【正文】 的產(chǎn)生可以由一個(gè)泵驅(qū)動(dòng)液態(tài)釬料從兩個(gè)噴咀中流出，也可以采用兩個(gè)泵，這樣比較容易控制，但設(shè)備成本增加。雙波峰也可以由兩臺(tái)具有不同波形的波峰焊機(jī)緊密組合在一起來(lái)形成，其效果是相同的。 圖 416 雙波峰波形示意圖 圖 417 雙波峰軟釬焊示意圖 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) （ 4）振動(dòng)波峰 為了盡可能減少放氣和釬料空缺， Electrovert公司將超聲振動(dòng)波引人到波峰軟釬焊過(guò)程中，提出了一種被稱(chēng)之為歐米枷 Ω波的新波峰形式。在歐米伽波中，引人了一個(gè)傳感器，以產(chǎn)生振動(dòng)幅度受控制的低頻振動(dòng)（見(jiàn)圖 418）。由于液態(tài)釬料振動(dòng)，使其更易于進(jìn)入小間隙，從而排出一些“死角”處的氣體。隨著印制板移出波峰，振動(dòng)逐漸減弱，元件通過(guò)普通的層流波，從而消除拉尖和橋接。 圖 418 歐米伽波系統(tǒng)示意圖 與雙波峰相比，歐米伽波釬料用量不足雙波峰的一半，釬料損耗量小，并且在消除釬料空缺方面而效果更好。 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) 波峰焊具有如下特點(diǎn)： l）連續(xù)操作，生產(chǎn)效率高； 2）與浸焊和拖焊相比，印制板下產(chǎn)生的防礙釬料流動(dòng)的氣泡更少； 3）速度快，更有利于通孔印制板的軟釬焊； 4）對(duì)釬料槽內(nèi)液面高度的要求太高； 5）在運(yùn)動(dòng)方向上，對(duì)印制板的長(zhǎng)度沒(méi)有限制； 6）由于需要對(duì)軟焊機(jī)定期清理、因而維護(hù)成本高； 7）焊機(jī)的安裝需要熟練和有經(jīng)驗(yàn)的人員來(lái)進(jìn)行； 8）印制板上印刷電路的布線方向應(yīng)與板穿過(guò)波峰時(shí)的移動(dòng)方向相匹配； 9）如果元器件引線在板下的伸出長(zhǎng)度超過(guò) 2mm，就應(yīng)考慮采用其它軟釬焊方法。 典型的波峰焊工藝參數(shù)見(jiàn)表 416 表 416 波峰焊的典型工藝參數(shù) 波峰焊是適用于連接插裝件和一些小外形表面貼裝件的有效方法，不適用于精密引線間距器件的連接，所以隨著傳統(tǒng)插裝器件的減少，以及表面貼裝元件的小型化和精細(xì)化，波峰焊的應(yīng)用逐漸減少。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 一、表面組裝技術(shù)簡(jiǎn)介 表面組裝技術(shù)（ Surface Mount Technology ， SMT）是起始于 20世紀(jì) 60年代， 1971年荷蘭菲利浦公司率先采用表面組裝技術(shù)，尤其是在 80年代中期，表面組裝技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，進(jìn)人 90年代后，表面組裝技術(shù)已經(jīng)成熟并且在計(jì)算機(jī)、信息、通訊等眾多高技術(shù)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用。如美國(guó)自動(dòng)化公司的產(chǎn)品 100％采用片式元件，計(jì)算機(jī)公司的產(chǎn)品中，片式元件使用達(dá) 95％，通訊產(chǎn)品也有 65％以上采用了片式元件。 國(guó)內(nèi)的發(fā)展也非常迅速，彩電高頻頭、對(duì)講機(jī)、尋呼機(jī)等產(chǎn)品中，元器件的片式化率已達(dá)到 90％－ 95％。表面組裝技術(shù)已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的通孔安裝技術(shù)，成為首要的電子產(chǎn)品組裝技術(shù)與傳統(tǒng)的通孔插裝技術(shù)（ Through Hole Technology， THT）相比， SMT具有電子元器件體積小、重量輕、印刷電路板組裝密度高、信號(hào)傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。自問(wèn)世以來(lái)， SMT由于可有效地減少設(shè)備負(fù)荷，首先在航空、航天及武器裝備等高尖端技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，而后在計(jì)算機(jī)、通信等商用電子設(shè)備上迅速推廣。 1997年，全世界電子產(chǎn)品的表面組裝率達(dá)到 66％，中國(guó)為15％。 2022年分別達(dá)到了 85％和 30％。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 1962 年，日本推出的陶瓷球柵陣列 （ Ceramic Ball Grid Array， CBGA）具備了表面組裝概念的雛形。 1966年美國(guó) RCA公司推出片式電阻、電容，首次實(shí)現(xiàn)了無(wú)源電子元件的片式化。 1971年 PhilipS公司正式提出了 SMT概念，引起了電子裝聯(lián)技術(shù)的革命。 1991年 Motorola 公司推出樹(shù)脂基板球柵陣列 （ Plastic Ball Grid Array， PBGA），使 BGA技術(shù)走向?qū)嵱没?90年代末，多芯片模塊 （ Multi Chip Module， MCM）、芯片規(guī)模封裝（ Chip Scale Packaging， CSP）等概念的出現(xiàn)使得倒裝技術(shù)（ FliP－ Chip）成為研究熱點(diǎn)，推動(dòng)了 SMT的不斷發(fā)展和推廣應(yīng)用，同時(shí)也推動(dòng)了電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展。可以說(shuō)，從某種意義上不斷地改變著人們的生活。 所謂表面組裝技術(shù)就是將片式元件（無(wú)引線的或僅有為安裝時(shí)固定用的引線）在印刷電路板上不用通孔就直接焊到其表面上的方法。表面組裝技術(shù)是由片式元件、組裝工藝和組裝設(shè)備三部分組成，它可以概括為，在無(wú)源基板上高密度組裝各種片式元件的新一代電子組裝技術(shù)。表面組裝技術(shù)的關(guān)鍵是貼片技術(shù)、釬焊技術(shù)和測(cè)試技術(shù) 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 焊接技術(shù)，特別是軟釬焊技術(shù)，是 SMT工藝過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。一方面由于被連接對(duì)象尺寸的微小精細(xì)，在傳統(tǒng)焊接技術(shù)中可以忽略的因素，如溶解量、擴(kuò)散層厚度、表面張力、應(yīng)變量等將對(duì)材料的焊接性、焊接質(zhì)量產(chǎn)生不可忽視的影響，因此 SMT中的焊接技術(shù)在工藝、材料、設(shè)備等方面與傳統(tǒng)焊接技術(shù)有著顯著不同；另一方面， SMT藝中焊點(diǎn)既要起到電信號(hào)連接的作用，又要起到機(jī)械連接的作用，因此焊點(diǎn)可靠性成為 SMT組裝工藝的重要問(wèn)題。 SMT工藝主要用于印制電路板組裝，即微電子元器件信號(hào)引出端（外引線）與印制電路板（ PCB， printed circuit board）上相應(yīng)焊盤(pán)之間的連接。為適應(yīng)微電子器件功能更強(qiáng)、信號(hào)引出端更多的要求，其外引線設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從外引線分布在器件封裝兩旁的雙列直插 （ DIP， dual in－ line Package）形式，到分布在封裝四周（如小外形封裝 SO， small outline：四邊扁平封裝 QFP， quad flat package），再到分布在封裝底面的球柵陣列 BGA形式（ 1997年被稱(chēng)為 BGA年）的發(fā)展；外引線形式也經(jīng)歷了從適用于插裝的直線形，到適用于貼裝的 j形、翼形和金屬鍍層的邊堡形，再到直接利用釬料凸臺(tái)作為外引線的發(fā)展；相應(yīng)的微連接技術(shù)也經(jīng)歷了從通孔插裝（ THT， through hole technology）到表面組裝（ SMT， surface mount Technology）的革命，極大地推動(dòng)了微電于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 SMT中的焊接工藝主要有波峰焊和再流焊兩種。其中再流焊在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到了最廣泛地應(yīng)用。再流焊和波峰焊的根本區(qū)別在于熱源和釬料。在波峰焊中，釬料波峰起提供熱量和釬料的雙重作用；在再流焊中，預(yù)置釬料膏在外加熱量下熔化，與母材發(fā)生相互作用而實(shí)現(xiàn)連接。 再流焊（ reflow soldering）是適用于精密引線間距的表面貼裝元件的有效連接方法。由于表面組裝技術(shù)的興起，再流較釬焊的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。再流焊使用的連接材料是釬料膏，通過(guò)印制或滴注等方法將釬料膏涂敷在印制電路板的焊盤(pán)上，再用專(zhuān)用設(shè)備一貼片機(jī)在上面放置表面貼裝元件，然后加熱使釬料熔化，即再次流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連接，這也是再流焊名稱(chēng)的來(lái)源。即 再流軟釬焊是指在軟釬焊操作期間不必另外添加軟釬料，而是通過(guò)使預(yù)先放置好的軟釬料經(jīng)過(guò)重新熔化來(lái)形成軟釬焊接頭的一類(lèi)方法。 各種再流焊方法以其加熱方式不同來(lái)區(qū)別，但工藝流程均相同，即滴注 /印制釬料膏一放置表面貼裝元件 — 一加熱再流。加熱再流前必須進(jìn)行預(yù)熱，使釬料膏適當(dāng)干燥，并縮小溫差，避免熱沖擊。再流焊后，自然降溫冷卻或用風(fēng)扇冷卻。各種再流焊方法的區(qū)別在于熱源和加熱方法。 根據(jù)熱源不同，再流焊主要可分為紅外再流焊、熱風(fēng)再流焊、氣相再流焊和激光再流焊。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 圖 419 表面組裝和通孔安裝的結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比 圖 419給出了表面組裝與通孔安裝的結(jié)構(gòu)形式比較。與通孔安裝技術(shù)相比，表面組裝技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1）由于片式元件所占面積比插裝元件少 30％－ 50％，厚度也大為減少，重量減少約 50％，因此可以大大提高印制板上元器件的安裝密度，有效地利用設(shè)備的空間，從而為電子產(chǎn)品的小型化創(chuàng)造了條件； 2）由于在印制板上的鉆孔數(shù)量顯著減少，并且不用彎角整形，因而大大節(jié)約了印制板上的連接硬件，也節(jié)省了時(shí)間，成本可以降低約 50％。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 3）由于相當(dāng)數(shù)量的片式元件沒(méi)有引腳，因而分布電容和分布電感極小，電路的高頻性能良好。采用表面組裝元器件設(shè)計(jì)的電路的最高工作頻率超過(guò)了 3MHz，可以縮短電傳輸延遲時(shí)間，可用于時(shí)鐘頻率為 10MHz的電路； 4）由于表面安裝器件小而輕，不易因沖擊和振動(dòng)而導(dǎo)致失效，避免了元器件與印制板之間的二次連接，減少了因連接而引起的故障，因而有利于提高電路的質(zhì)量。 5）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因而具有更高的生產(chǎn)效率。 表面組裝技術(shù)的不足之處在于設(shè)備初始投資大，標(biāo)準(zhǔn)尚不完善、表面組裝組件的散熱困難，二次修補(bǔ)難于進(jìn)行等，并且在比較惡劣的條件下長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，在可靠性和壽命方面還存在一些問(wèn)題。但可以預(yù)期，通過(guò)不斷的改進(jìn)和完善，這些問(wèn)題將逐步得到解決。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 氣相再流焊是利用飽和蒸汽的汽化潛熱加熱實(shí)現(xiàn)表面貼裝元件與印制電路板之間焊接的軟針焊方法。氣相再流焊的熱源來(lái)自氟烷系溶劑（典型牌號(hào)為 FC－ 70）飽和蒸汽的汽化潛熱。圖 420給出了用于 SMT的氣相釬焊系統(tǒng)示意圖。 二、氣相再流釬焊 （ vapor reflow soldering） 圖 420 用于 SMT的氣相釬焊系統(tǒng)示意圖 氣相釬焊時(shí)，將印制板放在吊籃中從頂部經(jīng)過(guò)輔助蒸氣區(qū)進(jìn)人主蒸氣區(qū)，輔助蒸氣是由氟里昂 TE（ B． P． 48℃ ）經(jīng)加熱后產(chǎn)生的，主蒸氣由惰性的氟碳化合物（如 Fc70、 Fc53ll）經(jīng)加熱產(chǎn)生，其沸點(diǎn)為 215℃ 。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 當(dāng)被釬部件進(jìn)人主蒸氣區(qū)后，蒸氣便在部件表面上凝聚，釋放出凝聚潛熱并形成連續(xù)的液膜覆蓋在器件表面，此時(shí)部件表面熱傳遞的速率可由下式來(lái)描述 : Q＝ hA（ Tv－ Ts） （ 4－ 2） 式中 ,Q從蒸氣到部件的熱傳遞速率（ J／ S）； h傳熱系數(shù)（ J/（ s mm2℃ 》 ， h由液體凝聚物的熱導(dǎo)率，粘度和密度以及部件 的表面是垂直、水平或傾斜等因素來(lái)決定； Tv飽合蒸氣溫度（ ℃ ）； Ts部件表面溫度（ ℃ ）； A部件的表面積（ mrn2） 部件在主蒸氣區(qū)內(nèi)停留一段時(shí)間后，其溫度達(dá)到主蒸氣的溫度（ 215℃ ），此時(shí)，預(yù)先涂覆在焊點(diǎn)處的釬料膏已經(jīng)熔化，并依靠表面張力的作用形成焊點(diǎn)，隨后將部件提升回輔助蒸氣區(qū)，盡管由于主蒸氣區(qū)過(guò)熱可以使輔助蒸氣區(qū)的溫度高于氟利昂 TE的沸點(diǎn)，達(dá)到 85107℃ ，但輔助蒸氣區(qū)的溫度明顯低于軟釬料的熔點(diǎn)（ 183℃ ），部件在輔助蒸氣區(qū)停留 3060S后，液態(tài)釬料凝固，形成焊點(diǎn)，同時(shí)部件上凝聚的液體也流回到氣相釬焊系統(tǒng)中去，此時(shí)取出部件，軟釬焊過(guò)程就完成了。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 由式（ 42）可以看出，在氣相釬焊過(guò)程中，只有最大表面加熱速率和最高表面溫度可以控制，在部件剛進(jìn)人主蒸氣區(qū)時(shí)， Ts最小，表面加熱速度最大，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，加熱速度逐漸減小，表面溫度不斷升高。因此，可以在部件進(jìn)人主蒸氣區(qū)之前對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱來(lái)達(dá)到控制最大表面加熱速率的目的。而元件的最高溫度取決于在蒸氣區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)， Ts逐漸趨近于 Tv，加熱速度趨近于零?？梢?jiàn)部件所能達(dá)到的最高溫度就是蒸氣的溫度（ 215℃ ），因此，一般來(lái)說(shuō)，不存在溫度過(guò)熱的問(wèn)題。 如圖 421所示，印制電路板放置在充滿飽和蒸汽的氛圍中，蒸汽與表面貼裝元件接觸時(shí)冷凝并放出汽化潛熱使釬料膏熔化再流。達(dá)到釬焊溫度所需的時(shí)間，小焊點(diǎn)為 5～ 6s，大焊點(diǎn)為 50s左右。飽和蒸汽同時(shí)可起到清洗作用，去除釬劑和釬劑殘?jiān)? 圖 421 氣相再流焊原理圖 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 氣相再流焊的優(yōu)點(diǎn)是整體加熱，溶劑蒸汽可到達(dá)每一個(gè)角落，熱傳導(dǎo)均勻，可完成與產(chǎn)品幾何形狀無(wú)關(guān)的高質(zhì)量釬焊；釬焊溫度精確， 215℃土 3 ℃ ，不會(huì)發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象。氣相焊不需要對(duì)輸人到焊點(diǎn)或印制板上的熱量進(jìn)行控制，它加熱均勻，不管電路板的形狀如何，板上元件的溫度絕不會(huì)超過(guò)液體的沸點(diǎn)。因而適合于釬焊各種形狀的元件、柔性電路板、引腳和接插等。但氣相再流焊的主要傳熱方式為熱傳導(dǎo)，因金屬傳熱比塑料速度高，所以引腳先熱，焊盤(pán)后熱，這就容易產(chǎn)生“上吸錫”現(xiàn)象。小型元件（如電阻、電容元件）由于升溫速度快（可達(dá)到 40℃ ／ S），兩端引線很難同時(shí)達(dá)到釬焊溫度，先熔化一端所形成的表面張力差將導(dǎo)致所謂 “墓碑”現(xiàn)象。氣相再流焊溫度不能控制，所以預(yù)熱必須由其他方法（通常為紅外輻射）完成。另一缺點(diǎn)是溶劑價(jià)格昂貴，生產(chǎn)成本較高；如果操作不當(dāng)，溶劑經(jīng)加熱分解會(huì)產(chǎn)生有毒的氟化氫和異丁烯氣體。 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 三、紅外再流軟釬焊 紅外再流焊是利用紅外線輻射能加熱實(shí)現(xiàn)表面貼裝元件與印制電路板之間連接的軟釬焊方法，也是目前應(yīng)用最廣泛的 SMT焊接工藝，紅外線輻射能直接穿透到釬料合金內(nèi)部被分子結(jié)構(gòu)所吸收，吸收能量引起局部溫度增高，導(dǎo)致釬料合金熔化再流，圖 422是紅外再流焊的基本原理示意圖。 圖 422 紅外再流焊的基本原理示意圖