本文關鍵字：

　　為了消除鉛在處理過程中或廢棄后對環境的影響，電子制造業正努力去除電子封裝上有害的鉛和減少對鉛的依賴，環境保護的需要,政府法規的出臺和無鉛電子封裝的市場優勢推動了向無鉛的轉移。在制造工藝中實施無鉛組裝時，需要考慮很多因素，回流焊接設備與生產高質量無鉛產品的能力密切相關。

　　焊膏實施無鉛的第一步是選擇焊膏。如今市場上有很多選擇，最大的障礙是為當前使用的有鉛材料尋找到一個直接的替代品。焊膏和回流爐面臨最大的問題是更高的熔點，這使得找到直接的代替品非常困難。至今，最普遍的無鉛焊膏中含有合金包括錫，銀，鉍和鋅等元素。

　　無鉛焊膏的選擇是許多技術研究的主題。研究提出最有效的焊膏熔點在217° C - 221°C之間。相比傳統的低共熔含鉛焊膏的183° C熔點，溫度顯然有了很大的提高。由于元器件的耐溫性能，最高峰值溫度和最大升溫/降溫速率縮窄了回流工藝窗口。

　　溫度曲線　　由于焊膏規定的溫度曲線范圍更窄以及考慮到更高工藝溫度上對元器件的傷害，為使用無鉛材料，我們必須注意不同的溫度曲線和機器設定。通常，回流焊接工藝中使用兩種回流曲線，他們指的是浸潤型和帳篷型溫度曲線。浸潤型溫度曲線是在工藝過程中使組件板有一段時間能承受恰低于焊料熔點的溫度，以達到一致板子溫度。帳篷型溫度曲線是從組件板進入爐子直至到達設定頂部溫度連續不斷的升溫。理想的溫度曲線根據組裝中使用的焊膏型號不同而不同。根據焊膏的化學成分，制造商會推薦最佳的溫度曲線以求達到最優的性能。具體信息需要與焊膏廠商聯絡。

　　由于無鉛焊膏合金的高熔點，溫度曲線的要求有所改變，因此回流設備的設定也需要進行相應調整。一個通常被忽略的改變是焊膏回流中的“平坦”曲線。由于工藝窗口變窄，要達到峰值溫度及TAL而又不能過分加熱板子或元器件。這需要更長的回流區間和熱量有效轉移到產品上的能力?？梢允褂枚€加熱區作為回流區 來解決這個問題，或者在回流區域中使用峰值前移的方法。使用這種方法，設定倒數第二個加熱區的溫度高于最后一個加熱區的溫度,促使熱量更快的傳遞到產品上。接著使用最后一個加熱區來保持組裝板上溫度的一致。

　　設備需考慮的事項熱量轉移引入無鉛材料要考慮到很多問題。但不能僅僅依據回流爐和更高的工藝溫度要求，便認為需要高溫的回流爐。更重要的是機器轉遞熱量到組件板上的效率。

　　Speedline Technologies最新發布的OmniExcel回流系統系列中包括了新的熱量傳遞概念，即將均勻混合的氣體混合物包圍住產品來增強熱量傳遞能力，進風口處的加熱設計允許三個獨立的區域吸入空氣進行混合。

　　中央的進風口使用一個表面積超過900平方英寸，鰭片形的加熱器單元將熱量從加熱器傳遞到空氣。這個方法可以減少直接傳遞熱功率以減少能源消耗。與傳統回流解決方案相比，這個加熱設計已減少了超過50%的能源消耗。

　　被加熱單元加熱的氣體由風機混合，在壓力板后面產生適度的背壓力。擴散板后適度的壓力產生空氣的同心圓，均勻地重疊在制程面上,為產品提供極好的熱傳遞。另一個設計優點是加熱區之間的隔離異常好,可以更好的控制產品制程溫度曲線。

　　回流焊接中產品降溫如同升溫同樣重要。延長液態溫度以上時間和極端峰值溫度會導致產品和元器件的損傷。系統必須按控制冷卻參數方案進行設計。在使用氮氣系統，冷卻媒介如水是帶走產品熱量的理想選擇。冷卻水設計系統需要在設計中容易實現。舉例來說，冷卻水流經的熱交換器被垂直放置，使殘留的助焊劑隨著重力自然排入助焊劑收集瓶中。水連接可以通過快速接頭實現而無需工具?；亓飨到y的設計應考慮可以獨立操作冷卻系統，不用打開加熱的爐腔。這樣可以更快的設定維護保養的停機時間，減少回到運行溫度所需要的能量。

　　氮氣許多年來，氮氣在回流環境中的好處被廣泛地爭論。 隨著無鉛焊膏的導入， 這再一次成為要素。

　　氮氣在回流環境中用于不同的目的，它可以保護板子表面通過多次回流，防止焊盤和引腳的氧化，使得引腳的浸潤性更好，焊點更為光亮。這些在無鉛工藝中更為顯著。更高的無鉛溫度加速了氧化。氮氣將起保護作用防止氧化。雖然它在無鉛工藝中并不是必需的，但氮氣的使用增大了工藝窗口，許多無鉛回流生產者正在使用它。 氮氣可以減少表面的氧化， 使得焊點獲得更好的浸潤。

　　當考慮回流設備時，兼顧空氣或惰性氣體配置設計是非常好的選擇。加熱區平衡穩定的空氣氣流減少了爐子中的紊流降低氮氣消耗量。時間應該花在熱量傳遞設計和制造商考慮的氣流平衡穩定概念上。閉環風機控制和可變速風機技術同時用于回流系統設計既可增強性能又可減少氮氣消耗量。

　　然而，使用氮氣也有不利的一面。它包括機器的初始購置成本，氮氣成本及因收集機器內揮發助焊劑而產生的回流設備額外維護費用?；亓飨到y和氮氣的使用，需要考慮高效的系統設計。

　　助焊劑揮發管理另一個需要考慮的因素是助焊劑揮發管理。爐子應可以在爐腔外凈化飽含助焊劑的氣體，再將干凈的氣體重新送回爐腔。

　　有一個例子是最近開發的正在申請專利的二級過濾/分離系統，該系統結合自清洗功能以減少維護。第一級利用箱中的網狀過濾器。助焊劑氣體進入箱體，開始膨脹，從氣態變成小液滴，一旦增大的一定程度，它將脫離空氣氣流。氣體的殘留物經過過濾器，分離出大的且重的顆粒。這些粒子主要包含收集的金屬，松香和樹脂，它們附著在過濾器的外部。這部分排除了高粘性及難清洗往下流淌殘留物在機器內的形成。

　　通過機器附帶的馬達定期的轉動實現過濾器的清洗功能。離心力克服了粒子在過濾器上的黏附力，將其向外拋甩到箱體壁上。因為這個系統沒有冷卻功能，整個系統由于熱的爐腔氣體經過而保持熱度。這使附在箱體壁上的重液體“跑”入箱體底部的收集瓶。

　　第二級在箱體里鋪滿不銹鋼球。那些主要含有酒精和溶劑，包含在經過第一級的氣體中的既小又輕的粒子，再次開始膨脹成液滴狀。氣體經過底部與鋼球發生大量碰撞。因為氣體中包含液體，它將蔓延到鋼球的表面，這些球被開始浸潤。因此，在顆粒與球的最初碰撞上，產生不同質的晶核現象，在球上覆以液膜。一旦球完全被液膜覆蓋，氣體內的顆粒與 這些液膜繼續碰撞。因為這些就象物質，形成同質晶核，液珠形成液滴，流入助焊劑收集瓶，非常易于清理。

　　能源效率關于電子制造中的能源消耗，回流爐是最受關注設備之一。這很容易理解，因為把熱加載到產品上是工藝過程的特征，再使用能量進行降溫。在為有鉛及無鉛工藝提供適當的回流曲線的回流設備的設計中必須要考慮高效的熱傳遞技術。但基于能源消耗的考慮，變得甚至更為重要。

　　同其他流傳下來，經測試的回流產品相比，通過改善熱量傳遞能力及在更新的設備設計上改進氣流，熱效率和減少能量消耗有了巨大的進步。原先的回流系統的測試中，在待機狀態下運行有鉛曲線平均每小時耗電21KW。與最近推出的回流系統相比，由于采用新系統設計，能量消耗從原來的每小時21KW降到每小時12.2KW。相似的曲線性能下節省了41%能量。

　　傳輸系統考慮　

因產品技術和生產要求的提高，回流爐傳輸系統也需改進和提高，不同的傳輸方法和選項可供選擇以滿足這些要求。最基本的是網帶傳輸系統。

　軌道傳輸系統是運送電子組件板通過回流系統的最普遍的方法。由于無鉛工藝中更高運行溫度，需要關注的是保持軌道強度的能力。暴露的軌道支撐軸和小軌道結構可能在更高的運行溫度和大規格組件板下承受更重負擔。成熟的軌道設計允許熱膨脹且保持軌道系統平行，減少PCB掉落或卡塞的幾率。設計中融合有多種角度的軌道擠壓構造，能在熱膨脹過程中減少軌道彎曲。

　　由于無鉛回流中更高的工藝溫度，電子組件可能更傾向于板變形和出現掉板問題。較高的回流溫度更接近層壓板的轉變溫度，加上較多元器件將導致工藝線下更多的問題。

　　板中心支承(CBS)傳輸系統可以解決問題。在無鉛回流高溫度及克服板變形和掉板問題上，CBS能提供更好的產品支撐。因制造商正轉向無鉛工藝，這個選項也會變得更為普遍。

　　在給無鉛回流焊接下結論之前，認真查看爐子的全部特性是非常重要的。當考慮轉換成無鉛材料，要決定材料和溫度曲線需求。一旦作出選擇，尋求回流爐制造商的幫助，為您的產品設定需要的曲線。結合一些調查準備工作，通過帳篷形溫度曲線或峰值前移曲線便可初步完成。再參考元器件數量和布局,就可以得到真正有效的溫度曲線?；亓飨到y選項同樣也是需要認真考慮。氮氣工藝環境，冷卻及傳送系統及整體系統運行成本需要與回流爐供應商進行商酌。