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表面贴装技术
来源:本站整理  作者:佚名  2009-09-03 10:02:31




    贴片工艺的目的是确保所有零件准确、快速地被贴片到印制线路板。贴片工艺主要涉及贴片机及其贴片能力。贴片机的贴片能力是准确贴片的重要保证。贴片机的关键技术包括:运动,执行及送料机构高速。微型化技术;高速机器视觉识别及照明技术;高速,高精度智能控制技术;并行处理实时多任务技术;设备开放式柔性模块化技术及系统集成技术。
    回流焊工艺是通过熔化预先分配到印制线路板焊盘上的焊膏,实现表面贴装元器件的焊接面或引脚与印制线路板焊盘之间机械和电气连接的焊接。回流焊可保证优异的焊接效果。回流焊工艺的主要工艺元素是回流焊炉及其焊接能力,其焊接能力主要体现在回流焊炉的加热系统、冷却系统、助焊剂管理系统及惰性气体保护系统。其中,加热系统与加热效率、温控精度、温度均匀性以及稳定性有关;冷却系统的作用有:当回流焊峰值温度较高时,如果不能快速冷却,基板出回流焊炉口的温度过高,容易造成基板板弯;快速冷却可细化组织,防止金属间化合物增厚。提高可靠性。助焊剂在回流焊的过程中会挥发,如果没有一个理想的助焊剂管理系统及时将挥发的助焊剂抽走并过滤循环,助焊剂就会随高温气流进入冷却区,凝结在散热片和炉内,降低冷却效果并污染设备和基板。当基板匹配使用的焊膏活性不够好或线路板上有超细间距元件和复杂元片,再加上基板需要多次过回流焊炉,则考虑在回流焊炉内充人惰性气体,降低氧化机会,提高焊接活性。一般使用的惰性气体是氮气。回流焊炉的焊接能力还需通过编辑回流焊炉的控制程序发挥。完成贴片的线路板在通过回流焊炉时,一般经历:预热阶段,保温阶段,回流阶段以及冷却阶段。通过回流焊炉的控制程序管控,确保焊接质量。
    辅助工艺用于协助贴装顺利进行并积极预防检测和事后检测。辅助工艺主要由“点贴”工艺和光学辅助自动检测工艺组成。“点胶”工艺是通过将专用胶水“点贴” 到所需元件的下方或周边,对元件进行适当保护,以确保元器件在经受多次回流焊接不脱落;减少元件在贴装过程中受到的应力冲击;保护元件在复杂的使用环境中不受损。“点胶”工艺的工艺元素主要包括“点胶”设备,专用胶水和“点胶”参数的设置。需要合理选择设备,胶水并设计好参数设置才能确保工艺效果。光学辅助自动检测工艺主要是:一是使用专门光学设备测量印刷后的焊膏厚度均匀性和印刷准确度,在贴片后检测贴片准确度,在回流焊前将有缺陷的线路板检测出来并及时报警;二是在回流焊后使用专门的光学设备检测焊点,将有焊点缺陷的线路板检测出来并报警。专门的光学测量设备主要有可见光检测设备和X光检测设备。前者主要是自动光学检测设备AOI(Automatic Optional Inspection),后者主要是三维和五维的X-ray设备。前者主要用于检测可视焊点,而后者除了检测可视焊点外,还可检测不可目视的BGA类零件的焊点。是否采用辅助工艺则是根据所需贴装产品的特性来决定的。

4 回流焊的原理及温度曲线
    从回流焊温度曲线(图3)分析回流焊原理:当PCB进入预热区时,焊锡膏的溶剂、气体被蒸发,同时焊锡膏的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚,焊锡膏软化、塌落、覆盖了焊盘,将焊盘、元器件引脚与氧气隔离;PCB进入保温区时,PCB和元器件得到充分预热。以防PCB突然进入再流焊区升温过快而损坏PCB和元器件;当PCB进入再流焊区时,温度迅速上升使焊锡膏达到熔化状态,液态焊锡对 PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点;PCB进入冷却区,焊点凝固,完成整个回流焊。

    回流焊过程中,焊膏需经溶剂挥发。焊剂清除焊件表面的氧化物,焊膏熔融、再流动以及焊膏冷却、凝固。所以,回流焊过程中,焊接温度主要分4个温度区:预热区、保温区、再流焊区以及冷却区。预热区为室温到120℃;保温区为120℃~170℃;回流区为170℃~230℃,最高温度为210℃~230℃;冷却区为从210℃降到约100℃。
    温度曲线是保证焊接质量的关键,实际温度曲线和焊锡膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。160℃前的升温速度控制在1℃/s~2℃/s,如果升温速度太快,一方面使元器件及PCB受热太快,易损坏元件,造成PCB变形;另一方面,焊锡膏中的溶剂挥发速度太快。容易溅出金属成分,产生焊锡球。峰值温度一般设定比焊锡膏熔化温度高20℃~40℃(例如Sn63/Pb37焊锡膏的熔点为183℃,峰值温度应设置在205℃~230℃),回(再)流时间 10~60 s,峰值温度低或回(再)流时间短,会使焊接不充分,严重时会造成焊锡膏不熔;峰值温度过高或回(再)流时间长,造成金属粉末氧化,影响焊接质量,甚至损坏元器件和PCB。

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