探討PCB回流焊接工藝的幾種方式

PCB回流焊接工藝是目前最流行也最常用的批量生產焊接技術。回流焊接工藝的關鍵在于找出最適當的穩定時間關系，即所謂的溫度曲線設置，并使它不斷地重復。溫度曲線必須配合所采用的工藝材料（如錫膏等），需要注意的參數主要有升溫速度、溫度的高低、在各溫度下的時間和降溫速度等。市場上已經出現了多種不同加熱原理的回流爐子，其實如何加溫還是次要的，最重要的是必須能夠隨意控制溫度的變化并保持溫度的穩定。　　市場上采用的加溫法，幾乎全部是3種基本的熱傳遞方式，即傳導、對流和輻射。各種爐子的原理按這種方式分類。采用傳導方式的有熱板、熱絲和液態熱3種主要技術；采用對流的有強制熱風、惰性熱氣和氣相回流3種技術；而采用輻射技術的，有線外線、激光和白光3大光源。　　下面是對回流焊接工藝幾種方式的詳細介紹。　　1.熱板回流技術仍用在陶瓷基本工藝上，且只能用在單板上，必須靠基板的良好熱導性能才能發揮效益，這也限制了它在大部分電子組裝業上的應用。熱絲技術在英文中常稱hot-bar焊接技術，是因為它常用在以金屬或陶瓷片為加熱媒介的設備上而得名的。它適用于長、平和柔軟引腳的元件上（如柔性板和TAB工藝上）。通過控制溫度、壓力和時間來控制焊接效果，需要不同的焊頭來處理不同的元件，是較慢的工藝。工藝控制較為困難，因此此技術通常用在返修工作上。　　2.熱風或熱氣技術有兩種，一種是適合批量生產的自動化回流爐子；另一種是供局部焊接用的吹管技術，這種技術也常用在返修技術上，通過空氣或惰性氣體的對流作用來傳熱。這種技術的缺點是，在局部焊接技術上必須使用不同的吹管來處理不同元件。一種比較經濟的方案是使用空氣為煤介，但工藝速度較慢。　　3.白光和紅外線在小批量生產的應用上，都是通過光學聚原理將光內的熱能集中起來，對焊點做局部加熱。這種方式的優點是沒有機械接觸，而像熱絲技術則是有機械接觸的。同時，局部焊接不會對元件封裝造成過熱的威脅，可以自動化編程。但它也有缺點，因為這種焊接方式是以點進行的，所以速度較慢。另外，它雖不會對元件封裝有過熱的威脅，但在失控時有可能會使焊點過熱，并且白光對人的眼睛不利，不利于工作人員的身心健康。總地來說，這種技術加熱速度快使它在對熱容量大和封裝對熱較敏感的元件應用上有優勢。　　4.激光技術和以上的白光和紅外線原理類似，只是煤介不同而已。這是一種較新的技術，價格十分昂貴，因此還未被普遍接受。這種技術的優點是激光的能量能夠被很準確的控制，重復性很高，焊點可以很細，尤其對微間距離技術沒困難。由于局部性很高而能保證很好的焊點質量，沒有內部潛在應力，因此這種技術或許有很好的發展潛能，但目前說法仍不統一。　　5.電感焊接技術，是一種通過電感效應的渦流加熱原理來進行焊接的工藝，具有沒有機械接觸、加熱快和熱容量高的優點。其缺點是技術不易掌握，焊點周邊不能有某些金屬部件，高頻信號對某些電子元件不利和加熱頭的位置敏感度高等。目前其應用還不普遍。　　6.火炬焊接技術，適用于焊點熱容量特高的應用上，如在基板上有大的插座或金屬屏蔽板的場合，也屬于非接觸式和局部焊接的工藝。其缺點是工藝經驗缺乏，對焊點的可靠性數據了解和考察不夠。　　7.紅外線用在批量生產焊接技術上已有很長的時間，它是熱風回流技術成熟前的主要工藝，目前還有一些廠家在推薦遠紅外線技術的爐子。此技術的優點是加熱效率較高，重復率很好，熱容量也好，對一些回流工藝問題如吸錫（wicking）和立碑等都能應付。其缺點是產品板上的溫度較大，對一些元件的外形和封裝材料變化較大，而且有超溫的可能。另一更常見的批量焊接技術是熱風回流技術，它基本解決了紅外線技術存在的問題，但設備困難，好的設備價格高于紅外線技術，而且應用上對知識儲備的要求也較高，設備保養要求高，設備選擇不易，必須要有一套完整的測試方法。　　回流曲線設置的關鍵在于將產品板上最熱點和最冷點找出，通過對爐溫的調制使這兩點的范圍設置在錫膏性能的要求范圍內。板上熱點和冷點的熱學特性，影響的因素很多，在設計產品時要考慮和照顧到這些，使設計出來的產品，熱點和冷點的溫差盡量做到最小。這不但使生產容易得到控制，且對設備的性能和保養的要求也較低，而且對產品焊點的質量也較容易保證，因此，這是個在PCB設計時很重要的考慮點和做法。

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