熱管散熱器的回流焊接

1、熱管散熱器的回流焊接何向陽陜西烽火佰鴻光電科技有限公司摘要：熱管散熱模塊化設計的散熱器，關鍵技術是熱管與散熱片以及路燈底板的焊接，焊接設備采 用回流焊機，根據底板的材料以及散熱片的材料我們通過試驗調節(jié)回流焊的焊接溫度，運送速度等 解決了 LED散熱器的焊接問題，保證焊接質量，更好的控制散熱器質量。關鍵詞：LED，熱管，路燈，回流焊接Reflow soldering heat pipe radiatorHe XiangyangAbstract: The heat pipe radiator cooling modular design, the key technologies of heat

2、pipe and heat sink and lamp base plate welding, welding equipment reflow machine, according to the the backplane material and the heat sink material, we adjust the reflow soldering temperature test,the transport speed to solve the LED heat sink welding problem, ensure the welding quality, better con

3、trol the quality of the radiator.Keywords: LED，Heat pipe, Street light, Reflow soldering0、概述：熱管散熱器的研發(fā)，伴生而來的是熱管散熱器與路燈底板的焊接問題，對于回流焊 接技術是一項挑戰(zhàn)。1、熱管散熱器焊接設計熱管散熱模組化，將熱管散熱組件與燈芯散熱底板(焊點在兩零件接觸面內)焊接 在一起，需要用回流焊接將其焊接在一起。由于現今業(yè)內沒有這種焊接技術，公司決定 有技術部負責此項技術攻關。2、項目調研：我們知道，現有的SMT生產線中回流焊設備主要針對的時元器件在印制板上的焊接， 不適合我們產品設計的散熱器焊接

4、：. 一般回流焊接時將元器件焊接到印制板上，元器件、印制板本身比熱容和熱導 率很小溫度的升高與降低對于回流焊設備爐膛內的溫度沒有多大的影響，因此升溫快， 易穩(wěn)定，故而加熱區(qū)尺寸一般為2200mm左右；熱管散熱模組是將熱管組件焊接到5mm 厚的鋁底板(310mmX640mm)上，熱管組件、鋁底板的比熱容和熱導率都比較大，在升 溫過程中對回流焊設備的爐膛內的溫度變化影響很大，因此升溫時間比較長，爐膛內部 溫度和熱管散熱模組溫度不易穩(wěn)定，故而回流焊設備爐膛加熱區(qū)尺寸預計要大于4000mm 才可達到效果。.熱管散熱模組的回流焊接與一般的印制板回流焊接焊點形式不同。熱管散熱 模組焊點在接觸面上且焊盤面積

5、大，類似于內部焊接；一般的印制板回流焊接是貼片焊 接，焊點小且側面吸附焊接形式，可手工焊接。綜上所述，熱管散熱模組的回流焊接需要專用回流焊設備、新的焊接方式、新的檢驗標 準。4、技術要求1)、目標：熱管散熱模組(h=60mm)焊接于5mm厚的鋁底板(310mmX 640mm)上的設備改 造；回流焊接焊料條件(焊接溫度上/下限曲線圖、溫區(qū)溫度設定、運風設定、運 速設定等)；（3）根據底板的材料以及散熱片的材料我們通過試驗調節(jié)回流焊的焊接溫度，運風、 運輸速度等解決了 LED散熱器的焊接問題，保證了焊接質量，更好的控制散熱器質量；（4）制定新的回流焊生產準則；2）、項目方案確定：（1）回流焊接原理

6、回流焊工藝是通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現表面組 裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊?；亓骱腹ぷ鞣绞?幾 個溫區(qū)加熱-錫液化-降溫。從焊膏溫度特性曲線（見圖1）分析回流焊的原理。首先熱管散熱模組進入140C160C 的預熱溫區(qū)時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤，焊膏軟 化、塌落，覆蓋了焊盤，將焊盤與氧氣隔離；并使熱管散熱模組得到充分的預熱，接著 進入焊接區(qū)時，溫度以每秒2-3C國際標準升溫速率迅速上升使焊膏達到熔化狀態(tài)，液 態(tài)焊錫在熱管散熱模組零件之間的焊盤潤濕、擴散、漫流和回流混合在焊接界面上生成 金屬化合物，形成焊錫接點

7、；最后熱管散熱模組進入冷卻區(qū)使焊點凝固（見圖2）。Profite Using 5n62/Pb36/Ag2 or Sn63/Pb37210360Time (Secs)RAMPPRE-HEATSPIKEREFLOWCOOL DOWN183flCMn.: 3D secsMax45 secsfeak Temperaiure Mn. : 2D5=CCooling RateW&n.r CC secsMaji/ 120seE=圖1焊膏溫度特性曲線圖2回流焊機分區(qū)（2）回流焊接特點a 一般回流焊接特點由于回流焊工藝有再流動及自定位效應的特點，使回流焊工藝對貼裝精度要求 比較寬松，比較容易實現焊接的高度自動化與

8、高速度。同時也正因為再流動及自定位效 應的特點，回流焊工藝對焊盤設計、元器件標準化、元器件端頭與印制板質量、焊料質 量以及工藝參數的設置有更嚴格的要求?；亓骱甘窃跔t前已經有焊料，在爐子里只是把錫膏融化而形成焊點，高溫熱風形成回流 對元件焊接。回流焊是焊貼片元件的。b熱管散熱模組回流焊接特點熱管散熱模組零件大，比熱容和熱導率都比較大，對回流焊設備的爐膛內的溫度 變化影響很大，因此升溫時間比較長。熱管散熱模組焊點在接觸面上且焊盤面積大特殊設備、特殊工藝、新回流焊生產準則（3）回流焊接方案SMT是一項綜合的系統工程技術，其涉及范圍包括基板、設計、設備、元器件、組 裝工藝、生產輔料和管理等。SMT設備

9、和SMT工藝對操作現場要求電壓要穩(wěn)定，要防止 電磁干擾，要防靜電，要有良好的照明和廢氣排放設施，對操作環(huán)境的溫度、濕度、空 氣清潔度等都有專門要求，操作人員也應經過專業(yè)技術培訓?；亓骱缸鳛镾MT生產中的關鍵工序，合理的溫度曲線設置是保證回流焊質量的關鍵。 不恰當的溫度曲線會使PCB板出現焊接不全、虛焊、元件翹立、焊錫球過多等焊接缺陷， 影響產品質量。熱管散熱模組回流焊接是路燈質量保證的關鍵工序，同樣合理的溫度曲線設置是保 證回流焊質量的關鍵；不恰當的溫度曲線會使熱管散熱模組中的散熱片哈呢接不全、虛 焊、翹起、焊錫球過多等焊接缺陷，影響產品質量。高質量的焊接應具備以下5項基本 要求：a、適當的熱

10、量適當的熱量指對于所有焊接面的材料，都必須有足夠的熱能使它們熔化和形成金屬 間界面（IMC），足夠的熱也是提供潤濕的基本條件之一。另一方面，熱量又必須控制 在一定程度內，以確保所接觸到的材料（不只是焊端）不會受到熱損壞，以及IMC層的 形成不至于太厚。再一方面，焊膏的溫度曲線是焊料物理性能圖解，且是回流焊機溫度 設置的參考溫度數值?，F熱管散熱模組回流焊接采用的焊料是63Sn/37Pb焊膏，其溫度 曲線特征如圖3所示。圖3 63Sn/37Pb焊膏回流焊溫度曲線圖依據焊膏發(fā)熱回流焊溫度曲線圖以及回流焊機設備特性，確定焊錫膏在散熱器焊接 過程中的溫度曲線上下線（附件1溫度曲線下線確認表、附件2溫度曲

11、線上線確認表）， 初步確定160W路燈產品中散熱器設置溫度如表一表一焊接溫度設定值溫區(qū)溫區(qū)1溫區(qū)2溫區(qū)3溫區(qū)4溫區(qū)5溫區(qū)6溫區(qū)7溫區(qū)8溫區(qū)9溫區(qū)10溫度C245245245245245250255305340210b、良好的潤濕潤濕除了是較好可焊性的象征外，也是形成最終焊點形狀的重要條件。不良的潤濕 現象通常說明焊點的結構不理想，包括IMC的未完整成形以及焊點填充不良等問題。這 些問題都會影響焊點的壽命。良好的潤濕的保證需要合適的回流風速和運輸速度配合回流焊接溫度設定值，依據焊接 溫度設定值，設定熱管散熱模組回流焊接用和運輸速度如表二所示：表二運速、風速設定值回流風速48回流風速48運輸速度1

12、2.5c、適當的焊點大小和形狀；要焊點有足夠的壽命，就必須確保焊點的形狀和大小符合焊端結構的要求。太小的 焊點其機械強力不足，無法承受使用中的應力，甚至連焊接后存在的內應力也無法承受。 而一旦在使用中開始出現疲勞或蠕變開裂，其斷裂速度也較快。焊點的形狀不良還會造 成舍重取輕的現象，縮短焊點的壽命期。好的焊點大小和形狀控制，需要好的錫膏印刷設計。根據底板（圖4）、熱管組件（圖 5）連接部位，設計合理的錫膏印刷鋼網，圖4圖53）、回流焊在160W路燈產品中散熱器的焊接應用160W路燈產品中散熱器，需要采用回流焊焊接才可以將底板與熱管組件連接在一 起，保證我公司研制的LED路散熱器散熱，讓LED結溫保持在80 C以下，并確保LED 燈源銅材底座到散熱器的溫差控制在5C之內，達到LED路燈產品所需散熱要求，使得 我公司LED路燈產品與型材散熱燈具相比較具有以下優(yōu)點（1）燈具結構簡單；（2）燈具重量輕；（3）散熱模組數量可以隨功率增減變化；（4）燈具造型多樣?；亓骱冈?60W路燈產品中散熱器的焊接應用，通過我公司研制的LED路燈產品幾 個批次的生產，散熱器散熱質量有保證，可以有效地控制LED燈具的結點溫度在80C以 下，在路燈示范工程中應用的路燈一年來運行非常正常，得到了用戶一致好評。6、結論回流焊接技術應用在LED路燈散熱器焊接，