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各種類型回流焊設(shè)備介紹
發(fā)布時間：
2023-05-17 12:56
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由于電子產(chǎn)品的小型化，出現(xiàn)了片狀元件，傳統(tǒng)的焊接方法已經(jīng)不能滿足需要。首先，混合集成電路的組裝采用回流焊工藝，需要組裝焊接的元器件多為片式電容、片式電感、貼裝晶體管和二極管。隨著SMT技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的SMC元件和SMD器件。回流焊工藝技術(shù)和設(shè)備作為SMT技術(shù)的一部分，也得到相應(yīng)的發(fā)展，應(yīng)用越來越廣泛，幾乎在所有的電子產(chǎn)品中都有應(yīng)用。但是回流焊技術(shù)圍繞裝備的改進經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。
1.熱板，推板傳導(dǎo)回流焊
這種回流焊爐是由傳送帶或推板下面的熱源加熱，基板上的元器件是通過熱傳導(dǎo)加熱的。它用于陶瓷(Al2O3)基板厚膜電路的單面組裝。陶瓷襯底只有附著在傳送帶上才能獲得足夠的熱量。其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜。我國一些厚膜電路廠在80年代初引進了這種設(shè)備。
2.紅外輻射回流焊
這些回流焊爐中的大多數(shù)是傳送帶，但是傳送帶僅用于支撐和傳送襯底。它們的加熱方式以紅外熱源為主，爐內(nèi)溫度均勻，網(wǎng)孔比前者大，適用于回流焊雙面組裝基板的聯(lián)合加熱。這種回流焊 furnace可以說是回流焊 furnace的基本型。在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，價格相對便宜。
3.紅外加熱風(fēng)回流焊
這種回流焊爐是在IR爐的基礎(chǔ)上，加入熱空氣，使爐內(nèi)溫度更加均勻。單獨用紅外輻射加熱時，發(fā)現(xiàn)在同樣的加熱環(huán)境下，不同的材料和顏色吸收的熱量不同，即公式(1)中的Q值不同，得到的溫升δ T也不同。比如IC等SMD的封裝是黑色酚醛或環(huán)氧，而引線是白色金屬。單純加熱時，引線加熱風(fēng)可使溫度更均勻，克服吸熱差和陰影不良。IR+熱風(fēng)回流焊爐在國際上已經(jīng)廣泛使用。
4.氮氣回流焊
隨著組裝密度的提高和細間距組裝技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了充氮回流焊工藝和設(shè)備，提高了回流焊的質(zhì)量和良率，成為回流焊的發(fā)展方向。氮氣回流焊具有以下優(yōu)點:
(1)防止和減少氧化
(2)改善焊接潤濕性，加快潤濕速度。
(3)減少焊球的產(chǎn)生，避免橋接，獲得上市焊接質(zhì)量。
獲得良好的焊接質(zhì)量尤為重要。使用活性助焊劑較低的焊膏，還可以提高焊點性能，減少基材變色。但其缺點是成本明顯增加，隨氮氣量增加而增加。當(dāng)你需要在爐內(nèi)達到1000ppm氧含量和50ppm氧含量時，對氮氣的需求有天壤之別。如今，所有焊膏制造商都致力于開發(fā)能夠在高氧含量的氣氛中進行良好焊接的免洗焊膏，從而減少氮氣的消耗。
對于將氮氣引入回流焊，必須進行成本效益分析。其好處包括產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量改進、返工或維修成本降低等。一個完整的分析往往會發(fā)現(xiàn)，氮氣的引入并沒有增加最終成本，相反，我們還能從中受益。
目前使用的爐子多為強制熱風(fēng)循環(huán)式，這種爐子不容易控制氮氣的消耗。有幾種方法可以減少氮氣的消耗和爐子入口和出口的開口面積。很重要的一點是用隔斷、卷簾或類似裝置擋住出入口空間不用的部分。另一種方法是利用熱氮層比空氣輕，不易混合的原理，在設(shè)計爐子時，使加熱室高于進出口。因此，在加熱室中形成了自然的氮層，這減少了氮的補償量并保持了所需的純度。
5.雙面回流焊
雙面PCB一直相當(dāng)受歡迎，而當(dāng)它逐漸越來越受歡迎的時候，它變得如此受歡迎，主要是因為它為設(shè)計師提供了極其良好的靈活空間，從而設(shè)計出更小、更緊湊、成本更低的產(chǎn)品。到目前為止，雙面板一般都是用回流焊連接上表面(元件表面)，再用波峰焊焊接下表面(引腳表面)。目前一個趨勢是趨于雙面回流焊，但是這個過程還是存在一些問題。在第二次回流焊工藝中，板的大底部元件可能會脫落，或者底部焊點可能會部分熔化，導(dǎo)致焊點的可靠性問題。
發(fā)現(xiàn)有幾種方法可以實現(xiàn)雙面回流焊:一種是用膠水粘上第一面元素，那么當(dāng)它翻過來第二次進入回流焊時，元素就會固定到位而不會脫落。這種方法很常見，但是需要額外的設(shè)備和操作步驟，增加了成本。第二種方法是使用不同熔點的焊料合金。第一表面由較高熔點的合金制成，第二表面由較低熔點的合金制成。這種方法的問題是低熔點合金的選擇可能會受到最終產(chǎn)品工作溫度的限制，而高熔點合金必須升至回流焊，可能會對元器件和PCB本身造成損傷。對于大多數(shù)元件，焊點處熔融錫的表面張力足以托住底部元件，形成高可靠性的焊點。元件重量與引腳面積的比值是衡量能否成功焊接的標準。通常在設(shè)計中使用30g/in2。第三種方法是在爐下部吹冷風(fēng)，使PCB底部焊點溫度保持在秒回流焊中的熔點以下。但潛在的問題是上表面和下表面的溫差引起內(nèi)應(yīng)力，因此需要有效的措施和工藝來消除應(yīng)力，提高可靠性。
這些工藝問題不是很簡單。但是它們正在被成功地解決。毫無疑問，在未來幾年內(nèi)，雙面板的數(shù)量和復(fù)雜程度將會間歇性地大幅發(fā)展。
6.通孔回流焊
hole 回流焊有時也稱為分類元素回流焊正在逐漸出現(xiàn)。可以去掉波峰焊環(huán)節(jié)，成為PCB混裝技術(shù)中的一個工藝環(huán)節(jié)。最大的一個優(yōu)點就是可以利用通孔插件，在發(fā)揮表面貼裝制造工藝優(yōu)勢的同時，獲得更好的機械連接強度。為了更大PCB的平整度，所有表面貼裝元件的引腳都不能與焊盤接觸。同時，即使引腳和焊盤可以接觸，PCB提供的機械強度往往不夠大，在產(chǎn)品的使用過程中很容易斷裂，成為故障點。
雖然通孔回流焊可以償還，但是在實際應(yīng)用中還是有幾個缺點，比如大量的錫膏，會增加助焊劑冷卻對機器的污染程度，所以需要有效的助焊劑殘渣清除裝置。還有一點就是很多連接器的設(shè)計都不是為了承受回流焊的溫度，早期基于直接紅外加熱的爐子已經(jīng)不適合了。這種爐子缺乏有效的傳熱效率，無法處理同一PCB上具有復(fù)雜幾何外觀的一般表面安裝元件和通孔連接器。只有大容量、高傳熱的強制對流爐才能實現(xiàn)通孔回流，這一點已被實踐證明。剩下的問題是如何確保通孔中的焊膏和元件引腳之間的合適的回流焊溫度曲線。隨著工藝和元器件的改進，通孔回流焊的使用會越來越多。
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