱 Me + CO2 + H2試驗(yàn)證明，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入甲酸后即能起到如上作用。解決上述問(wèn)題有效的辦法是在電子裝聯(lián)領(lǐng)域中采用免清洗技術(shù)。通常，使用焊劑來(lái)去除氧化物，潤(rùn)濕被焊接表面，減小焊料的表面張力，防止再氧化。 SMT中氮?dú)鈿夥障碌暮附由虾：教鞙y(cè)控通信研究所工藝處4)、BGA的采用是任何購(gòu)買、變化、升級(jí)等的完美借口。9)、由于到處都有的管道與精小別致的流量計(jì)所產(chǎn)生的化學(xué)時(shí)尚的神秘性。在焊接芯片規(guī)模元件和倒裝片的應(yīng)用中使用氮?dú)馐呛芎玫谋ｋU(xiǎn)。這樣做，他們已經(jīng)相當(dāng)程度地降低了使用氮?dú)獾某杀尽！　∮涀?，在過(guò)去13年中，爐子制造商已經(jīng)花了大筆的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)來(lái)完善緊密的氮?dú)馊萜鳌２还茉鯓?，這篇文章是有關(guān)在回流焊接中使用氮?dú)膺@個(gè)主題上引用最多的“權(quán)威” 特別是在氣體供應(yīng)商所作的文章中。當(dāng)我們翻閱其數(shù)據(jù)時(shí)，他會(huì)說(shuō)，“看看這個(gè)，看看那個(gè)”，這些數(shù)據(jù)描述了在氮?dú)猸h(huán)境中缺陷比空氣中輕微的減少。更少錫球的形成、更好的熔濕(wetting)和因而更少的開路與錫橋，這些都是支持的優(yōu)點(diǎn)。因此，第二面的保護(hù)劑直到印刷錫膏、或通過(guò)波峰焊接系統(tǒng)的上助焊劑、和焊接期間的加熱時(shí)仍保護(hù)完整。這個(gè)防止是通過(guò)惰性化來(lái)完成的，如果你想要使用超低殘留物錫膏，可能需要氮?dú)馊萜鞯臓t子。理解的錫膏是外觀上可接受的(清潔、淡薄、沒(méi)有粘性)，腐蝕與電移良性的，足夠薄而不干涉ICT所用的針床測(cè)試探針。因?yàn)槲覀儾豢赡軓幕亓骱附颖匾募訜徇^(guò)程中去掉熱，所以我們要減少氧化的其它因素 氧氣 通過(guò)用惰性的氮?dú)鈦?lái)取代它。最近與回流焊接爐制造商的交談告訴我，這個(gè)比例保持還是一樣的，盡管使用氮?dú)獾年P(guān)鍵理由現(xiàn)在再不是什么站得住腳的理由。 　　焊接的一個(gè)行進(jìn)中的問(wèn)題是在回流焊接爐中使用氮?dú)獾暮锰?。為了達(dá)到這一點(diǎn)，通過(guò)回流爐的溫度傳導(dǎo)必須精確控制。C的溫度但必須最少230176?；亓鳒囟惹€優(yōu)化　　現(xiàn)在先進(jìn)的軟件可簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)換到無(wú)鉛裝配的任務(wù)。研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代強(qiáng)制對(duì)流爐可以有效地工作時(shí)間延長(zhǎng)，而不需要維護(hù)。這些溫度在爐子控制器的PC屏幕上作為過(guò)程溫度曲線顯示出來(lái)(圖七)。監(jiān)測(cè)回流焊接工藝的最有效方法是用自動(dòng)、連續(xù)實(shí)時(shí)的溫度管理系統(tǒng)。　　在以IR盤式加熱器為主要熱源的結(jié)合式IR/強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)中(對(duì)流是均勻加熱媒介)，氮?dú)獾南目蓽p少到少于現(xiàn)在全對(duì)流回流爐所要求的一半數(shù)量。C之上，氧化膜的厚度迅速增加，這可能導(dǎo)致在回流B面時(shí)熔濕性差。另外，無(wú)鉛錫膏的金屬成分一般特性是可擴(kuò)散性差。延長(zhǎng)小熱容量元件的峰值溫度時(shí)間，將允許元件與大熱容量的元件達(dá)到所要求的回流溫度，避免較小元件的過(guò)熱。C?？墒?，因?yàn)橹竸┛赡芡ㄟ^(guò)這個(gè)方法蒸發(fā)太快，它可能造成熔濕(wetting)差，由于引腳與焊盤的氧化。這也可通過(guò)調(diào)節(jié)回流曲線達(dá)到。(在連續(xù)大生產(chǎn)中，回流爐中的溫度不穩(wěn)定在使用無(wú)鉛錫膏時(shí)將有重大影響。另外，在PCB與45mm的BGA之間的峰值溫度差別當(dāng)用結(jié)合式系統(tǒng)回流時(shí)只有12176。相反，通過(guò)結(jié)合式系統(tǒng)加熱結(jié)果只有7176。　　最后，不象用于較舊的回流焊接爐中的加熱棒和燈管型IR加熱器，這個(gè)較新一代的系統(tǒng)使用一個(gè)比PCB大許多的IR盤式加熱器，以保證 均勻加熱(圖五)?？墒?，虛線所描述的加熱曲線顯示了IR/強(qiáng)制對(duì)流系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，這里增加強(qiáng)制對(duì)流的作用是，加熱低于設(shè)定溫度的元件，而冷卻已經(jīng)升高到熱空氣溫度之上的那些零件。對(duì)流在加熱大熱容量的元件時(shí)有幫助，諸如BGA，同時(shí)對(duì)較小熱容量元件的冷卻有幫助。元件之間的峰值溫度差別可以保持在8176。通過(guò)輻射的熱傳導(dǎo)是高效和大功率的，如下面的方程式所表示：T(K) e = bT4　　這里熱能或輻射的發(fā)射功率 e 是與其絕對(duì)溫度的四次方成比例的，b 是StefanBoltzman常數(shù)?？墒?，如果沒(méi)有控制，PCB和元件過(guò)熱可能發(fā)生。回流爐加熱系統(tǒng)　　兩種最常見的回流加熱方法是對(duì)流空氣與紅外輻射(IR, infrared radiation)。然后熱傳導(dǎo)到焊盤和BGA錫球，以形成焊點(diǎn)。表二、銅上的熔濕參數(shù)* 合金 溫度176。C，那么大小元件之間的溫度差別減少到小于10176。C。這是因?yàn)楹附狱c(diǎn)是在高于錫膏熔化溫度的27~57176。C，而大元件上得到210176。從表二中在銅上的熔濕參數(shù)可以清楚地看到，它們也不如Sn63/Pb37錫膏熔濕得那么好。 Sn/ 227176。 下一代的回流焊接技術(shù)By Hiro Suganuma and Alvin Tamanaha　　本文介紹，世界范圍內(nèi)無(wú)鉛錫膏的實(shí)施出現(xiàn)加快，隨著元件變得更加形形色色，從大的球柵陣列(BGA)到不斷更密間距的零件，要求新的回流焊接爐來(lái)提供更精確控制的熱傳導(dǎo)。該技術(shù)原理是在印制板完成貼片后，使用一種安裝有許多針管的特殊模板，調(diào)整模板位置使 針管與插裝元件的過(guò)孔焊盤對(duì)齊，然后使用刮刀將模板上的錫膏漏印到焊盤上，然后安裝插裝元件，最后插裝元件與貼片元件一起通過(guò)回流焊完成焊接。 穿孔回流焊一種新型焊接技術(shù)在傳統(tǒng)的電子組裝工藝中，對(duì)于安裝有過(guò)孔插裝元件（THD）印制 板組件的焊接一般采用波峰焊接技術(shù)。工藝標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該談到對(duì)每個(gè)引腳的焊錫均勻分布和引腳與通孔的適當(dāng)?shù)暮稿a熔濕?！　∽詈螅⒁猬F(xiàn)有的有關(guān)通孔填充的裝配工藝標(biāo)準(zhǔn)是基于上錫的工藝過(guò)程，在該過(guò)程中焊錫供應(yīng)是無(wú)限的，通孔填充不完整通常表示工藝或元件的可能負(fù)面影響可靠性的問(wèn)題6。通孔尺寸的上限是由可得到錫膏的量來(lái)決定的。首先，必須用引腳形狀、通孔直徑和板的厚度來(lái)計(jì)算要用錫焊錫填充的體積。的伴隨特別明顯，主要由于用于較厚板的黃銅引腳的較高強(qiáng)度。在較長(zhǎng)引腳上的錫膏分散在較大的面積上，不能移上到引腳上以形成與PCB可接受的焊接點(diǎn)。的錫膏方塊內(nèi)。這些焊接點(diǎn)的一半是通過(guò)把引腳拉出焊錫而失效的。溫度轉(zhuǎn)變速度是每分鐘88176。　　然后板放在空對(duì)空(airtoair)的熱沖擊室內(nèi)作加速老化。都是引腳斷裂。初始的試驗(yàn)是在手工焊接和波峰焊接的引腳上，形成一個(gè)基線。對(duì)一些極其少錫的焊接點(diǎn)，幾乎所有的焊錫保持在引腳與通孔的接觸點(diǎn)上(圖四)，并且沒(méi)有形成引腳周圍一整圈。阻焊層開口的尺寸與形狀似乎很少或者沒(méi)有影響。使用帶氮?dú)獾膹?qiáng)制對(duì)流爐來(lái)進(jìn)行回流焊接，使用錫膏供應(yīng)商所推薦的回流曲線。所有錫膏沉積物在印刷之后馬上在四倍放大鏡下進(jìn)行視覺檢查。錫膏模板的厚度為 7mil。厚板上的拉力試驗(yàn)，~的突出。引腳的基體金屬為紫銅(copper)，引腳為黃銅(brass)。特別是，錫膏沉積(模板網(wǎng)格)之間的分離怎樣達(dá)到最佳以避免匯合，同時(shí)又提供最大的錫量以形成焊接點(diǎn)？我們還不了解阻焊(solder mask)開口的幾何形狀對(duì)引腳之間焊錫分布的影響，如果有的話；需要更好的了解來(lái)促進(jìn)回流期間焊錫從引腳端回到通孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。~的錫膏沉積之間的間隔。最后，舊的電路板經(jīng)常通孔太大，厚度的模板不能充滿75%的焊錫。C　　初始實(shí)施當(dāng)工藝在產(chǎn)品電路板實(shí)施時(shí)，遇到許多的問(wèn)題?！　D一顯示得到的溫度曲線。計(jì)算顯示，假設(shè)將孔的尺寸從波峰焊接和手工焊接正常使用的減少，的模板可提供足夠的焊錫滿足這些要求。這些元件然后在表面回流焊接爐之前安裝，并與其它元件一起焊接?！?　　在過(guò)去三到四年期間，美國(guó)Alcatel公司(Richardson, TX)已經(jīng)在作消除對(duì)盡可能多的混合技術(shù)PCB的波峰焊接需要的工作。良好的焊點(diǎn)設(shè)計(jì)和可重復(fù)的焊錫量的精密控制是生產(chǎn)成功的關(guān)鍵。 結(jié)論　　如果遵循某種基本的設(shè)計(jì)規(guī)則，將柔性電路焊接到PCB的脈沖加熱熱電極回流焊接是一個(gè)穩(wěn)定的和很好控制的工藝過(guò)程。在對(duì)那些熱電極直接定位在與焊錫接觸的引腳上的焊接過(guò)程和對(duì)那些熱電極接觸Kapton表面的焊接過(guò)