回流焊接工藝與科研生產(chǎn)中的應(yīng)用

1、回流焊接工藝與SMT技術(shù)在科研生產(chǎn)中的應(yīng)用摘要：本文介紹在科研生產(chǎn)中，SMT回流焊接的發(fā)展過(guò)程，工藝技術(shù)及應(yīng)用。真對(duì)研發(fā)及中小批量生產(chǎn)中，SMT生產(chǎn)線的設(shè)備配置及工藝流程。關(guān)鍵詞：表面貼裝技術(shù)（SMT），回流焊接機(jī)（REFLOW OVEN），科研開(kāi)發(fā)（RESEARCH AND DEVELOPMENT）?；亓骱附庸に嚺cSMT技術(shù)在科研生產(chǎn)中的應(yīng)用在上世紀(jì)六十年代微電子產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域里，一個(gè)新的英文字符出現(xiàn)在我們的視野中，那就是SMT。它的中文含義是表面貼裝技術(shù)。此技術(shù)涉及到PCB基板，電子元件，線路設(shè)計(jì)，裝聯(lián)工藝等諸多學(xué)科，是一門(mén)新興的科學(xué)技術(shù)。 我國(guó)從上世紀(jì)八十年代中期開(kāi)始引進(jìn)SMT技術(shù)及其設(shè)備

2、。到九十年代出現(xiàn)大規(guī)模引進(jìn)的趨勢(shì)。到目前為止經(jīng)歷大約三十年的發(fā)展歷程。從當(dāng)初為錄像機(jī)生產(chǎn)，到如今廣泛應(yīng)用在通訊，計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制，家用電器等諸多領(lǐng)域。從功能上來(lái)說(shuō)，由初期的單純大批量焊接加工，發(fā)展到目前的科研開(kāi)發(fā)，教學(xué)培訓(xùn)，中小批量生產(chǎn)等不同層次的需求。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中作為核心設(shè)備之一的回流焊接設(shè)備經(jīng)過(guò)了幾個(gè)不同的發(fā)展階段。在電子元件組裝技術(shù)中，回流焊接設(shè)備起著相當(dāng)重要的作用。它的性能好壞不僅影響著焊接質(zhì)量?jī)?yōu)劣，也最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，因此對(duì)回流焊接設(shè)備及回流焊接工藝的研究就顯得尤為重要。一、 回流焊接設(shè)備的發(fā)展歷程紅外加熱方式的回流焊接技術(shù):在80年代初這種方式較為普遍使用。它具有加熱

3、快，節(jié)能、工作可靠等特點(diǎn)，但由于PCB線路板隨鏈軌處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在不同溫區(qū)內(nèi)對(duì)輻射熱吸收率有很大差異，造成PCB線路板的溫度不均勻。因此逐步淘汰了此種技術(shù)形式。全熱風(fēng)回流焊接技術(shù):到90年代全熱風(fēng)回流焊接技術(shù)逐步開(kāi)始使用。它是一種通過(guò)對(duì)流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機(jī)來(lái)迫使氣流循環(huán)。從而實(shí)現(xiàn)回流焊接的設(shè)備,PCB線路板隨鏈軌運(yùn)動(dòng)時(shí)克服回流焊接的溫度不均勻等不足之處。但它為確保循環(huán),氣流必須具有一定壓力。這樣在一定程度上造成PCB的抖動(dòng)和元件錯(cuò)位。紅外熱風(fēng)回流焊接技術(shù):到90年代末期，紅外熱風(fēng)回流焊接技術(shù)開(kāi)始出現(xiàn)。它結(jié)合紅外與熱風(fēng)各自的特點(diǎn)，而研制的一種紅外加熱與熱風(fēng)循環(huán)方式。即采用紅外加熱PCB線路板、

4、熱風(fēng)循環(huán)來(lái)均勻工作區(qū)的溫度，這類設(shè)備充分利用紅外線穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，熱效率高，節(jié)電，使用時(shí)有效克服了紅外回流焊接的溫度不均和遮蔽效應(yīng)，并彌補(bǔ)熱風(fēng)回流焊接對(duì)氣流要求過(guò)快而造成的不良影響。二、 回流焊接工藝溫度曲線無(wú)論回流焊接設(shè)備如何設(shè)計(jì)，有一條最基本的要求，那就是設(shè)備在焊接過(guò)程中。焊接溫度必須符合回流焊接工藝要求的溫度曲線。回流焊接工藝要求的典型溫度曲線預(yù)熱段：該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱以達(dá)到第二個(gè)特定目標(biāo)，在此過(guò)程中通常溫度速率為13/s。需時(shí)2040/S。保溫段：該過(guò)程是指溫度從140160。主要目的是使PCB元件的溫度趨于均勻，并保證焊膏中的助焊劑得到充分予熔化。此階段需要8015

5、0s回流段此階段主要目的是使焊膏快速熔化，并將元件焊接于PCB板上，在此階段的回流不能過(guò)長(zhǎng)一般溫度時(shí)向3050 s 。溫度升為3 /s，峰值溫度一般為210230，峰值時(shí)間為1020 s，不同焊膏它的熔點(diǎn)溫度不同，如63sn/37pb為183，62sn/36pb/2Ag為179。因此在設(shè)定參數(shù)時(shí)要考慮到焊膏的性能。冷卻段：在此階段應(yīng)該盡可能快的速度來(lái)進(jìn)行降溫冷卻，這樣將有助于得到明亮的焊點(diǎn)。冷卻速率為23/s,一般要求冷卻至100以下。三、 研發(fā)與中小批量生產(chǎn)時(shí)難點(diǎn)與對(duì)策到21世紀(jì)SMT技術(shù)逐步向科研方向滲透，在當(dāng)今電子產(chǎn)品更新的周期越來(lái)越短，以計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?yàn)槔龔耐度胧袌?chǎng)到新產(chǎn)品替代其周期一般為

6、6個(gè)月。因此在科研和中小批量生產(chǎn)中就要一種新型設(shè)備既要符合SMT工藝要求又要滿足研發(fā)和中小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，即品種類別多，批量小，工藝要求嚴(yán)格，時(shí)間要求短。但是我國(guó)從80年代到90年代末，SMT設(shè)備都為滿足大批量生產(chǎn)加工而引進(jìn)。如果用此類設(shè)備來(lái)用于科研生產(chǎn)就會(huì)出現(xiàn)投資金額巨大，使用維護(hù)費(fèi)用高，費(fèi)時(shí)，費(fèi)力生產(chǎn)周期長(zhǎng)，因此根本無(wú)法滿足科研需求。到2000年，北京安宏訊科技以航天技術(shù)為基礎(chǔ)獨(dú)立研發(fā)一套專門(mén)為科研及中小批量生產(chǎn)的回流焊接設(shè)備，此設(shè)備為SMD2000系列表面貼片焊接設(shè)備。其充分研究了科研生產(chǎn)與中小批量線路板貼片焊接加工中普遍存在品種多，批量小，焊接精度高，時(shí)間要求快的特點(diǎn)，可焊接BGA,Q

7、FP,PLCC,0603等所有表貼元件。適合中小批量線路板貼片焊接加工，企事業(yè)研究所研發(fā)貼片焊接加工，SMD-2000貼片焊接生產(chǎn)線設(shè)備配置圖1：焊膏印刷臺(tái) 2：觀測(cè)放大鏡 3：焊膏保存冰箱4 ：SMD-TP手動(dòng)貼片機(jī)5：SMD-2000A表面貼片焊接機(jī)PCB線路板回流焊接工藝流程圖四各設(shè)備的功能及操作示意圖:焊膏印刷臺(tái)：通過(guò)金屬網(wǎng)板將焊錫膏漏印到PCB線路板上。觀測(cè)放大鏡：用于檢查焊錫膏漏印及貼片，IC芯片焊接質(zhì)量情況。焊膏保存冰箱：用于焊錫膏低溫冷藏。SMD-TP手動(dòng)貼片機(jī)：將IC芯片準(zhǔn)確擺放在印有焊錫膏的PCB線路板上。SMD-2000A表面貼片焊接機(jī)：將擺放有IC芯片的PCB線路板放入

8、表面貼片焊接機(jī)的工作臺(tái)內(nèi)進(jìn)行回流焊接。五SMD-2000回流焊接的技術(shù)特點(diǎn)加熱方式：采用先進(jìn)紅外熱風(fēng)加熱模式淘汰鏈軌輸送PCB板形式，使PCB板在焊接時(shí)始終處于靜止?fàn)顟B(tài)下完成全部回流焊接過(guò)程，避免由于運(yùn)動(dòng)而造成的焊接錯(cuò)位缺陷。采用工作區(qū)整體控溫模式，使用模糊數(shù)學(xué)控制原理，使得PCB板焊接溫度曲線達(dá)到焊接工藝曲線要求，從而確保產(chǎn)品質(zhì)量要求。先進(jìn)的顯示技術(shù)，使得回流焊接工藝曲線通過(guò)設(shè)備的液晶屏動(dòng)態(tài)顯示出來(lái)。根據(jù)不同的焊膏和PCB板情況可靈活修改回流焊接工藝參數(shù)，最終焊接出高質(zhì)量產(chǎn)品。SMD-2000系列回流焊接設(shè)備配有RS232接口及上層管理軟件，通過(guò)PC機(jī)可以將每次的回流焊接工藝曲線，設(shè)定參數(shù)，焊接時(shí)間記錄并存儲(chǔ)到PC機(jī)中，隨時(shí)可以查閱，打印有關(guān)工藝焊接資料。各參數(shù)及參數(shù)含義 液 晶 屏 設(shè) 置 狀 態(tài)1