SMT混裝時(shí)用再流焊替代波峰焊的調(diào)研和初步試驗(yàn)

　　smt混裝工藝中采用再流焊替代波峰焊是當(dāng)前SMT工藝技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)之一。本文敘述了對(duì)該工藝的調(diào)研和初步試驗(yàn)的情況，并做了工藝試驗(yàn)小結(jié)。由于該工藝剛剛開始研究，還不成熟，在這次研討會(huì)上提出來與同行們研討。

　　二、用純?cè)倭骱腹に嚵鞒痰奶攸c(diǎn)

　　1. 這種工藝流程用一次或兩次再流焊(再流焊2和再流焊3)替代波峰焊。

　　2. 優(yōu)點(diǎn)(與波峰焊相比)：(1)可靠性高，焊接質(zhì)量好。(2)虛焊、橋接等焊接缺陷少，修板的工作量減少。(3)PCB板面干凈，外觀明顯比波峰焊好。 (4)簡化了工序。省去了點(diǎn)(或印刷)貼片膠工序、波峰焊工序、清洗工序。由于省去了以上工序，使操作和管理 都簡化了。在同一產(chǎn)品中使用的材料和設(shè)備越少越好管理。而且再流焊爐的操作比波峰機(jī)的操作簡便得多。(5)降低成本，增加效益。采用此工藝后，免去了波峰焊設(shè)備和清洗設(shè)備、波峰焊清洗廠房、波峰焊和清洗工作人員以及大量的波峰焊標(biāo)材料和清洗劑材料。雖免清洗焊膏的價(jià)格略高于非免清洗焊膏的價(jià)格，總起來看可大大降低成本，增加效益。

　　三、SMT混裝時(shí)用再流焊替代波峰焊的應(yīng)用清況

　　1.　此技術(shù)目前主要應(yīng)用在彩電高頻頭(電子調(diào)諧器)的生產(chǎn)中。

　　2. 目前在日本ALPS、SONY等公司已獲得成功并已在電調(diào)行業(yè)中廣泛推廣。改革后焊接質(zhì)量和可靠性都明顯提高。

　　3. 我國上海現(xiàn)代科技開發(fā)公司仿造了SONY的立體針管式印刷機(jī)。此工藝已經(jīng)應(yīng)用在國內(nèi)以下幾個(gè)調(diào)諧器生產(chǎn)廠：(也獲得了很好的效益)。 (1) 無錫無線電六廠。 (2)上海金陵無線電廠。 (3)成都8800>廠。 (4)重慶測試儀器廠。(5)深圳東莞調(diào)諧器廠。

　　四、SMT混裝時(shí)用再流焊替代波峰焊的工藝試驗(yàn)情況

　　1.　試樣和材料：(1)試樣1：在 80mmX236mm的印制板上有20個(gè)插座、70個(gè)電阻器、42個(gè)陶瓷電容器、1個(gè)電阻排、4個(gè)鉭電容、32個(gè)滌綸電容。 (2)試樣2：在63mmX190mm的印制板上有3個(gè)插座、6個(gè)國產(chǎn)塑封組件、5個(gè)三極管、2個(gè)二極管、12個(gè)電阻器、5個(gè)陶瓷電容器、2個(gè)二極管、 4個(gè)鋁電解電容器。 (3) 采用北京有色金屬加工廠的55-2063Sn/Pb焊點(diǎn)。

　　2. 試驗(yàn)方法： (1)首先試驗(yàn)分立元器件能否經(jīng)得起再流焊爐的溫度沖擊;試驗(yàn)時(shí)把再流焊爐焊接區(qū)下面的溫度盡量調(diào)低，把焊接區(qū)下面的溫度盡量調(diào)高。干燥和預(yù)熱區(qū)溫度也要 適當(dāng)調(diào)低上些。找出一個(gè)既能使THC的引腳與PCB焊盤分焊接，又能保證不損壞THC本身質(zhì)量的最佳溫度曲線。 (2) 施加焊膏(用三種方法做試驗(yàn))： a.　在THC元件面(A面)印刷焊膏。(采用0.5mm厚的銅模版) b.在焊接面(B面)印刷焊膏。(采用0.5mm厚的銅模版) c.　 在THC元件面用點(diǎn)焊膏機(jī)施加焊膏。(采用手動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)) 焊膏量分析： 根據(jù)插裝元件(THC)除了有PCB上、下焊盤外，還有PCB厚度方向的過孔需要填滿焊錫，而且元件引腳與PCB兩面焊盤的交接處還要形成半月形的焊點(diǎn)， 因此需要的焊膏量比表面貼裝的SMC/SMD要多許多。估計(jì)大約是SMC/SMD的3-4倍左右(焊膏量與PCB插孔直徑、插孔的焊盤大小有關(guān)---成正比關(guān)系) 根據(jù)以上分析，采用印刷工藝時(shí)，需要加工0.5—0.8mm厚的模板。由于加工厚模版有困難，因此我們加工了0.5mm厚的銅模版作為試驗(yàn)板。 采用點(diǎn)焊膏工藝時(shí)，也要掌握好適當(dāng)多的焊膏量。 (3)插裝成形好的THC(短插) 將試樣1分為兩種密度進(jìn)行插裝： a.把所有的THC都插滿。 b.只插1/4的THC元件。 (4) 再流焊(用K6025紅外再流爐) 分析用再流焊爐焊接THC與SMC/SMD的不同要求： a.SMC/SMD再流焊時(shí)，元件面和焊接面都在爐子上面，由于SMC/SMD設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮到元件面和焊接面在同一面，外封裝材料都能經(jīng)得住再流焊熱沖 擊。因此爐子上面需要高溫，需要把爐子下面的溫度調(diào)低(特別是雙面焊時(shí))。 b.THC再流焊時(shí)的情況與SMC/SMD不同—元件面在上面，焊接面在下面，由于THC設(shè)計(jì)時(shí)是按照傳統(tǒng)手工焊和波峰焊考慮的，元件面和焊接面在PCB 的兩面，有些元器件的外封裝材料不經(jīng)受高溫沖擊，因此爐子下面(焊接面)的溫度調(diào)低。根據(jù)以上分析，調(diào)整再流焊溫度曲線。找出既能保證PCB下面焊點(diǎn)質(zhì)量，又能使PCB上面的分立元器件不變色、不變形的最佳溫度和速度。

　　3. 試驗(yàn)結(jié)果：設(shè)定溫度實(shí)際溫度 1區(qū)溫度：2000℃　 2000℃+50℃ 2區(qū)溫度：2800℃　2800℃+50℃ 3區(qū)溫度：300℃　2920℃+50℃ 4區(qū)溫度：5500℃ 5500℃+50℃ 傳送帶速度：35cm/min 注：設(shè)定溫度和實(shí)際溫度均為紅外再流焊爐發(fā)熱板的溫度。 (1) 焊點(diǎn)檢查結(jié)果(用5倍放大鏡檢查)： a.對(duì)于粗引線的鉭電容和粗引線的電阻器，焊點(diǎn)完全合格。由于引線與插孔的間隙小，PCB焊接面的焊點(diǎn)不飽滿，焊錫沒有從通孔爬到PCB上面的焊盤上。 b.　對(duì)于細(xì)引線的電阻器、電阻排和插座的焊點(diǎn)不飽滿。由于引線與插孔的間隙大，插孔中需要填充的焊錫量多，因此PCB焊接面的焊點(diǎn)不飽滿，焊錫沒有從通 孔爬到PCB上面的焊盤上。 c.插滿THC的試樣1：在PCB四周和元件稀疏的部位焊膏已融化，焊點(diǎn)光亮;元件體較大的鉭電容焊接面的焊膏已熔化，而在元件面插孔上面焊盤上的焊膏還 沒有充分融化，而在元件面插孔上面焊膏還沒有充分融化;在PCB中間元件密集處，焊接面和元件面焊盤上的焊膏都沒有融化。 d.只插1/4THC的試樣 1：在PCB上、下兩面所有的THC焊盤上的焊膏完全融化，焊點(diǎn)光亮。 (2) PCB元件面(A面)分立元器件的情況 a.試樣1上所有的分立元器件(有電阻器、電阻排、陶瓷電容器和插座)，包括所有插座都沒有變形和明顯的變色現(xiàn)象。其中有一個(gè)鉭電容器表面顏色變深。根據(jù) 分析，電容外表面涂敷層是絕緣清漆，絕緣清漆在不同的溫度下烘烤，其顏色就不同，估計(jì)不會(huì)影響其性能。 b. 試樣2上4個(gè)鋁電解電容經(jīng)過兩次再流焊爐，其中一個(gè)脫落、一個(gè)開裂。說明鋁電解電容不能進(jìn)行再流焊工藝。在PCB上的3個(gè)國產(chǎn)塑封器件經(jīng)過兩次再流焊，頂部變形、起泡。說明某些國產(chǎn)塑料封器件也不能進(jìn)行再流焊工藝。

　　四、SMT混裝時(shí)采用再流焊替代波峰焊工藝試驗(yàn)小結(jié)

　　1. SMT混裝時(shí)采用再流替代波峰焊工藝的適用范圍 經(jīng)初步調(diào)研和試驗(yàn)，此工藝確實(shí)有很多優(yōu)點(diǎn)，但不是所的SMT混裝形式都能采用此工藝。(1)此工藝只適合貼裝為主、插裝為輔(大部分SMC/SMD,少量 THC)的產(chǎn)品。因?yàn)榇斯に囍械腡HC需短插，這樣元件成形、插裝的工作量就增加了。(2)這種工藝要求THC的外包封裝材料能經(jīng)受再流焊的沖擊(因傳統(tǒng) THC是根據(jù)手工焊和波峰焊的工藝要求設(shè)計(jì)的，對(duì)元器件的外封裝材料沒有特殊要求)。 經(jīng)試驗(yàn)證明：以下情況元器件不能采用此工藝：鋁電解電容、國產(chǎn)塑料封器件等。

　　2.設(shè)備方面的特殊要求 (1)印刷設(shè)備：雙面混裝時(shí)，因?yàn)樵赥HC元件面已經(jīng)有焊接好的SMC/SMD，因此不能用平面模版印刷焊膏，需要用特殊的立體式管狀印刷機(jī)或點(diǎn)焊膏機(jī)施 加焊膏。(2)再流焊設(shè)備：由于我所現(xiàn)有的K6025紅外再流焊爐1區(qū)和2區(qū)的溫度控制不能上、下分別控制。雖然焊接區(qū)3區(qū)在上面，4區(qū)在下面，可以把3 區(qū)溫度盡量調(diào)低，但1區(qū)、2區(qū)上面的溫度調(diào)不下來。爐子已調(diào)到極限溫度，但仍然有個(gè)別元件封裝材料的顏色變深。另外從插滿THC的試樣1的焊接結(jié)果充分證 明了紅外爐的溫度很不均勻。根據(jù)以上試驗(yàn)證明： a. 焊接THC時(shí)，再流焊爐必須具備整個(gè)爐子的各溫區(qū)都能上、下獨(dú)立控制溫度的功能。這是由于用再流焊爐焊接THC與焊接SMC/SMD時(shí)的不同情況而決定的。 b.必須選擇爐溫比較均勻的熱風(fēng)爐或熱風(fēng)+遠(yuǎn)紅外爐。

　　3. 工藝方面的特殊要求 (1)焊接THC的焊膏量比SMC/SMD的焊膏量多3-4倍。 (2)施加焊膏的方法： a.單面混裝時(shí)可采用模版印刷、管狀印刷機(jī)印刷或點(diǎn)焊膏機(jī)滴涂。 b.雙面混裝時(shí)，因?yàn)樵赥HC元件面已經(jīng)有焊接好的SMC/SMD，因此不能用平面模版印刷焊膏，需要用特殊的立體式管狀印刷或點(diǎn)焊膏機(jī)施加焊膏 。 (3)對(duì)THC的焊盤設(shè)計(jì)的特殊要求： THC插孔直徑和插孔兩面盤的大小直接關(guān)系到焊盤的需求量。因此焊盤設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)每個(gè)元件的引出腳進(jìn)行測量。 a.需要根據(jù)引出腳的直徑設(shè)計(jì)插孔直徑，孔徑不能太大。 b.插孔兩面的焊盤也不能太大。(4)必須采用短插，元件成形時(shí)引腳不能過長。由于焊膏融化時(shí)表面張力作用，元件引腳周圍也要被鍍上一層焊錫。 (5)再流焊爐的溫度曲線要根據(jù)THC的具體情況進(jìn)行調(diào)整。爐子上面的溫度要盡量調(diào)低，爐子下面的溫度應(yīng)適上面的分立元器件不被損壞的最佳溫度和速度。 (6)如果PCB上有鋁電解電容、國產(chǎn)塑封器件應(yīng)采用后附的方法來解決。