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埃塔(ETA)回流焊的设备结构及原理 (二)

来源:    作者:www.shenzheneta.com    发布时间:2013-05-13 22:32    浏览量:0

一、回流炉设备的特点与回流曲线的关系


因为回流曲线的实现是在回流炉中完成的,因此它与回流炉的具体特点有关。不同的炉因加热区的数目和长短不同,气流的大小不同,炉温的容量不同,对回流曲线都会造成影响。设备对回流曲线的影响可归纳为下面几点:
1)加热区数目的因素。
对加热区多的回流炉(8个加热区),由于每一个炉区都能单独设定炉温,因此调整回流温度曲线比较容易。对要求较复杂的回流曲线同样可以做到。但短炉子(4个加热区),因为它只有四个可调温区,要想得到复杂的曲线比较难,但对于没有特别要求的SMT焊接,短炉子也能满足要求,而且价钱便宜。另一个方面,长炉子的优点是传送带的带速可以比短炉子提高至少1倍以上,这样长炉的产量至少能达到短炉的1倍以上。当大批量生产线追求产能时,这一点是至关重要的。
2)热风气流的因素。
由于目前大多数回流炉以风扇强制驱动热风循环为主,因此风扇的转速决定了风量的大小。在相同的带速和相同的温度设定下,风扇的转速越高,回流曲线的温度越高。当风扇马达出现故障时,如停转,即使炉温显示正常,炉温的曲线测量也会比正常曲线低很多,若故障马达在回流区,则PCB板极易产生冷焊,若故障马达在冷却区,则PCB板的冷却效果就下降。因此对马达转速是可编程调节的回流焊接炉,如VITRONICS,风扇的转速也是需要经常检查的参数之一。
3)炉温的容量的因素。
回流焊接有时会出现这样的现象,当焊接一块小尺寸的PCB板时,焊接结果非常好,而焊接一块大尺寸的PCB板时,某些温区炉温会出现稍微下降的现象。这就是由于大板子吸热较多,炉子的热容量不足引起的。一般可以通过加大风扇转速来调节。但是炉温的容量主要是由炉体结构,加热器功率等设计因素决定的,因此是炉子厂家设计时已经固定了的。用户在选择回流炉时必须考虑这个因素。热容量越大越好,当然炉子消耗的功率也越多。
二、氮气回流焊与空气回流焊
氮气回流焊的使用主要是为了增强焊接质量,使焊接发生在氧含量极少(100PPM)以下的环境下,可避免元件的氧化问题。因此氮气回流焊的主要问题是保证氧气含量越低越好。氧含量的控制对用户来讲主要是保证氮气气源的纯度,一般工业用氮气纯度可达5PPM,炉内氧含量主要跟炉子的密封设计的好坏有关。炉体由于两边的进出板口会漏空气进入,因此两边的氧含量会比炉体中间区高。许多文章都专门讨论过对氧含量对焊接的影响。
但随着焊锡膏技术和元件焊脚镀层技术的不断更新,空气中回流的焊接已经占据了主流。因为空气焊接有许多优点例如取消氮气,降低成本;气体控制无需再考虑氧含量的控制;炉子的造价下降。因此目前多数的回流焊接都在使用空气回流焊,只有个别的特别怕氧化的元件才考虑用氮气焊接。
三、回流焊的缺陷和焊接质量检验
1、回流焊的常见缺陷和可能原因
回流焊的焊接质量检验标准一般可采用IPC标准IPC-A-610,电子装联的接受标准[8]。其中包括了SMT焊接元件的焊接检验标准。
回流焊常见的缺陷一般的原因和建议解决措施可归纳为下表,可同时参考IPC-S-816[9]:
2 、回流焊后的质量检验方法
回流焊的焊接质量的方法目前常用的有目检法,自动光学检查法(AOI),电测试法(ICT),X-光检查法,以及超声波检测法。
1)目检法
     简单,低成本。但效率低,漏检率高,还与人员的经验和认真程度有关。
2)自动光学检查法(AOI)
   避免人为因素的干扰。无须模具。可检查大多数的缺陷,但对BGA,DCA等焊点不能看到的元件无法检查。
3)电测试法(ICT)
可以检查各种电气元件的正确连接。但需要复杂的针床模具,价格高,维护复杂。对焊接的工艺性能,例如焊点光亮程度,焊点质量等无法检验。另外,随着电子产品装连越来越向微型化,高密度以及BGA,CSP方向发展,ICT的测针方法受到越来越多的局限。
4)X-光检查法
可以检查几乎全部的工艺缺陷。通过X-Ray的透视特点,检查焊点的形状,和电脑库里标准的形状比较,来判断焊点的质量。尤其对BGA,DCA元件的焊点检查,作用不可替代。无须测试模具。但对错件的情况不能判别。缺点价格目前相当昂贵。
5)超声波检测法
通过超声波的反射信号可以探测元件尤其时QFP,BGA等IC芯片封装内部发生的空洞,分层等缺陷。它的缺点是要把PCB板放到一种液体介质才能运用超声波检验法。较适合于实验室运用。
对于各种检查方法,既各有特色,又相互覆盖。 BGA,元件外观,及元件值的检验分别为X光,自动光学,及ICT检测法特有的检查手段,其余的功能都相互有交叉。例如,用光学检查方法解决表面可见的焊盘焊点和元件对错识别,用X-Ray检查不可见的元件焊点如BGA,DCA,插件过孔的焊锡情况,但如果不用ICT,元件值错无法检查;又例如,用ICT检查开路,短路等电性能,用X-Ray检查所有元件的焊点质量,但如果不用光学检查仪对外观破损的元件亦无法检验。 因此,只有综合使用或根据产品具体情况来安排检查方法才能得到满意的检查结果。
四、回流焊的发展方向
   回流焊的演变始终是跟随电子装联技术的发展而变化的。从目前的电子装联技术发展方向看,元件正在朝小型化,超小型化发展,而电路板装联则向高密度方向发展。随着进入信息时代,这种趋势在便携计算机,个人通讯工具等高科技领域更加显著。分离元件如阻容元件,从0805,到0603,再到0402(1.0mmX0.5mm),甚至更小到0302,0201。现在也有人尝试把小元件直接做在PCB板上。对IC芯片,半导体的集程度越来越高,从大规模集成电路(VLSI),到超大规模集成电路(ULSI)。同时IC封装尺寸越来越小,管脚越来越多,在细间距IC(Pitch<0.5mm)发展到极限时,又引入了BGA,Flip-Chip,CSP工艺,它是一种硅片级的尺寸封装技术,目的都是尽量减少占用面积,增加贴装密度。这种工艺的进步,使得人们可以制造出体积更小,功能更强大的电子设备。
   因此,回流焊如何去适应这种变化便是将来回流焊工艺的要求。例如现在的加热方式是否能满足超小元件的焊接,热风吹力是否影响元件的稳定,对BGA类的焊点在元件下面的焊接,会产生什么样的问题。这些都是回流焊应解决的问题。
   另外的一个问题是,随着环保意识的提高,要求电子焊接使用无铅锡膏的呼声越来越高。那么,无铅锡膏的应用也是回流焊下一步要面对的新问题。
 
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