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1．       引言

強制熱風對流是SMT再流焊工藝的最佳選擇，其具有一些與物理性質密切相關的紅外及其他方法不同的特點，又因無鉛焊料加速推廣應用，使得強制熱風對流焊接工藝更引起人們關注。比如，安裝在PCB上的各種器件有不同的輻射率，使得紅外加熱技術在許多場合不能使用。眾知，紅外（IR）輻射能量是直接傳播，當一個體積小，薄形的器件緊靠大尺寸，高的器件就會有蔭影，產生不均勻輻射。然而現有的強制熱風對流焊爐仍存在許多明顯的加熱溫度不一致性。

2．現有強制熱風對流爐性能的加熱溫度不一致性

   加熱溫度的不一致性。強制熱風對流爐與紅外加熱爐相比，具有一個明顯的優點是減少印制板平面的加熱溫度差。即使是對流爐，爐道爐壁的自然冷卻作用，爐道中央的溫度要比周圍的爐壁高。由此工藝工程師在設置再流工藝參數時，不得不考慮要有足夠的熱量再流印制板邊沿安裝的器件，導致接近中央部位溫度敏感器件的損壞或過熱。

對流再流焊爐通常采用一組加熱器對印制板的頂面熱風加熱，另一組加熱器對印制板的底面熱風加熱。印制板兩面任何的溫度差別都會給材料引入應力，造成彎曲變形或分層。

熱風流量的不一致。常規再流焊爐爐道內，熱風流與印制板相接觸后繼續向焊爐的爐壁方向移動。冷卻的熱風流被一個壓力箱收集重新加熱，又重復使用吹到印制板上。這樣吹到印制板中央部位的熱風流量明顯低于PCB周邊任何一點。因為印制板周邊不僅接受到直接的熱風流，而且被冷卻熱風流流向也經過PCB周邊部位最終被壓力箱收集。

對流焊爐爐道/熱風流回流收集系統，熱風流與印制板接觸后繼續流向焊爐的爐壁被冷卻收集，重新加熱返回到爐道內，這種現象導致多種不一致性：

a.在PCB面某一點接觸的熱風流量與另一縱向點是不

同的，使得焊膏有機溶劑揮發速率不同，造成焊劑組分的活性及脫水條件的差別。

b.PCB的周邊暴露在高熱風流量但低溫度的環境中，這樣進

一步擴大PCB中央高溫熱區與周邊低溫冷區的溫度差別。

c.大多數再流焊爐采用一種稱之為噴嘴系統傳送熱風流。然而在直對每個噴嘴口下面的部位與兩噴嘴口之間的熱風流量明顯不同。

熱風速度的差別。一則，強制熱風速度的增加，加速了熱量傳送到PCB上貼片裝器件的速度。另一則，過大的風速會造成器件移位或脫離原準確貼裝位置。所以熱風的速度一定要使得直對熱風噴嘴口下面的器件不會造成移位（也就是講，熱量傳送的有效區域不能直接受到噴嘴口的指向影響）。在PCB周邊位置接受到較大的風速，因為此部位的熱風流是由直接的熱風流及從鄰近位置傳送的熱風流兩者的混合風流。在一個固定的PCB斷面熱風流量增大，則其熱風速也必然增大。

壓力的差別。由于熱風流量與風速的差別，使得PCB安裝面的壓力不同。因速度問題的存在，在每個熱風噴嘴的熱風傳送區的中央產生一個高壓區。也就是離PCB中央最遠的部位壓力最大，而鄰近部位則較低，這是由于在一個固定的PCB斷面熱風流量，及熱風速大兩者所致。

熱風方向的差別在許多對流焊爐設計中，這是固有的缺陷。舉例，使用兩個相同的器件，其一放置在PCB安裝面及焊爐縱向中央位置，另一個放置在PCB安裝面的邊沿位置。前貼裝器件直接對準熱風噴嘴，熱風流的角度是與PCB安裝面成正交的矢量，但安裝在PCB邊沿位置的器件，除了直接對準熱風噴嘴的熱風流外，還有一部分來自相鄰方向的熱風，最后得到的熱風流矢量是小于直角的銳角。因為與其封裝體接觸的熱風流方向不同，兩個相同的器件組所得到熱量速度是不同的。這種問題在球引腳器件底部與印制板間的支承空間，熱風流的流向分布變得更為突出。例如bga器件的再流焊工藝，在封裝體的底部引腳與印制板間的熱風流量少于印制板安裝面的引腳器件。

總之，在業界無異議地認為強制熱風對流是SMT再流焊接的最好選擇。許多專家也贊成應對此項技術作出有價值的改進，包括提高焊爐內PCB安裝面熱風流溫度，速度，流量，均勻性及一致性的系統能力。

3．水平熱風對流焊爐

一種新的強制熱風對流技術稱之為水平熱風對流焊爐，顯示具有進一步減少或消除上面所述的種種差異的能力。減少或消除這些問題就有可能為工藝工程師們提供一些有效方法，擴大工藝窗口及改進焊接質量，對于無鉛焊料的應用是有積極意義的。

水平對流焊爐，每個加熱區的熱風在封閉區范圍內循環，減少溫度及速度等參數差異。

水平對流焊爐的設計是根據由常規強制對流概念分離出來的兩個原則設計的

a．                    在每個加熱區內的熱風流嚴格在封閉區內循環，這種設計包括加熱器，風扇板，惰性氣體供氣系統及排氣裝置等所有另部件。

b．                    熱風流在焊爐的PCB板頂面或底面環流形成一個環形熱風流或環繞PCB的熱風流，也就是熱風流沿焊爐縱向的水平軸傳送。

   印刷板的頂面與底面從外朝中央接受熱風流，補償了中央熱點與外部冷點的溫度差。由于加熱區的上部與下部的熱風連續循環，溫度的均勻性得到保證，PCB受的應力也極小。上下加熱區相同比例的截面得到一致均勻的熱風流量及壓力。熱風流與PCB板安裝面平行方向傳送熱量，爐道內熱風流向是一致的。（圖3）熱風流平行傳送另一個優點是熱風流能滲透到器件封裝底部的支承空間，增強了bga，J形引腳器件的可焊性。

常規對流焊爐與水平對流焊爐的比較，水平熱風流流向與PCB安裝面平行得到均勻加熱。

水平對流焊爐另一個優點是焊爐的供氣系統在減少惰性氣體流量時，爐內氣氛可得到低ppm氧分量。這因為惰性氣體作用的空間僅僅是加熱區的范圍。相對之下，在常規對流焊爐設計中，加熱區，上下熱風回流收集系統，也必須充惰性氣體清洗。水平對流焊爐系統不需要常規對流焊爐的熱風回流收集系統及重新反饋輸送裝置，結構簡單，更可靠，成本也低。

4．焊劑管理系統

   傳統對流焊爐需要一個焊劑管理裝置，當焊劑在PCB表面被揮發后，系統內充滿這些揮發物的蒸氣，在溫度較低的冷表面冷凝?，F有的對流焊爐一般在系統有較冷部分如熱淚盈眶風回流收集焊劑物。無法制止焊劑冷凝，系統內的焊劑滴液問題應建立嚴格的管理及清洗程序，需要使用焊劑管理系統與高價的冷凝器聚集焊劑蒸氣，液化并將其輸入接收裝置內。

但水平對流焊爐系統，焊劑蒸氣嚴格在加熱區的范圍內循環，蒸氣不與冷卻表面接觸，不會產生冷凝物。這樣減少了管理及清洗，整個系統的結構與操作成本降低。