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行业新闻
科研生产中无铅回流焊接工艺的应用
日期:2016-08-31

   在20世纪60年代微电子产品生产领域里,SMT一个新的英文字符出现在我们的视野中,它的中文含义是表面贴装技术。涉及到PCB基板、电子元件、线路设计和装联工艺等诸多学科,是一门新兴的科学技术,此技术在科研生产中可谓是大有作为,应用广泛。

---我国从年代中期开始引进SMT及其设备,90年代大规模引进,到目前大约30年的发展历程。SMT当初应用于录像机生产,如今已广泛应用在通信、计算机、自动控制和家用电器等诸多领域,可以毫不夸张的说,只要是电子产品,没有不用到SMT的。只要是电子厂没有不用到SMT设备的。从功能上讲,SMT也已由初期的单纯大批量焊接加工,发展到能够满足科研开发、教学培训和中小批量生产等不同层次的需求。目前,深圳大约有20万家电子厂采用回流焊、波峰焊这些设备,我们可以想象,SMT的应用范围是何等的广泛。

---在这个发展过程中,回流焊接设备经过了几个不同的发展阶段。它的性能好坏不仅影响着焊接质量的优劣,也影响了最终产品的质量和可靠性,因此对回流焊接设备及回流焊接工艺的研究就显得尤为重要。

回流焊接设备的发展历程 ---1 全热风回流焊接技术 ---90年代,全热风回流焊接技术逐步开始使用。它是一种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环,从而实现回流焊接的设备,PCB线路板随链轨运动时克服了回流焊接的温度不均匀等不足之处。但为确保循环,气流必须具有一定压力,这在一定程度上造成了PCB的抖动和元件错位。 ---2 红外加热方式的回流焊接技术 ---在20世纪80年代初,红外加热方式使用较为普遍,它具有加热快、节能和工作可靠等特点。但PCB线路板随链轨处于运动状态,在不同温区内对辐射热吸收率有很大差异,这就造成PCB线路板的温度不均匀,因此这种技术形式被逐步淘汰了。

---3 红外热风回流焊接技术 ---到90年代末期,红外热风回流焊接技术开始出现,它是结合红外与热风各自的特点研制的一种红外加热与热风循环方式。它采用红外加热PCB线路板和热风循环来使工作区的温度均匀。这类设备充分利用红外线穿透力强的特点,热效率高且节电,使用时有效克服了红外回流焊接的温度不均和遮蔽效应,同时弥补了热风回流焊接对气流要求过快而造成的不良影响。

回流焊接工艺温度曲线有一条最基本的要求,就是设备在焊接过程中,焊接温度必须符合回流焊接工艺要求的温度曲线。回流焊接工艺温度曲线分为以下4段。

   预热段 ---预热段的目的是把室温的PCB尽快加热以达到第二个特定目标,在此过程中通常温度速率为1~3℃/s。保温段 ---保温段是指温度从140℃上升到160℃的过程,主要目的是使PCB元件的温度趋于均匀,并保证焊膏中的助焊剂充分熔化,此阶段需要80~150s。 回流段 ---回流段的主要目的是使焊膏快速熔化,并将元件焊接于PCB板上,在此阶段的回流不能过长,一般温度时为30~50s 。温度速率升为3 ℃/s,峰值温度一般为210~230℃,达到峰值的时间为10~20s。不同焊膏的熔点温度不同,如63Sn/37Pb为183℃,而62Sn/36Pb/2Ag为179℃,因此在设定参数时要考虑到焊膏的性能。冷却段 ---在冷却段应该以尽可能快的速度来进行降温冷却,这样将有助于得到明亮的焊点。冷却速率为2~3℃/s,一般要求冷却至100℃以下。

   应用于研发与中小批量生产时的难点与对策 ---21世纪,SMT逐步向科研方向渗透,电子产品更新的周期越来越短,以计算机领域为例,从投入市场到新产品替代其周期一般为6个月。因此就要求有一种新型设备既能符合SMT工艺要求又能满足研发和中小批量生产的特点,即品种类别多、批量小、工艺要求严格且时间短。但是我国从20世纪80年代到90年代末,SMT设备都为满足大批量生产加工而引进。如果此类设备用于科研生产就会出现投资金额巨大、维护费用高、费时、费力和生产周期长的问题,因此根本无法满足科研需求。


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