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焊接技術在電子產品的裝配中占有極其重要的地位。一般焊接分為兩大類:一類是主要適用于通孔插裝類電子元器件與印制板的焊接—波峰焊,所謂波峰焊(wavesoldering)即是將熔化的軟釬焊料,經電動泵或電磁泵噴流成設計要求的焊料波峰,使預先裝有電子元器件的印制板通過焊料波峰,實現元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊;另一類是主要適用于表面貼裝元器件與印制板的焊接—回流焊(reflowsoldering),又稱再流焊,所謂回流焊是指通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料,實現表面貼裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊,從而實現具有一定可靠性的電路功能。隨著表面貼裝元器件在電子產品中的大量使用,回流焊接技術成為表面貼裝技術中的主要工藝技術。它主要的工藝特征是:用焊劑將要焊接的金屬表面凈化(去除氧化物),使之對焊料具有良好的潤濕性;供給熔融焊料潤濕金屬表面;在焊料和焊接金屬間形成金屬間化合物;另外可以實現微焊接。
回流焊接是預先在PCB焊接部位(焊盤)施放適量和適當形式的焊料,然后貼放表面貼裝元器件,利用外部熱源使焊料回流達到焊接要求而進行的成組或逐點焊接工藝?;亓?a href=http://www.298cc.com/s/shanghai/ target=_blank class=infotextkey>焊接與波峰焊接相比具有以下一些特點:
1、回流焊不需要象波峰焊那樣需把元器件直接浸漬在熔融焊料中,故元器件所受到的熱沖擊??;
2、回流焊僅在需要的部位上施放焊料,大大節約了焊料的使用;
3、回流焊能控制焊料的施放量,避免橋接等缺陷的產生;
4、當元器件貼放位置有一定偏離時,由于熔融焊料表面張力的作用,只要焊料施放位置正確,回流焊能在焊接時將此微小偏差自動糾正,使元器件固定在正確位置上;
5、可采用局部加熱熱源,從而可在同一基板上用不同的回流焊接工藝進行焊接;
6、焊料中一般不會混入不純物,在使用焊錫膏進行回流焊接時可以正確保持焊料的組成。
回流焊接技術按照加熱方式進行分類有:汽相回流焊,紅外回流焊,紅外熱風回流焊,激光回流焊,熱風回流焊和工具加熱回流焊等。
回流焊原理與溫度曲線:
從溫度曲線(見圖1)分析回流焊的原理:當PCB進入升溫區(干燥區)時,焊錫膏中的溶劑、氣體蒸發掉,同時焊錫膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳,焊錫膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離;PCB進入保溫區時,使PCB和元器件得到充分的預熱,以防PCB突然進入焊接區升溫過快而損壞PCB和元器件;當PCB進入焊接區時,溫度迅速上升使焊錫膏達到熔化狀態,液態焊錫對PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點;PCB進入冷卻區,使焊點凝固,完成整個回流焊。
溫度曲線是保證焊接質量的關鍵,實際溫度曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應基本一致。160℃前的升溫速度控制在1℃/s~2℃/s,如果升溫斜率速度太快,一方面使元器件及PCB受熱太快,易損壞元器件,易造成PCB變形;另一方面,焊錫膏中的溶劑揮發速度太快,容易濺出金屬成分,產生焊錫球。峰值溫度一般設定在比焊錫膏熔化溫度高20℃~40℃左右(例如Sn63/Pb37焊錫膏的熔點為183℃,峰值溫度應設置在205℃~230℃左右),回(再)流時間為10s~60s,峰值溫度低或回(再)流時間短,會使焊接不充分,嚴重時會造成焊錫膏不熔;峰值溫度過高或回(再)流時間長,造成金屬粉末氧化,影響焊接質量,甚至損壞元器件和PCB。
根據回流焊溫度曲線及回流原理,目前市場上的回流焊機一般為簡易四溫區回流焊機,還有大型的六、八甚至十二溫區的回流焊機,而型號為QHL320A的回流焊機采用20段可編程溫度控制,相當于20溫區回流焊機,這樣將回流溫度曲線細分,進而控溫更精確,更加擬合理想的回流溫度曲線,達到完美焊接。
良好的焊接質量從何保障?QHL320A回流焊機除了在控制上完全符合回流焊的溫度曲線以外,同時也可以使用戶真正了解回流焊接的原理。QHL320A回流焊機具有大尺寸透明視窗的功能,用戶可通過透明視窗對整個焊接過程進行全程控制,同時可觀察焊錫膏在整個焊接過程中的變化狀態,易于發現焊接過程中出現的問題,通過參數調整加以改善,從而保證良好的焊接質量。同時QHL320A回流焊機為小型臺式回流焊機,采用全靜止焊接,有效的防止了大型多溫區回流焊機履帶式傳送所產生的微小振動,此振動有可能在焊接區焊錫膏熔化的流動狀態下對微小間距的IC(如間距≤0.5mm)和元件(如0603、0402和0201等)的焊接產生影響,導致元器件的漂移、錫珠、錫橋等焊接缺陷,而全靜止焊接則完全避免了以上可能出現的缺陷。
設置回(再)流焊溫度曲線的依據:
1、根據使用焊錫膏的溫度曲線進行設置。不同金屬含量的焊錫膏有不同的溫度曲線,應按照焊錫膏生產廠商提供的溫度曲線進行設置具體產品的回(再)流焊溫度曲線;
2、根據PCB的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小等;
3、根據表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無bga、CSP等特殊元器件進行設置。
4、根據設備的具體情況,例如:加熱區的長度、加熱源的材料、回(再)流焊爐的構造和熱傳導方式等因素進行設置。
熱風回流焊機和紅外回流焊機有很大區別:紅外回流焊機主要是輻射傳導為主,其優點是熱效率高,溫度陡度大,雙面焊接時PCB上、下溫度易控制;其缺點是溫度不均勻,在同一塊PCB上由于器件的顏色、材料和大小不同,其溫度就不同,為了使深顏色器件周圍的焊點的大體積元器件達到焊接溫度,必須提高焊接溫度。熱風回流焊機主要是對流傳導為主,其優點是溫度均勻、焊接質量好;缺點是PCB上、下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制。
集熱風回流焊和紅外回流焊各自的優點和大型回流焊機的技術和優點,中國航空工業第一集團北京青云創新科技發展有限公司推出了采用紅外加熱與強制熱風循環結合方式的QHL320A—SMT小型精密臺式回流焊機。集合公司強大的軍用航空技術實力,八年的專業研究、開發和生產工藝經驗,自主研發生產適合各類企業、科研院所的研發、中小批量生產使用的小型全套完整SMT貼裝、焊接設備:SMT小型精密臺式回流焊機系列(●QHL320經典型●QHL320A增強型●QHL360無鉛型),履帶在線式回流焊機,手動絲印臺,防靜電真空吸筆,精密IC貼放臺,元件架等。另有bga定位貼裝系統,半自動貼片機,高精密絲印臺,半自動點膠機,溫度測試儀,電子保溫箱(存放焊錫膏用),放大鏡等輔助設備。