【正文】 住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。 開(kāi)始之前，必須理想的溫度曲線有個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。 (圖二、理論上理想的回流曲線由四個(gè)區(qū)組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最后一個(gè)區(qū)冷卻) 預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來(lái)將PCB的溫度從周?chē)h(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。 活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個(gè)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。雖然有的錫膏制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(kāi)始和結(jié)束時(shí)是相等的?；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。這種情況可能引起PCB的過(guò)分卷曲、脫層或燒損，并損害元件的完整性。C。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長(zhǎng)度除以總的加熱感溫時(shí)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(shí)間，使用六英尺加熱通道長(zhǎng)度，計(jì)算為：6 英尺 247。明智的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯示溫度和實(shí)際區(qū)間溫度的關(guān)系。C(410176。C(350176。C(482176?？纯词謨?cè)上其它需要調(diào)整的參數(shù)，這些參數(shù)包括冷卻風(fēng)扇速度、強(qiáng)制空氣沖擊和惰性氣體流量。C(176。F)的自動(dòng)觸發(fā)器，允許測(cè)溫儀幾乎在PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時(shí)開(kāi)始工作，不至于熱電偶在人手上處理時(shí)產(chǎn)生誤觸發(fā)。選擇與實(shí)際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。一旦在特定的爐上取得經(jīng)驗(yàn)，則會(huì)有較好的“感覺(jué)”來(lái)作多大幅度的調(diào)整。(美) 許多舊式的爐傾向于以不同速率來(lái)加熱一個(gè)裝配上的不同零件，取決于回流焊接的零件和線路板層的顏色和質(zhì)地。 較新式的回流焊接爐 大多數(shù)新式的回流焊接爐，叫做強(qiáng)制對(duì)流式，將熱空氣吹到裝配板上或周?chē)?為什么和什么時(shí)候保溫 保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的D T。這是工業(yè)中的一個(gè)普遍的錯(cuò)誤概念，應(yīng)予糾正。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或減少D T。隨后，在150~170176。 15)秒鐘。 ~4分鐘?？墒牵^(guò)每秒4176。與傳統(tǒng)的焊接相反，脈沖加熱回流焊接通過(guò)對(duì)每個(gè)連接使用一個(gè)熱電極加熱和冷卻來(lái)焊接?！　『附宇^將兩個(gè)零件直接接觸。當(dāng)控制器終止回流循環(huán)，在冷卻循環(huán)中零件繼續(xù)保持在一起，因此焊錫重新固化，形成焊點(diǎn)。兩層聚酰亞胺包膠銅跡線(trace) 一般 ~2 盎司(ounce)。C，可經(jīng)受高達(dá)300176。C的溫降，決定于厚度。如果PCB焊盤(pán)與熱電極腳印尺寸正確，這種設(shè)計(jì)將容許一些多余的焊錫在焊盤(pán)上，因?yàn)楹稿a可能流到開(kāi)放的區(qū)域。熱量從熱電極通過(guò)固體聚酰亞胺表面?zhèn)鲗?dǎo)到底下暴露的跡線。C，可能造成表面燒傷和熱電極污染。因?yàn)檑E線暴露，對(duì)零件的熱傳導(dǎo)是良好的，有額外的空間給剩余的焊錫流動(dòng)。該設(shè)計(jì)將允許焊錫在柔性焊盤(pán)的另一面流動(dòng)的空間，將容許PCB上更多的焊錫，避免錫橋問(wèn)題。 通用基板零件設(shè)計(jì)指南　　多數(shù)PCB材料諸如FR2和FR4對(duì)于工藝期間的局部受熱是很有彈性的。小的差別影響也小，但沿焊接區(qū)域的任何熱質(zhì)量改變都將引起溫度和焊接點(diǎn)質(zhì)量的不一致。如果使用小跡線擋熱墻，()(圖一D)。對(duì)于多層板，將粘結(jié)區(qū)域下的跡線限制為最小寬度的(信號(hào))跡線，在PCB的焊盤(pán)之下均勻地分布。的絲印模板，40%的焊盤(pán)覆蓋面積。小焊盤(pán)與小間距要求較少的焊錫，防止焊點(diǎn)形成錫橋。熱電極的長(zhǎng)度必須完全覆蓋跡線，在每一邊超出至少一個(gè)焊盤(pán)間距。以達(dá)到更好的性能和壽命。PCB焊盤(pán)大約是熱電極寬度的三倍。一些柔性電路有較薄和較厚的涂層在其中等跡線兩面。三維的熱電極在表面周?chē)ㄟ^(guò)電流，因此，在跡線之間具有零電勢(shì)。) 或 tuffnel 應(yīng)該用在回流區(qū)域的下面，來(lái)防止從焊接區(qū)散熱。經(jīng)常，電線(flex)上的定位孔用銅跡線來(lái)加固，得到更好的強(qiáng)度與精度。由于設(shè)計(jì)零件時(shí)尺寸上的誤差或批量與批量之間的變化，夾具是重要的?！　】墒?，多數(shù)電線設(shè)計(jì)將要求額外的焊錫，通常用絲印工藝來(lái)施用，預(yù)先回流。零件必須沒(méi)有灰塵，一般要清潔和沒(méi)有氧化。通常使用免洗助焊劑。另外，只需要很少數(shù)量的助焊劑，比傳統(tǒng)的焊接產(chǎn)生較少的煙霧。 給出工藝開(kāi)始信號(hào)到焊接控制器。預(yù)熱只是當(dāng)過(guò)多的散熱片影響熱電極時(shí)使用，或者當(dāng)應(yīng)用了脆弱的基板如陶瓷需要以更加受控的方式加熱以避免破裂的時(shí)候?；亓鳌　?shí)際時(shí)間與溫度可以在這個(gè)階段編程控制。雖然正常的焊錫在180176。用最少的時(shí)間和溫度來(lái)達(dá)到所希望的焊接點(diǎn)，以減少零件對(duì)熱的暴露和損壞的機(jī)會(huì)。冷卻過(guò)程可用強(qiáng)制空氣冷卻來(lái)縮短。C，而沒(méi)有機(jī)會(huì)碰到干焊點(diǎn)。熱電極安裝應(yīng)該包括共面性調(diào)整，或者頭本身易于安裝。對(duì)于高產(chǎn)量的生產(chǎn)可能寧可使用旋轉(zhuǎn)式工作臺(tái)系統(tǒng)，因?yàn)椴僮鲉T可在一套零件正在焊接的同時(shí)裝載另一套零件。焊盤(pán)到板或電線的熔焊或脫層不應(yīng)該明顯?！　囟扰c時(shí)間過(guò)程數(shù)據(jù)可以從控制器收集，以圖表格式顯示，以說(shuō)明過(guò)程的穩(wěn)定性。不要圓整熱電極的邊或損壞平整性。熱電偶類(lèi)型K與E不受助焊劑腐蝕，但J型可能被侵蝕。窗口甚至可以通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)增加更多，該設(shè)計(jì)接納焊錫流動(dòng)和可以補(bǔ)償在前面工藝步驟中的變化。 　　開(kāi)發(fā)通孔回流焊接工藝By R. Glenn Robertson and Nathalie Nguyen 　　本文介紹：“通孔回流焊接工藝消除許多混合技術(shù)PCB的波峰焊接的需要。該工藝涉及在通孔(throughhole)元件要插位置印刷錫膏。焊接工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JSTD001 B1 (第三類(lèi)應(yīng)用)要求垂直填充至少75%，并明顯有良好的熔濕。該爐子是標(biāo)準(zhǔn)的帶有氮?dú)獾膹?qiáng)制對(duì)流型的。小型表面貼裝電阻與PGA 引腳之間的峰值溫度之差只有9176。其它的情況，大的錫“塊”保留在引腳端上，因此由于孔內(nèi)少錫而要求手工的補(bǔ)焊。方形開(kāi)孔，用來(lái)提供盡可能最大的錫膏量?！　∵@些觀察提出了許多問(wèn)題。錫/鉛表面涂層。厚板上的拉力試驗(yàn)，~的引腳突出。包括了各種尺寸的方形阻焊層開(kāi)口和標(biāo)準(zhǔn)的圓形開(kāi)口，來(lái)評(píng)估阻焊層開(kāi)口對(duì)“搶奪(robbing)”的效果。 　　試驗(yàn)步驟　　試驗(yàn)板的裝配　　試驗(yàn)板用標(biāo)準(zhǔn)的Bellcore檢定的免洗錫膏印刷。通過(guò)在插座安裝后馬上故意的使插座引腳污染錫膏，來(lái)模擬這個(gè)效果。搶奪效果的嚴(yán)重程度與回流前錫膏的匯合程度有關(guān)。厚度的板中的引腳有24%的焊錫填充量之外，所有回流焊接的引腳(圖三)都顯示引腳整個(gè)周?chē)暮稿a熔濕(wetting)。 表二、通孔回流焊接拉力試驗(yàn)結(jié)果 PCB厚度 充滿%(計(jì)算值) 引腳材料 熱沖擊循環(huán) 平均斷裂力(磅) 標(biāo)準(zhǔn)偏差(磅) 最小斷裂力(磅) 失效方式 波峰焊接 紫銅 0 所有針斷 手工焊接 紫銅 0 所有針斷 36 紫銅 0 所有針斷 36 紫銅 100 所有針斷 36 紫銅 500 9針斷1針出 36 紫銅 1000 所有針斷 146 紫銅 0 所有針斷 146 紫銅 100 所有針斷 146 紫銅 500 所有針斷 146 紫銅 1000 所有針斷 波峰焊接 黃銅 0 所有針斷 手工焊接 黃銅 0 9針斷1針出 24 黃銅 0 所有針斷 24 黃銅 100 5針斷5針出 24 黃銅 500 所有針出 24 黃銅 1000 所有針出 97 黃銅 0 所有針斷 97 黃銅 100 所有針斷 97 黃銅 500 8針斷2針出 97 黃銅 1000 所有針斷 　　表二總結(jié)了拉力試驗(yàn)的結(jié)果。厚的板上、低至36%與高至146%通孔填充的焊接點(diǎn)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的焊錫變形。這些引腳是黃銅，而不是紫銅，大約高出3~6磅的斷裂力。C?！　≡?00次溫度循環(huán)之后的拉力試驗(yàn)結(jié)果顯示很少的變化，厚的板上只有24%的焊錫填充的引腳之外。厚度的板對(duì)這個(gè)效果作進(jìn)一步的研究。圖五與圖六顯示該結(jié)果。　　加速老化是發(fā)現(xiàn)了焊接點(diǎn)強(qiáng)度的一點(diǎn)下降。　　設(shè)計(jì)上的考慮　　在為通孔回流焊接設(shè)計(jì)一個(gè)裝配時(shí)，必須考慮到許多因素?！　∫?yàn)樵S多通孔回流元件不適合機(jī)器貼裝，通孔必須足夠大，有助于手工安裝。元件最大允許長(zhǎng)度將決定于板的厚度、可得到的錫量、和引腳表面涂層，并且必須經(jīng)常對(duì)一個(gè)給定的板用試驗(yàn)的方法決定?！　』亓骱更c(diǎn)的不同外表，不是拒絕或返工的理由。一個(gè)高效的工藝過(guò)程將要求對(duì)板與元件的仔細(xì)開(kāi)發(fā)的設(shè)計(jì)指南，工藝標(biāo)準(zhǔn)必須與工藝特征相協(xié)調(diào)?！　榱诉m應(yīng)表面組裝技術(shù)的發(fā)展，解決以上焊接難點(diǎn)的措施是采用穿 孔回流焊PIHR（p in—in—h ole　ref lo w）。目前日本SONY公司有在1—2年內(nèi)以穿孔回流焊全面代替波峰焊的計(jì)劃，而我國(guó)生產(chǎn)調(diào)諧器的企業(yè)和高技術(shù)、高附加值的一些通信產(chǎn)品已率先使用PIHR工藝，預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來(lái)這項(xiàng)新技術(shù)將會(huì)得到普遍采用。 C 一般 一般 良好 Sn/ C 良好 一般 良好 Sn/共晶 顯示各種無(wú)鉛材料(不包括那些含鉍)的主要金屬成分和特性的表一，揭示它們具有比傳統(tǒng)的Sn/Pb錫膏更高的熔化溫度。C，在小元件上引腳的峰值溫度達(dá)到240176。C的差別不影響其壽命?！　】墒牵瑢?duì)于無(wú)鉛錫膏，比如Sn/Ag成分的熔點(diǎn)變成216~221176。如果小元件上引腳的峰值溫度保持在240176。這里，回流焊接爐必須減少大小元件之間的峰值溫度差別，和維持穩(wěn)定的溫度曲線在整個(gè)印刷電路板(PCB)在線通過(guò)的過(guò)程中，以得到高生產(chǎn)率水平。這對(duì)BGA特別如此，其身體(和PCB)首先加熱。因此，為了防止溫度沖擊，包裝元件一定不要在回流區(qū)過(guò)熱，在焊盤(pán)與BGA錫球被加熱形成焊接點(diǎn)的時(shí)候?！　∮肐R方法，紅外加熱器通過(guò)電磁波傳導(dǎo)能量，如果控制適當(dāng)，它將均勻地加熱元件?！　∪N熱傳導(dǎo)機(jī)制中 傳導(dǎo)、輻射和對(duì)流 只有后兩者可通過(guò)回流爐控制。IR + 強(qiáng)制對(duì)流加熱　　今天的最先進(jìn)的回流爐技術(shù)結(jié)合了對(duì)流與紅外輻射加熱兩者的優(yōu)點(diǎn)?！　R + 強(qiáng)制對(duì)流的基本概念是，使用紅外作為主要的加熱源達(dá)到最佳的熱傳導(dǎo)，并且抓住對(duì)流的均衡加熱特性以減少元件與PCB之間的溫度差別。當(dāng)只有IR用作主熱源時(shí)，將得到實(shí)線所示的曲線結(jié)果。后面的技術(shù)可均勻地將熱傳導(dǎo)給PCB和元件，效率是噴嘴對(duì)流的三倍。C的溫度差(在預(yù)熱期間PCB插入后的70秒)。C。C，如后 面所述。)最佳回流溫度曲線　　對(duì)于無(wú)鉛錫膏，元件之間的溫度差別必須盡可能地小。大多數(shù)對(duì)流回流爐使用這個(gè)方法。C，可能要對(duì)無(wú)鉛焊錫提高到170~190176?！　√菪螠囟惹€(延長(zhǎng)的峰值溫度)。氮?dú)饣亓鳡t　　無(wú)鉛錫膏可能出現(xiàn)熔濕的困難，因?yàn)槠淙刍瘻囟韧ǔ８?，而在峰值回流溫度之間的溫度差不是很大。在200176。因此，將要求氮?dú)獾氖褂?，以維持無(wú)鉛工藝的高生產(chǎn)力。自動(dòng)過(guò)程監(jiān)測(cè)　　除了要求下一代的爐子技術(shù)之外，窄小的無(wú)鉛工藝窗口使得必須要做連續(xù)的工藝過(guò)程監(jiān)測(cè)，因?yàn)樯踔梁苄〉墓に嚻x都可能造成不合規(guī)格的焊接產(chǎn)品。熱電偶連續(xù)地監(jiān)測(cè)過(guò)程溫度，每五秒記錄讀數(shù)?！　?shí)時(shí)連續(xù)溫度記錄的其它優(yōu)點(diǎn)包括，消除使用標(biāo)準(zhǔn)穿過(guò)式溫度記錄器的生產(chǎn)停頓，和所需要的預(yù)防性維護(hù)的計(jì)劃。事實(shí)上，實(shí)時(shí)溫度管理已經(jīng)成為工業(yè)范圍的專用品質(zhì)指示器。一個(gè)例子是前面提到的梯形曲線 即，如果裝配不能忍受高于240176。元件之間的溫度差必須減少，在連續(xù)生產(chǎn)期間回流爐的變化必須達(dá)到最小，為了高品質(zhì)與高生產(chǎn)力的制造?！『附庸に囀褂玫?dú)獾睦碛葿y Phil Zarrow 　　本文介紹，在焊接工藝中使用惰性氣體的真正理由。十年前，所訂購(gòu)的回流焊接爐至少一半規(guī)定有氮?dú)馊萜?。?dāng)然，熱是氧化的催化劑。在錫膏制造商中間的許多研究與開(kāi)發(fā)得出免洗配方?！　】墒牵蜌埩舻膬?yōu)點(diǎn)是以低活性助焊劑作用為代價(jià)的，這需要所有可能得到的幫助，包括防止回流期間進(jìn)一步的氧化物形成?，F(xiàn)在的OSP，正如以前所討論的一樣1，在助焊劑和熱出現(xiàn)時(shí)消失。回到七十年代末期和八十年代早期，許多的文章都是關(guān)于回流焊接中惰性氣氛的使用。我訪問(wèn)他時(shí)，他向我顯示他的有關(guān)生產(chǎn)運(yùn)行的統(tǒng)計(jì)過(guò)程數(shù)據(jù)(SPC)，他交替地使用和不使用氮?dú)猸h(huán)境來(lái)運(yùn)行。無(wú)論如何，雖然意圖良好，但該方法是不科學(xué)的。我自己使用氮?dú)饣亓骱附拥慕?jīng)驗(yàn)是，對(duì)大多數(shù)表面貼裝焊接，相對(duì)于運(yùn)行氮?dú)獾某杀?，收效甚微。的確，有幾個(gè)制造商使用高爐內(nèi)氣體流動(dòng)和低氮?dú)饪傁?，已?jīng)達(dá)到驚人的低氧水平。”　　當(dāng)然，隨著連接的密度增加，工藝窗口受到?jīng)_擊。特別感謝我們?cè)赥exas的同事Jerry Cupples ，他把這些情況總結(jié)得非常好：10)、氮?dú)馐俏覀冃乔蛏献钬S富的氣體，可以無(wú)限供應(yīng)。6)、你怎樣認(rèn)為Mick Jagger保持他那年青的膚色？5)、你有Air Liquide和/或PrexAir的股票。1)、我們都喜歡從管口沖出的壓縮氣體的聲音。當(dāng)今迅速發(fā)展的SMT焊接技術(shù)中，遇到的主要問(wèn)題是如何破除氧化物，獲得基材的純凈表面，達(dá)到可靠的連接。在1994年國(guó)際組織發(fā)現(xiàn)CFC對(duì)大氣臭氧層有破壞，作為主要清洗劑的CFC必須禁用?？諝庵械?dú)饧s占78%，是一種取之不盡、用之不竭，經(jīng)濟(jì)性極好的保護(hù)氣體。 氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，在焊接中的主要作用是排除焊接過(guò)程中的氧氣 ，增加可焊性，防止再氧化。 焊接可靠，除了選擇合適的焊料，一般還需要焊劑的配合，焊劑主要是去除焊接前SMA組件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化，并形成焊料優(yōu)良的潤(rùn)濕條件，提高可焊性。注：Me即金屬16