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1、参考文献2008 中国高端 SMT 学术会议论文集之 通孔类元器件返修及选择性焊接司亚山 彭辉摘要:针对通孔元器件返修及选择性焊接,讨论一些工艺 关键词:通孔类元器件返修;预热;残余焊锡清理 1. 通孔元器件返修的必要性及难点通孔元器件返修的必要性及难点 在制造电子产品 的过程中,工艺过程控制是确保产品质量的重要手段。在实施工艺过程控 制中,即便采用当今先进的统计工艺控制(statistical process control 简称 SPC)技术,最 先进的生产设备和 ISO 确认的工作环境条件,由于元器件取向错误,型号不符合或参数超 差和失效,以及焊接不牢固等原因,要想在开始安装元器件直至整
2、个系统最终装配完毕的 全过程中,做到检验和测试达到 100%合格,并且保持零缺陷的记录,这种机会出现的可 能性微乎其微,所以返修工作仍然是一项必不可少的事情。 这种返修可以是简单的修整,也可能是拆卸下元器件并重新置换。对于表面贴装器件,已 经有不少设备可以满足需要,但是对于通孔类元器件,特别是大型连接件类通孔器件,返 修工作往往比较困难,难点如下: (1)若用烙铁手工返修,必须用吸锡枪把每个管脚的焊锡清理干净。有的通孔可能要反复 用吸锡枪吸取焊锡,对于不太熟练的操作者来说容易损伤焊盘和金属化孔,即使表面看起 来焊盘和金属化孔没有什么损伤,实际上附着力和无氧化程度已经受到伤害。还有就是由 于通孔
3、的机械加工误差,即便看起来通孔里的焊锡已经非常干净了,只是有少量的锡渣, 拆除器件可能也比较困难,这样效率就会非常低,很难满足高效率的生产要求和产品质量 控制要求。 (2)若用锡炉配合锡嘴进行返修,虽然可以一次性拆除器件,但是要做到以下关键两点: A 要保证器件管脚 与熔融的焊锡接触的时间尽量短暂。 按有铅工艺要求,熔融的焊锡一般温度在 225左右,接触时间应少于 5s。按无铅工艺要 求:熔融的焊锡一般温度在 245左右,接触时间最好控制在 3 s 以内。超过上述时间就可 能损伤元器件或 PCB 板。要做到管脚与熔融的焊锡接触的时间尽量短暂,就要求设备首先 保证焊锡表面水平并与器件所有管脚所成
4、的平面完全平行,以使器件所有管脚同时浸入焊 锡。在拆除单面 PCB 板上的通孔器件时做到上述步骤比较简单。但在拆除双面 PCB 板上 的通孔器件时,做到上述步骤就比较困难,这就需要在用锡炉进行拆除通孔类器件时, PCB 板要很好的固定。另一方面,对 PCB 板和器件进行预热也非常关键,预热时达到管脚 上的温度,对有铅焊接来说,温度应在 140180之间,对无铅焊接来说,温度应在160200之间,然后迅速让管脚接触熔融的焊锡,拆除器件就容易的多,可以在工艺 要求的时间范围内拆除掉通孔器件。 B 是在器件被拆除后,如何清理通孔内残余的焊锡也是个难题。有一些设备在拆除器件后 继续使 PCB 板下面接
5、触熔融的焊锡,然后在 PCB 板上面用高压空气吹掉通孔里的焊锡, 这样做虽然可以清除掉较小的通孔类器件孔里的焊锡,但易造成如下问题:一是在通孔器 件的管脚焊接面,如果高压空气压力太高会造成焊锡飞溅,污染 PCB 板上其他器件,严重 的造成 PCB 板的报废;如果高压空气压力较低就会吹不掉焊锡。另外溅锡也容易对操作者 造成危险;二是用这种方法对高压空气喷嘴要求很高,一般的喷嘴很难清除通孔里残余焊 锡。 2 相对理想的通孔返修设备相对理想的通孔返修设备 综上所述比较理想的通孔返修站返修站应具有如下功能: (1)返修站应能很好的固定单面或双面 PCB 板,对中器件比较容易,在用锡炉配合喷嘴对通孔类器
6、件进行返修时,管脚在器件的下面,所以在固定好 PCB 板后如何让管脚与焬喷 嘴完全对中,就变得相对困难。所以在 PCB 板上方应有与下方的焊锡喷嘴相对应的装置, 以方便在固定好 PCB 板后,不用观察下面的器件管脚,在器件上方就可精确对准。 (2)固定 PCB 板的夹具应能平稳灵活升降,应能在 X 轴和 Y 轴方向移动,以方便 PCB 板的对位。由于小的锡炉一般没有锡渣过滤装置,在焊锡刚从锡嘴中溢出时,会有一些锡 渣,特别是在锡炉里的焊锡使用时间比较长的时候,锡渣会多一些。锡渣如果沾在 PCB 板 上,会比较难清除,从而对 PCB 板造成污染。所以在锡泵打起焊锡后,在接触器件管脚 之前,有必要
7、对焊锡清理一下,这就需要有一个空间。在对位时,升起夹具,对好位置以 后,再放下夹具拆除器件。 具有升降功能的夹具,可比较方便地对通孔器件进行选择性焊接。 (3)应有预热装置,预热装置面积应不小于 20cm 见方,温度可控,对有铅工艺,预热台 温度最高可达 350;对无铅工艺,预热台最高温度应可达 380。这样一方面可对被拆器 件管脚进行预热,经方便快捷拆除器件;另一方面可避免 PCB 板因局部受热而变形。 (4)在器件被拆除后,理想的清除通孔里残余焊锡的办法,应是在通孔的上方用热风进行 加热,热风头的温度最高可达 400,温度可调,热风头的高度应在一定范围内可调。在 通孔的下方应有加热台进行底
8、部加热,底部加热装置可与第 3 项的预热装置共用。待通孔 里的残余焊锡完全融化后,再用高压空气从上方对准通孔进行吹气,这时高压空气压力可 调的较大,由于高压空气只是清除通孔里的残余焊锡,不接触锡炉里的大量焊锡,所以不 会造成焊锡飞溅,不会污染 PCB 板,也不会对操作者造成危险。 3 拆除器件及清理焊锡简单工艺拆除器件及清理焊锡简单工艺 (1)首先升起 PCB 板夹具,选择相应的喷嘴,将喷嘴安装在喷嘴座上,然后利用 X 轴及 Y 轴移动装置对 PCB 板进行对位; (2)待对好位置以后,将 PCB 板移动预热台上方,对其进行预热; (3)PCB 板预热完成 后,将其迅速装卡在 PCB 板夹具上
9、; (4)打开锡泵,降下 PCB 板夹具,用镊子拆除器件; (5)将 PCB 板两次放置在预热台上方,打开预热器及热风头,调整热风头高度,待通孔 里残余焊锡熔化后,用高压空气将孔里焊锡吹掉。 4 选择性焊接简单工艺选择性焊接简单工艺 (1)首先升起 PCB 板夹具,选择相应的喷嘴,将喷嘴安装在喷嘴座上,然后利用 X 轴及 Y 轴移动装置对 PCB 板进行对位; (2)待对好位置以后,将 PCB 板移到预热台上方,并将需要焊接的器件插入通孔内,然 后对 PCB 板及器件同时进行预热; (3)预热完成后,将其迅速装卡在 PCB 板夹具 上; (4)打开锡泵,降下 PCB 板夹具,大概 5S 后,升起 PCB 板夹具,完成焊接。