回流焊接工艺与SMT技术在科研生产中的应用

 回流焊接工艺与SMT技术在科研生产中的应用摘要：本文介绍在科研生产中，SMT回流焊接的发展过程，工艺技术及应用。真对研发及中小批量生产中，SMT生产线的设备配置及工艺流程。关键词：表面贴装技术（SMT），回流焊接机（REFLOW OVEN），科研开发（RESEARCH AND DEVELOPMENT）。  回流焊接工艺与SMT技术在科研生产中的应用 在上世纪六十年代微电子产品生产领域里，一个新的英文字符出现在我们的视野中，那就是SMT。它的中文含义是表面贴装技术。此技术涉及到PCB基板，电子元件，线路设计，装联工艺等诸多学科，是一门新兴的科学技术。      我国从上世纪八十年代中期开始引进SMT技术及其设备。到九十年代出现大规模引进的趋势。到目前为止经历大约三十年的发展历程。从当初为录像机生产，到如今广泛应用在通讯，计算机，自动控制，家用电器等诸多领域。从功能上来说，由初期的单纯大批量焊接加工，发展到目前的科研开发，教学培训，中小批量生产等不同层次的需求。在这个发展过程中作为核心设备之一的回流焊接设备经过了几个不同的发展阶段。在电子元件组装技术中，回流焊接设备起着相当重要的作用。它的性能好坏不仅影响着焊接质量优劣，也最终影响产品的质量和可靠性，因此对回流焊接设备及回流焊接工艺的研究就显得尤为重要。一、         回流焊接设备的发展历程①红外加热方式的回流焊接技术:在80年代初这种方式较为普遍使用。它具有加热快，节能、工作可靠等特点，但由于   PCB线路板随链轨处于运动状态。在不同温区内对辐射热吸收率有很大差异，造成PCB线路板的温度不均匀。因此逐步淘汰了此种技术形式。②全热风回流焊接技术:到90年代全热风回流焊接技术逐步开始使用。它是一种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环。从而实现回流焊接的设备,PCB线路板随链轨运动时克服回流焊接的温度不均匀等不足之处。但它为确保循环,气流必须具有一定压力。这样在一定程度上造成PCB的抖动和元件错位。③红外热风回流焊接技术:到90年代末期，红外热风回流焊接技术开始出现。它结合红外与热风各自的特点，而研制的一种红外加热与热风循环方式。即采用红外加热PCB线路板、热风循环来均匀工作区的温度，这类设备充分利用红外线穿透力强的特点，热效率高，节电，使用时有效克服了红外回流焊接的温度不均和遮蔽效应，并弥补热风回流焊接对气流要求过快而造成的不良影响。二、         回流焊接工艺温度曲线 无论回流焊接设备如何设计，有一条最基本的要求，那就是设备在焊接过程中。焊接温度必须符合回流焊接工艺要求的温度曲线。回流焊接工艺要求的典型温度曲线①预热段：该区域的目的是把室温的PCB尽快加热以达到第二个特定目标，在此过程中通常温度速率为1～3℃/s。需时20～40℃/S。②保温段：该过程是指温度从140℃～160℃。主要目的是使PCB元件的温度趋于均匀，并保证焊膏中的助焊剂得到充分予熔化。此阶段需要80～150s③回流段此阶段主要目的是使焊膏快速熔化，并将元件焊接于PCB板上，在此阶段的回流不能过长一般温度时向30～50 s 。温度升为3 ℃/s，峰值温度一般为210～230℃，峰值时间为10～20 s，不同焊膏它的熔点温度不同，如63sn/37pb为183℃，62sn/36pb/2Ag为179℃。因此在设定参数时要考虑到焊膏的性能。④冷却段：在此阶段应该尽可能快的速度来进行降温冷却，这样将有助于得到明亮的焊点。冷却速率为2～3℃/s,一般要求冷却至100℃以下。三、         研发与中小批量生产时难点与对策到21世纪SMT技术逐步向科研方向渗透，在当今电子产品更新的周期越来越短，以计算机领域为例从投入市场到新产品替代其周期一般为6个月。因此在科研和中小批量生产中就要一种新型设备既要符合SMT工艺要求又要满足研发和中小批量生产的特点，即品种类别多，批量小，工艺要求严格，时间要求短。但是我国从80年代到90年代末，SMT设备都为满足大批量生产加工而引进。如果用此类设备来用于科研生产就会出现①投资金额巨大，②使用维护费用高，费时，费力③生产周期长，因此根本无法满足科研需求。到2000年，北京安宏讯科技以航天技术为基础独立研发一套专门为科研及中小批量生产的回流焊接设备，此设备为《SMD2000系列表面贴片焊接设备》。其充分研究了科研生产与中小批量线路板贴片焊接加工中普遍存在品种多，批量小，焊接精度高，时间要求快的特点，可焊接BGA,QFP,PLCC,0603等所有表贴元件。适合中小批量线路板贴片焊接加工，企事业研究所研发贴片焊接加工，SMD-2000贴片焊接生产线设备配置图 1：焊膏印刷台             2：观测放大镜                                                                                           3：焊膏保存冰箱  4 ：SMD-TP手动贴片机