|
|
|
|
回流焊(hàn)是將表(biǎo)麵貼(tiē)裝(zhuāng)元件(jiàn)連(lián)接(jiē)到印刷電路板(PCB)的(dí)最(zuì)廣泛使用(yòng)的方法(fǎ)。 該工藝(yì)的目(mù)的(dí)是(shì)通過(guò)首(shǒu)先預(yù)熱元件(jiàn)/ PCB /焊膏然後熔(róng)化焊(hàn)料(liào)而(ér)不(bù)會由於過熱而(ér)損(sǔn)壞(huài)來(lái)形成(chéng)可接(jiē)受的焊點(diǎn)。
導致(zhì)有(yǒu)效(xiào)回流焊(hàn)接過程的關(guān)鍵(jiàn)因(yīn)素(sù)如(rú)下: -
1. 合適(shì)的機(jī)器
2. 可(kě)接受(shòu)的(dí)回流曲(qū)綫
3. PCB /元(yuán)件占(zhān)位麵(miàn)積設計(jì)
4. 使(shǐ)用精心設計的(dí)模板小心(xīn)地(dì)印刷(shuā)PCB
5. 表麵貼(tiē)裝元(yuán)件的重(zhòng)復(fù)放置
6. 質(zhì)量(liáng)好(hǎo)的PCB,元(yuán)件和(hé)焊膏
| |
|
·
合適的機(jī)器
· 根(gēn)據要加工的PCB組件的(dí)所需綫速度和(hé)設計(jì)/材(cái)料,可提供各種類(lèi)型(xíng)的回(huí)流(liú)焊機。 選定(dìng)的(dí)烤箱(xiāng)需(xū)要具有(yǒu)合適(shì)的(dí)尺寸(cùn)來處(chǔ)理(lǐ)拾放(fàng)設(shè)備的生產速(sù)率(shuài)。
綫(xiàn)速度可以(yǐ)如下計算(suàn): -
綫(xiàn)速(sù)度(dù)(最小)= 每(měi)分(fēn)鐘板(bǎn)數×每(měi)塊板(bǎn)的(dí)長度
負載(zǎi)係(xì)數(板(bǎn)間距)
考(kǎo)慮過(guò)程(chéng)的(dí)可重復性(xìng)非常(cháng)重要,因此'負(fù)載係數'通(tōng)常(cháng)由(yóu)機床製(zhì)造商指定(dìng),計(jì)算如(rú)下: -
為(wéi)了(liǎo)能(néng)夠(gòu)選(xuǎn)擇(zé)正確尺(chǐ)寸的(dí)回(huí)流爐(lú),處理速度(下麵定義)必須大於(yú)計(jì)算出(chū)的(dí)最小綫速度。
處理(lǐ)速度(dù)= 烘(hōng)箱加熱長度(dù)
處理(lǐ)停(tíng)留時(shí)間
以下是計算以確定正(zhèng)確的烤(kǎo)箱尺寸的示(shì)例: -
SMT裝(zhuāng)配商(shāng)希望以每(měi)小(xiǎo)時(shí)180個(gè)的(dí)速(sù)率生(shēng)產8英寸的電路板。 焊(hàn)膏製(zhì)造商(shāng)建(jiàn)議使用(yòng)4分鐘,三(sān)步曲(qū)綫。 我(wǒ)需(xū)要多長時(shí)間在這個吞吐(tǔ)量(liáng)下處理電路板?
每分(fēn)鐘(zhōng)板數= 3(180 /小時(shí))
每塊板的長度= 8英寸(cùn)
負(fù)載(zǎi)係(xì)數(shù)= 0.8(兩(liǎng)塊電(diàn)路(lù)板之(zhī)間有(yǒu)2英(yīng)寸(cùn)的空間(jiān))
處理停留(liú)時間(jiān)= 4分鐘
計(jì)算綫速度: (3板(bǎn)/分鐘(zhōng))x(8英寸(cùn)/板)
0.8
綫(xiàn)速度(dù)= 30英寸(cùn)/分(fēn)鐘(zhōng)
因(yīn)此,回(huí)流焊(hàn)爐必須具有至少每分鐘(zhōng)30英寸的(dí)處(chǔ)理(lǐ)速度。
用過(guò)程速(sù)度方程確(què)定(dìng)烤(kǎo)箱(xiāng)加熱長度:
30英寸/分鐘(zhōng)= 烘(hōng)箱加(jiā)熱長度
4分(fēn)鐘(zhōng)
烤(kǎo)箱加(jiā)熱長度= 120英寸(10英(yīng)尺)
請注意(yì),烤(kǎo)箱(xiāng)的(dí)總(zǒng)長(cháng)度將(jiāng)超過10英(yīng)尺,包括冷(lěng)卻(què)部分和(hé)傳(chuán)送(sòng)帶裝(zhuāng)載(zǎi)部(bù)分。 計(jì)算(suàn)是(shì)用於(yú)加熱(rè)長度 - 不是整(zhěng)體烤箱(xiāng)長(cháng)度。
PCB組(zǔ)件的設計(jì)將(jiāng)影(yǐng)響(xiǎng)機器(qì)的選擇(zé)以(yǐ)及規範中(zhōng)添加(jiā)的(dí)選項。 通常(cháng)可(kě)用(yòng)的機器選項如(rú)下(xià): -
1.輸送機(jī)類型 - 可以選(xuǎn)擇帶有(yǒu)網(wǎng)狀輸送機的機(jī)器,但通常(cháng)指定邊緣(yuán)輸(shū)送機(jī)以(yǐ)使(shǐ)烘(hōng)箱(xiāng)能(néng)夠(gòu)在(zài)綫工作(zuò)並(bìng)且能夠處(chǔ)理(lǐ)雙麵(miàn)組件(jiàn)。 除邊緣輸送(sòng)機外,通常還包括一個(gè)中心(xīn)板支撐,以(yǐ)在(zài)回(huí)流(liú)焊(hàn)過(guò)程(chéng)中阻止PCB下(xià)垂 - 見(jiàn)下文(wén)。 當使(shǐ)用(yòng)邊(biān)緣輸送(sòng)機(jī)係統(tǒng)處理(lǐ)雙麵(miàn)組件(jiàn)時,必須注意不要(yào)幹擾(rǎo)底麵上的(dí)組件。
| | |

2.對流風扇速度的閉環控(kòng)製 - 有些表麵貼裝封裝如SOD323(見(jiàn)插件),其接(jiē)觸(chù)麵積與(yǔ)質量(liáng)比較小,在回流(liú)過程中易(yì)受幹(gān)擾。 傳統風(fēng)扇的閉環速度(dù)控(kòng)製(zhì)是使(shǐ)用此(cǐ)類部件的(dí)組件(jiàn)的推薦選項。
3.傳送帶和中心(xīn)板支撐寬度的(dí)自(zì)動控(kòng)製 - 有(yǒu)些機(jī)器可以手動調(tiáo)整寬度,但如果有多(duō)種(zhǒng)不同的組件需要使用不同的PCB寬(kuān)度(dù)進行(háng)處(chǔ)理,則建議(yì)使用此選項(xiàng)以保(bǎo)持一致(zhì)的過程。
· 可接受(shòu)的回流曲綫
· 為(wéi)了(liǎo)創建可接受的(dí)回流曲綫(xiàn),每個組(zǔ)件(jiàn)都需要單獨(dú)考慮,因為有許多(duō)不(bù)同的方麵(miàn)會影響回流爐(lú)的編程。 諸(zhū)如以下因素:
1. 錫(xī)膏(gāo)的類型(xíng)
2. PCB材料
3. PCB厚度(dù)
4. 層數(shù)
5. PCB內(nèi)的銅量
6.表(biǎo)麵安(ān)裝組件的數(shù)量(liáng)
7. 表(biǎo)麵安裝(zhuāng)組(zǔ)件的類型(xíng)
14.
| |
|
為了創建(jiàn)回(huí)流(liú)曲綫(xiàn),將熱(rè)電偶(ǒu)連(lián)接(jiē)到(dào)多(duō)個位(wèi)置的樣(yàng)品組(zǔ)件(jiàn)(通常使(shǐ)用(yòng)高溫焊料)以測(cè)量(liáng)PCB上(shàng)的(dí)溫(wēn)度(dù)範圍。建議(yì)至(zhì)少(shǎo)有一(yī)個(gè)熱電偶(ǒu)位於(yú)印刷(shuā)電(diàn)路板邊緣的(dí)焊(hàn)盤上,一個熱電(diàn)偶(ǒu)位(wèi)於印刷(shuā)電路(lù)板中間的(dí)焊盤上。 理想情況下,應(yīng)使用(yòng)更(gēng)多(duō)的熱電偶(ǒu)來測(cè)量PCB上的全(quán)部(bù)溫度(dù)範(fàn)圍 - 稱為(wéi)“Delta T”。
在典(diǎn)型的(dí)回流焊接過程中,通常有四個階(jiē)段 - 預(yù)熱,浸(jìn)泡,回流和冷卻。 主要(yào)目標是將(jiāng)足夠的熱(rè)量(liáng)傳遞到組件中,以(yǐ)熔(róng)化焊料(liào)並形成(chéng)焊(hàn)點而不會(huì)對(duì)元(yuán)件或PCB造(zào)成任(rèn)何損壞。
預熱 - 在此階段(duàn),組件,PCB和(hé)焊料(liào)全(quán)部(bù)加熱到指(zhǐ)定的(dí)浸(jìn)泡(pào)或保(bǎo)溫溫度,注(zhù)意不要過(guò)快加熱(通(tōng)常不超過(guò)2ºC/秒(miǎo) - 檢(jiǎn)查焊膏數據表)。 加熱(rè)過快(kuài)可能導致(zhì)組件缺陷(xiàn),如組件開裂和(hé)焊膏飛(fēi)濺(jiàn),從而在回(huí)流(liú)期間(jiān)導致焊(hàn)球。
| |
|
浸(jìn)泡 - 此(cǐ)階段的目(mù)的(dí)是確保所有(yǒu)組件在進入回流階段之前(qián)達(dá)到所(suǒ)需(xū)溫度。 取(qǔ)決(jué)於組(zǔ)件的“質(zhì)量差異”和組件(jiàn)類(lèi)型,浸(jìn)泡(pào)通常持(chí)續(xù)60到120秒。 浸(jìn)泡(pào)階段(duàn)傳(chuán)熱(rè)效率越高,需要的(dí)時(shí)間(jiān)就越少。
回(huí)流(liú)焊(hàn) - 這(zhè)是回流(liú)爐(lú)內的溫度升(shēng)高到錫膏熔(róng)點(diǎn)以(yǐ)上(shàng)導(dǎo)致(zhì)其(qí)形成(chéng)液體的階段(duàn)。 焊料保持(chí)在(zài)其熔(róng)點以上(shàng)(液相綫(xiàn)以(yǐ)上的時間)的(dí)時間(jiān)對(duì)於(yú)確(què)保(bǎo)元件和(hé)PCB之間發生正確(què)的(dí)“潤濕(shī)”很重(zhòng)要。 時間通常為30到(dào)60秒(miǎo),不(bù)應超過(guò)以避(bì)免(miǎn)形(xíng)成脆性(xìng)焊(hàn)點(diǎn)。 在(zài)回(huí)流階段(duàn)控製(zhì)峰值(zhí)溫(wēn)度非(fēi)常(cháng)重要,因為(wéi)一(yī)些(xiē)組(zǔ)件在暴露於(yú)過(guò)熱的(dí)情(qíng)況下可能會失效。
在回(huí)流焊過程(chéng)中使(shǐ)用氮(dàn)氣應考慮到由(yóu)於(yú)含(hán)有強通量焊膏的(dí)趨勢(shì)。 這(zhè)個(gè)問題實(shí)際上(shàng)不(bù)是(shì)在氮氣中(zhōng)回(huí)流的能(néng)力,而(ér)是(shì)在沒有(yǒu)氧(yǎng)氣的情況(kuàng)下(xià)回流的能力。 在氧氣存在(zài)下(xià)加(jiā)熱焊料會(huì)產生氧化(huà)物,這通(tōng)常是不(bù)可焊(hàn)接的表(biǎo)麵(miàn)。
冷卻(què) - 這隻是組(zǔ)件(jiàn)冷(lěng)卻(què)的(dí)階段,但(dàn)重要的是不(bù)要過(guò)快(kuài)冷(lěng)卻組(zǔ)件 - 通常(cháng)推薦(jiàn)的冷(lěng)卻速率不(bù)應(yīng)超過3ºC/秒(miǎo)。
· PCB /元件(jiàn)占(zhān)位麵積(jī)設計(jì)
·

PCB設(shè)計的(dí)許(xǔ)多方(fāng)麵都會影響(xiǎng)組(zǔ)件(jiàn)的回流性(xìng)能。 一(yī)個例子(zǐ)是(shì)連接到(dào)組件(jiàn)占用麵積(jī)的(dí)軌(guǐ)道大小 - 如(rú)果(guǒ)連接(jiē)到組(zǔ)件(jiàn)占用(yòng)麵(miàn)積一(yī)側的軌道大於(yú)另一(yī)側(cè),則(zé)可能(néng)導(dǎo)致熱量不平衡,導致(zhì)該部(bù)件(jiàn)“墓(mù)碑(bēi)”,如(rú)下所示: -
另(lìng)一個例(lì)子是“銅平衡” - 許多PCB設(shè)計(jì)使(shǐ)用大(dà)麵積銅(tóng)區(qū),如(rú)果將PCB放(fàng)入麵(miàn)板(bǎn)以輔(fǔ)助(zhù)製造過(guò)程,則會導致(zhì)銅不平(píng)衡。 這(zhè)可能(néng)會導致(zhì)麵板在回流期間發生翹(qiáo)曲,因(yīn)此(cǐ)推(tuī)薦的解決方(fāng)案是在麵板的廢(fèi)棄區域添加“銅平(píng)衡(héng)”,如下所(suǒ)示(shì): -

有(yǒu)關其他(tā)注(zhù)意事項,請(qǐng)參閱“製造(zào)設(shè)計” 。
·
使用精心(xīn)設計(jì)的(dí)模(mó)板小心地印刷PCB
·
表(biǎo)麵貼裝組裝中較(jiào)早的工藝(yì)步驟對有(yǒu)效的回流(liú)焊接工藝至(zhì)關重(zhòng)要(yào)。 錫(xī)膏印刷工藝是(shì)確(què)保(bǎo)錫膏(gāo)一致沉積(jī)在PCB上(shàng)的(dí)關鍵(jiàn)。 在(zài)這(zhè)個(gè)階(jiē)段的任(rèn)何(hé)錯(cuò)誤(wù)都會(huì)導致(zhì)不(bù)希(xī)望(wàng)的(dí)結果,因(yīn)此需(xū)要對此過程進行完整的控(kòng)製以及(jí)有效的模(mó)板設計 。
·
表(biǎo)麵貼(tiē)裝(zhuāng)元件的重復(fù)放置
·
|
|
組(zǔ)件放置變(biàn)化(huà) |
表麵安裝(zhuāng)元件的(dí)放置必(bì)須是可(kě)重(zhòng)復的,因此(cǐ)需(xū)要一台(tái)可(kě)靠(kào),維護良好(hǎo)的拾放(fàng)機器。 如果(guǒ)組(zǔ)件包沒(méi)有(yǒu)以正(zhèng)確(què)的(dí)方(fāng)式(shì)教(jiào)授,可能會導致機器視(shì)覺係(xì)統(tǒng)不能(néng)以相同(tóng)的方(fāng)式看(kàn)到(dào)每個(gè)部件(jiàn),因(yīn)此會(huì)觀(guān)察(chá)到(dào)位置(zhì)的(dí)變(biàn)化。 這將(jiāng)導(dǎo)致(zhì)回(huí)流(liú)焊(hàn)接過程後的(dí)結果不(bù)一致(zhì)。
所(suǒ)有(yǒu)組件(jiàn)貼片(piàn)機(jī)將具有指定的“貼(tiē)裝(zhuāng)精度(dù)”,例如: -
35um(QFPs)至60um(芯片(piàn))@ 3 sigma
選擇(zé)正確(què)的(dí)噴(pēn)嘴以便(biàn)放置元件(jiàn)類型也很(hěn)重要 - 下麵可以看到(dào)一(yī)係列不同(tóng)的(dí)元(yuán)件放(fàng)置噴(pēn)嘴(zuǐ): -
· 質(zhì)量好的PCB,元件(jiàn)和(hé)焊(hàn)膏
· 過程(chéng)中使(shǐ)用的所有項目的質(zhì)量必須很(hěn)高,因(yīn)為任(rèn)何(hé)質量差(chà)的東(dōng)西都(dū)會(huì)導致(zhì)不良(liáng)結(jié)果。 根據PCB的製(zhì)造工藝及其存(cún)儲方式(shì),PCB的表麵處理可(kě)能導致(zhì)回流焊接過程中(zhōng)的(dí)可焊(hàn)性差(chà)。 下(xià)麵是一個例子(zǐ),當PCB上(shàng)的表麵(miàn)光(guāng)潔度很差時可以看(kàn)到導致被(bèi)稱為(wéi)“黑色(sè)襯墊”的缺陷(xiàn):
| 高品質的(dí)PCB表(biǎo)麵(miàn)處理 | TARNISHED PCB |
以(yǐ)類(lèi)似的方(fāng)式,表麵(miàn)安裝(zhuāng)元件引綫的質量可(kě)能很(hěn)差,這(zhè)取(qǔ)決於製造工藝(yì)和存儲(chǔ)方法(fǎ)。
儲(chǔ)存(cún)和處理會(huì)嚴(yán)重(zhòng)影響焊(hàn)膏(gāo)的(dí)質量(liáng)。 如果(guǒ)使用質量(liáng)差(chà)的(dí)焊(hàn)膏(gāo),結果(guǒ)可能(néng)如下所(suǒ)示: -

結論
深(shēn)圳(zhèn)市(shì)銘(míng)華(huá)航電(diàn)SMT貼片(piàn)加(jiā)工(gōng):確實存(cún)在(zài)每種組件(jiàn)的理想回(huí)流焊曲綫(xiàn)。 回流焊接(jiē)過程可能需要耗費大量時(shí)間(jiān)進行(háng)設置,但對於(yú)確(què)保所有(yǒu)組件(jiàn)都完全(quán)焊接(jiē)而(ér)不(bù)受損壞(huài)至關重要。 由於(yú)可接受(shòu)的溫度(dù)範圍降(jiàng)低(dī)到錫鉛組件,因此(cǐ)在(zài)對無鉛(qiān)組件(jiàn)進(jìn)行分(fēn)析(xī)時更為(wéi)重(zhòng)要。 使(shǐ)用(yòng)精心設(shè)計的(dí)配(pèi)置文(wén)件將(jiāng)產(chǎn)生(shēng)一(yī)個(gè)可重(zhòng)復的(dí)過(guò)程,持(chí)續提(tí)供所需的(dí)結(jié)果(guǒ) - 值得花(huā)費額外的時間和精力。
相關閱(yuè)讀: