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首页 > 常见问题解答

回流焊工艺发展趋势

2015/4/17  人气:2096

近几年来,随着众多电子产品向小型、轻型、高密度方向发展,特别是手持设备的大量使用,在元器件材料工艺方面都对原有SMT技术提出了严峻的挑战,也因此使SM得到了飞速发展的机会。lC引脚脚距发展到0.5mm、0.4mm、0.3mm,BGA已被广泛采用,CSP也崭露头角,并呈现出快速上涨趋势,材料上免清洗、低残留锡膏得到广泛应用。所有这些都给回流焊工艺提出了新的要求,一个总的趋势就是要求回流焊采用更先进的热传递方式,达到节约能源,均匀温度,适合双面板PCB和新型器件封装方式的焊接要求,并逐步实现对波峰焊的全面代替。总体来讲,回流焊炉正朝着高效、多功能和智能化方向发展,主要有以下发展途径,在这些发展领域回流焊引领了未来电子产品的发展方向。
充氮
回流焊中使用惰性气体保护,已经有一段时间了,并已得到较大范围的应用,由于价格的考虑,一般都是选择氮气保护。氮气回流焊有以下优点。
(1)防止减少氧化。
(2)提高焊接润湿力,加快润湿速度。
(3)减少锡球的产生,避免桥接,得到良好的焊接质量。
双面回流
双面PCB已经相当普及,并在逐渐变得复杂起来,它得以如此普及,主要原因是它给设计者提供了极为良好的弹性空间,从而设计出更为小巧、紧凑的低成本产品。双面板一般都有通过回流焊接上面(元器件面),然后通过波峰焊来焊接下面(引脚面)。而有一个趋势倾向于双面回流焊,但是这个工艺制程仍存在一些问题。大板的底部元件可能会在第二次回流焊过程中掉落,或者底部焊接点的部分熔融而造成焊点的可靠性问题。
通孔插装元器件
通孔回流焊有时也称为分类元器件回流焊,正在逐渐兴起,它可以去除波峰焊环节,而成为PCB混装技术中的一个工艺环节,这项技术的一个最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械连接强度,对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触,同时,就算引脚和焊盘都能接触上,它所提供的机械强度也往往是不够大的,很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。
绿色无铅
出于对环保的考虑,铅在21世纪将会被严格限用,虽然电子工业中用铅量极小,不到全部用量1%,但也属于禁用之列,在发展趋势中将会被逐步淘汰,许多地方正在开发可靠而又经济的无铅焊料,所开发出的多种替代品一般都具有比锡铅合金高40屯左右的熔点温度,这就意味着回流焊必须在更高的温度下进行,氮气保护可以部分消除因温度提高而增加的氧化和对PCB本身的损伤。
连续回流焊
特殊的炉子已经被开发出来处理贴装有SMT元件的连续柔性板,与普通回流炉最大的不同点是这种炉子需要特制的轨道来传递柔性板。当然,这种炉子也需要能处理连续板的问题,对于分离的PCB板来讲,炉中的流量与前几段工位的状况无依赖关系,但是对于成卷连续的柔性板,柔性板在整条线上是连续的,线上任何一个特殊问题,停顿就意味着全线必须停顿,这样就产生一个特殊问题,停顿在炉子中的部分会因过热而损坏,因此,这样的炉子必须具备应变随机停顿的能力,继续处理完该段柔性板,并在全线恢复连续运转时回到正常工作状态。
垂直烘炉
市场对于缩小体积的需求,使CSP、MPM甚至POP得到较多应用,这样元器件贴装后具有更小的占地面积和更高的信号传递速率。填充或灌胶被用来加强焊点结构,使其能抵受住由于硅片与PCB材料的热胀系数不一致而产生的应力,一般常会采用上滴或围填法来把晶片用胶封起来。 
曲线仿真优化
使用计算机技术对回流焊焊接工艺进行仿真的方法得到了广泛的关注,此方法可以大大缩短工艺准备时间,降低实验费用,提高焊接质量,减小焊接缺陷。
通过使用PCBCAD数据的产品模型结构建立,回流焊工艺仿真模型,可以替代传统的在线参数的设置过程,甚至可以用来在生产前确保PCB设计与回流焊工艺的兼容性,指导可制造性设计(DFM),该仿真模型也可以消除使用热电偶测试时无法稷盖全部产品区域的缺陷,PCB组件模型求解器和构建的回流焊炉模型,对于特定的工艺设置,可以较精确地预测PCB组件的回流焊温度曲线。使用该方法在PCB设计阶段来进行新产品的工艺优化,可以很简单地确保产品设计与工艺设备的相容性。[8] 
可替换装配
可替换装配和回流焊技术工艺(AlternativeAssemblyandReflowTechnology,AART)引起了PCB组装业的兴趣。AART工艺可以同时进行通孔元器件和表面贴装元器件的回流焊接,省去了波峰焊和手工焊,与传统的AART工艺相比具有更少的成本、周期和缺陷率。通过AART工艺,可以建立复杂的PCB组装工艺。AART必须考虑材料、设计和影响它的工艺因素。一个决策系统(DecisionSupportSystem,DSS)可以帮助工程师实施AART工艺。[8] 
回流焊过程控制
智能化再流炉内置计算机控制系统,在Window视窗操作环境下可以很方便地输入各种数据,可迅速地从内存中取出或更换回流焊工艺曲线,节省调整时间,提高生产效率。
过程控制的目的是实现所要求的质量和尽可能低的成本这两个目标。以前,过程控制主要集中于对缺陌的检测,以提高质量;经发展,控制的最根本的内涵是对各种工艺进行连续的监控,并寻找出不符合要求的偏差。过程控制是一种获得影响最终结果的特定操作中相关数据的能力,一旦潜在的问题出现,就可实时地接收相关信息,采取纠正措施,并立即将工艺调整到最佳状况。监控实际工艺过程数据,才算是真正的工艺过程控制,这在回流焊工艺控制中,也就意味着要对制造的每块板子的热曲线进行监控。
一种能够连续监控回流焊炉的自动管理系统,能够在实际发生工艺偏移之前指示其工艺是否偏移失控,此即自动回流焊管理(AutomaticReflowManagement,ARM)系统,此系统把连续的SPC直方图、线路平衡网络、文件编制和产品跟踪组成完整的软件包,并能自动实时榆测工艺数据,并做出判断来影响产品成本和质量,自动回流焊管理系统的基本功能是精确地自动检测和收集通过炉子的产品数据,它提供下列功能:不需要验证工艺曲线;自动搜集回流焊工艺数据;对零缺陷生产提供实时反馈和报警;提供回流焊工艺的自动SPC图表和修正过程能力指数(ComplexProcessCapabilityindex,Cpk)变量报警。