SMT混裝時用再流焊替代波峰焊的調(diào)研和初步試驗
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)研和初步試驗的情況，并做了工藝試驗小結(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。
二、用純再流焊工藝流程的特點
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(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(或印刷)貼片膠工序、波峰焊工序、清洗工序。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。
三、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)公司仿造了SONY的立體針管式印刷機。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)。 (1) 無錫無線電六廠。 (2)上海金陵無線電廠。 (3)成都8800>廠。 (4)重慶測試儀器廠。(5)深圳東莞調(diào)諧器廠。
四、SMT混裝時用再流焊替代波峰焊的工藝試驗情況
1. 試樣和材料：(1)試樣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)試樣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。 (3) 采用北京有色金屬加工廠的55-2063Sn/Pb焊點。
2. 試驗方法： (1)首先試驗分立元器件能否經(jīng)得起再流焊爐的溫度沖擊;試驗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)： 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元件面用點焊膏機施加焊膏。(采用手動點膠機) 焊膏量分析： 根據(jù)插裝元件(THC)除了有PCB上、下焊盤外，還有PCB厚度方向的過孔需要填滿焊錫，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， 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) 根據(jù)以上分析，采用印刷工藝時，需要加工0.5—0.8mm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板。 采用點焊膏工藝時，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. 試驗結(jié)果：設(shè)定溫度實際溫度 1區(qū)溫度：2000℃ 2000℃+50℃ 2區(qū)溫度：2800℃ 2800℃+50℃ 3區(qū)溫度：300℃ 2920℃+50℃ 4區(qū)溫度：5500℃ 5500℃+50℃ 傳送帶速度：35cm/min 注：設(shè)定溫度和實際溫度均為紅外再流焊爐發(fā)熱板的溫度。 (1) 焊點檢查結(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，焊點完全合格。由于引線與插孔的間隙小，PCB焊接面的焊點不飽滿，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焊接面的焊點不飽滿，焊錫沒有從通 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，此工藝確實有很多優(yōu)點，但不是所的SMT混裝形式都能采用此工藝。(1)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。因為此工藝中的THC需短插，這樣元件成形、插裝的工作量就增加了。(2)這種工藝要求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，因為在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或點焊膏機施 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)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。 (2)施加焊膏的方法： a.單面混裝時可采用模版印刷、管狀印刷機印刷或點焊膏機滴涂。 b.雙面混裝時，因為在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焊膏機施加焊膏 。 (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行測量。 a.需要根據(jù)引出腳的直徑設(shè)計插孔直徑，孔徑不能太大。 b.插孔兩面的焊盤也不能太大。(4)必須采用短插，元件成形時引腳不能過長。由于焊膏融化時表面張力作用，元件引腳周圍也要被鍍上一層焊錫。 (5)再流焊爐的溫度曲線要根據(jù)THC的具體情況進行調(diào)整。爐子上面的溫度要盡量調(diào)低，爐子下面的溫度應(yīng)適上面的分立元器件不被損壞的最佳溫度和速度。 (6)如果PCB上有鋁電解電容、國產(chǎn)塑封器件應(yīng)采用后附的方法來解決。
