00229SMT混裝時用再流焊替代波峰焊的調(diào)研和初步試驗(yàn)

1、smt混裝時用再流焊替代波峰焊的調(diào)研和初步試驗(yàn)摘要： 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)展動態(tài)之一。本文敘述了對該工藝的調(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，在這次研討會上提出來與同行們研討。關(guān)鍵詞 smt、再流焊、波峰焊二、用純再流焊工藝流程的特點(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

2、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。雖免清洗焊膏的價格略高于非免清洗焊膏的價格，總起來看可大大降低成本，增加效益。二、 smt混裝時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?，F(xiàn)代科技開發(fā)公司仿

3、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)以下幾個調(diào)諧器生產(chǎn)廠：（也獲得了很好的效益）。無錫無線電六廠。上海金陵無線電廠。8800廠。重慶測試儀器廠。（5）深圳東莞調(diào)諧器廠。三、 smt混裝時用再流焊替代波峰焊的工藝試驗(yàn)情況 1.試樣和材料：1：在 80mmx236mm的印制板上有 20個插座、 70個電阻器、 42個陶瓷電容器、 1個電阻排、 4個鉭電容、 32個滌綸電容。2：在 63mmx190mm的印制板上有 3 個插座、 6個國產(chǎn)塑封組件、 5個三極管、 2 個二極管、 12個電阻器、 5個陶瓷電容器、 2個二極管、 4個鋁電解電容器。采用北京有色金屬加工廠的 55-206

4、3sn/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。（采用手動點(diǎn)膠機(jī)）焊膏量分析：裝元件（ thc）除了有 pcb上、下焊盤外，還有 pcb厚度方向的過孔

5、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）上分析，采用印刷工藝時，需要加工 0.50.8mm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。焊膏工藝時，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

6、的不同要求：a smc/smd再流焊時，元件面和焊接面都在爐子上面，由于 smc/smd設(shè)計時已經(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）。b thc再流焊時的情況與 smc/smd不同 元件面在上面，焊接面在下面，由于 thc設(shè)計時是按照傳統(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)

7、果：設(shè)定溫度實(shí)際溫度 1區(qū)溫度： 2000c 2000c+50c 2區(qū)溫度： 2800c 2800c+50c 3區(qū)溫度： 3000c 2920c+50c 4區(qū)溫度： 5500c 5500c+50c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

8、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。其中有一個鉭電容器表面顏色變深。根據(jù)分析，電容

9、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，估計不會影響其性能。 b.試樣 2上4個鋁電解電容經(jīng)過兩次再流焊爐，其中一個脫落、一個開裂。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混裝時采用再流焊替代波峰焊工藝試驗(yàn)小結(jié) 1. smt混裝時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。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?thc需短插，這樣元件

10、成形、插裝的工作量就增加了。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)計的，對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，因?yàn)樵?thc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)

11、不下來。爐子已調(diào)到極限溫度，但仍然有個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，再流焊爐必須具備整個爐子的各溫區(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。（見四 .2(2)焊膏量分析）（2）施加焊膏的方法：a單面混裝時可采用模版印刷、管狀印刷機(jī)印刷或點(diǎn)焊膏機(jī)滴涂。b雙面混裝時，因?yàn)樵?thc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thc的焊盤設(shè)計的特殊要求： 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)計時要對每個元件的引出腳進(jìn)行測量。 a.需要根據(jù)引出腳的直徑設(shè)計插孔直徑，孔