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各種類型回流焊設(shè)備介紹
發(fā)布時(shí)間：
2023-05-17 12:56
來(lái)源：
由于電子產(chǎn)品的小型化，出現(xiàn)了片狀元件，傳統(tǒng)的焊接方法已經(jīng)不能滿足需要。首先，混合集成電路的組裝采用回流焊工藝，需要組裝焊接的元器件多為片式電容、片式電感、貼裝晶體管和二極管。隨著SMT技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的SMC元件和SMD器件。回流焊工藝技術(shù)和設(shè)備作為SMT技術(shù)的一部分，也得到相應(yīng)的發(fā)展，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。但是回流焊技術(shù)圍繞裝備的改進(jìn)經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段。
1.熱板，推板傳導(dǎo)回流焊
這種回流焊爐是由傳送帶或推板下面的熱源加熱，基板上的元器件是通過(guò)熱傳導(dǎo)加熱的。它用于陶瓷(Al2O3)基板厚膜電路的單面組裝。陶瓷襯底只有附著在傳送帶上才能獲得足夠的熱量。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。我國(guó)一些厚膜電路廠在80年代初引進(jìn)了這種設(shè)備。
2.紅外輻射回流焊
這些回流焊爐中的大多數(shù)是傳送帶，但是傳送帶僅用于支撐和傳送襯底。它們的加熱方式以紅外熱源為主，爐內(nèi)溫度均勻，網(wǎng)孔比前者大，適用于回流焊雙面組裝基板的聯(lián)合加熱。這種回流焊 furnace可以說(shuō)是回流焊 furnace的基本型。在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛，價(jià)格相對(duì)便宜。
3.紅外加熱風(fēng)回流焊
這種回流焊爐是在IR爐的基礎(chǔ)上，加入熱空氣，使?fàn)t內(nèi)溫度更加均勻。單獨(dú)用紅外輻射加熱時(shí)，發(fā)現(xiàn)在同樣的加熱環(huán)境下，不同的材料和顏色吸收的熱量不同，即公式(1)中的Q值不同，得到的溫升δ T也不同。比如IC等SMD的封裝是黑色酚醛或環(huán)氧，而引線是白色金屬。單純加熱時(shí)，引線加熱風(fēng)可使溫度更均勻，克服吸熱差和陰影不良。IR+熱風(fēng)回流焊爐在國(guó)際上已經(jīng)廣泛使用。
4.氮?dú)饣亓骱?/span>
隨著組裝密度的提高和細(xì)間距組裝技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了充氮回流焊工藝和設(shè)備，提高了回流焊的質(zhì)量和良率，成為回流焊的發(fā)展方向。氮?dú)饣亓骱妇哂幸韵聝?yōu)點(diǎn):
(1)防止和減少氧化
(2)改善焊接潤(rùn)濕性，加快潤(rùn)濕速度。
(3)減少焊球的產(chǎn)生，避免橋接，獲得上市焊接質(zhì)量。
獲得良好的焊接質(zhì)量尤為重要。使用活性助焊劑較低的焊膏，還可以提高焊點(diǎn)性能，減少基材變色。但其缺點(diǎn)是成本明顯增加，隨氮?dú)饬吭黾佣黾印．?dāng)你需要在爐內(nèi)達(dá)到1000ppm氧含量和50ppm氧含量時(shí)，對(duì)氮?dú)獾男枨笥刑烊乐畡e。如今，所有焊膏制造商都致力于開(kāi)發(fā)能夠在高氧含量的氣氛中進(jìn)行良好焊接的免洗焊膏，從而減少氮?dú)獾南摹?/span>
對(duì)于將氮?dú)庖牖亓骱福仨氝M(jìn)行成本效益分析。其好處包括產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量改進(jìn)、返工或維修成本降低等。一個(gè)完整的分析往往會(huì)發(fā)現(xiàn)，氮?dú)獾囊氩](méi)有增加最終成本，相反，我們還能從中受益。
目前使用的爐子多為強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)式，這種爐子不容易控制氮?dú)獾南摹Ｓ袔追N方法可以減少氮?dú)獾南暮蜖t子入口和出口的開(kāi)口面積。很重要的一點(diǎn)是用隔斷、卷簾或類似裝置擋住出入口空間不用的部分。另一種方法是利用熱氮層比空氣輕，不易混合的原理，在設(shè)計(jì)爐子時(shí)，使加熱室高于進(jìn)出口。因此，在加熱室中形成了自然的氮層，這減少了氮的補(bǔ)償量并保持了所需的純度。
5.雙面回流焊
雙面PCB一直相當(dāng)受歡迎，而當(dāng)它逐漸越來(lái)越受歡迎的時(shí)候，它變得如此受歡迎，主要是因?yàn)樗鼮樵O(shè)計(jì)師提供了極其良好的靈活空間，從而設(shè)計(jì)出更小、更緊湊、成本更低的產(chǎn)品。到目前為止，雙面板一般都是用回流焊連接上表面(元件表面)，再用波峰焊焊接下表面(引腳表面)。目前一個(gè)趨勢(shì)是趨于雙面回流焊，但是這個(gè)過(guò)程還是存在一些問(wèn)題。在第二次回流焊工藝中，板的大底部元件可能會(huì)脫落，或者底部焊點(diǎn)可能會(huì)部分熔化，導(dǎo)致焊點(diǎn)的可靠性問(wèn)題。
發(fā)現(xiàn)有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)雙面回流焊:一種是用膠水粘上第一面元素，那么當(dāng)它翻過(guò)來(lái)第二次進(jìn)入回流焊時(shí)，元素就會(huì)固定到位而不會(huì)脫落。這種方法很常見(jiàn)，但是需要額外的設(shè)備和操作步驟，增加了成本。第二種方法是使用不同熔點(diǎn)的焊料合金。第一表面由較高熔點(diǎn)的合金制成，第二表面由較低熔點(diǎn)的合金制成。這種方法的問(wèn)題是低熔點(diǎn)合金的選擇可能會(huì)受到最終產(chǎn)品工作溫度的限制，而高熔點(diǎn)合金必須升至回流焊，可能會(huì)對(duì)元器件和PCB本身造成損傷。對(duì)于大多數(shù)元件，焊點(diǎn)處熔融錫的表面張力足以托住底部元件，形成高可靠性的焊點(diǎn)。元件重量與引腳面積的比值是衡量能否成功焊接的標(biāo)準(zhǔn)。通常在設(shè)計(jì)中使用30g/in2。第三種方法是在爐下部吹冷風(fēng)，使PCB底部焊點(diǎn)溫度保持在秒回流焊中的熔點(diǎn)以下。但潛在的問(wèn)題是上表面和下表面的溫差引起內(nèi)應(yīng)力，因此需要有效的措施和工藝來(lái)消除應(yīng)力，提高可靠性。
這些工藝問(wèn)題不是很簡(jiǎn)單。但是它們正在被成功地解決。毫無(wú)疑問(wèn)，在未來(lái)幾年內(nèi)，雙面板的數(shù)量和復(fù)雜程度將會(huì)間歇性地大幅發(fā)展。
6.通孔回流焊
hole 回流焊有時(shí)也稱為分類元素回流焊正在逐漸出現(xiàn)。可以去掉波峰焊環(huán)節(jié)，成為PCB混裝技術(shù)中的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是可以利用通孔插件，在發(fā)揮表面貼裝制造工藝優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，獲得更好的機(jī)械連接強(qiáng)度。為了更大PCB的平整度，所有表面貼裝元件的引腳都不能與焊盤(pán)接觸。同時(shí)，即使引腳和焊盤(pán)可以接觸，PCB提供的機(jī)械強(qiáng)度往往不夠大，在產(chǎn)品的使用過(guò)程中很容易斷裂，成為故障點(diǎn)。
雖然通孔回流焊可以償還，但是在實(shí)際應(yīng)用中還是有幾個(gè)缺點(diǎn)，比如大量的錫膏，會(huì)增加助焊劑冷卻對(duì)機(jī)器的污染程度，所以需要有效的助焊劑殘?jiān)宄b置。還有一點(diǎn)就是很多連接器的設(shè)計(jì)都不是為了承受回流焊的溫度，早期基于直接紅外加熱的爐子已經(jīng)不適合了。這種爐子缺乏有效的傳熱效率，無(wú)法處理同一PCB上具有復(fù)雜幾何外觀的一般表面安裝元件和通孔連接器。只有大容量、高傳熱的強(qiáng)制對(duì)流爐才能實(shí)現(xiàn)通孔回流，這一點(diǎn)已被實(shí)踐證明。剩下的問(wèn)題是如何確保通孔中的焊膏和元件引腳之間的合適的回流焊溫度曲線。隨著工藝和元器件的改進(jìn)，通孔回流焊的使用會(huì)越來(lái)越多。
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