《打破焊接的障碍1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《打破焊接的障碍1（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、打破焊接的障碍本文介绍，在化学和粒子形态学中的技术突破已经导致新型焊接替代材料的发展。随着电子制造工业进入一个新的世纪，该工业正在追求的是创造一个更加环境友善的制造环境。自从1987年实施蒙特利尔条约(从各种物质，如大气微粒、制冷产品和溶剂，保护臭氧层的一个国际条约)，就有对环境与影响它的工业和活动的高度关注。今天，这个关注已经扩大到包括一个从电子制造中消除铅的全球利益。自从印刷电路板的诞生，铅锡结合已经是电子工业连接的主要方法。现在，在日本、欧洲和北美正在实施法律来减少铅在制造中的使用。这个运动，伴随着在电子和半导体工业中以增加的功能向更加小型化的推进，已经使得制造商寻找传统焊接工艺的替代者
2、。新的工业革命这是改变技术和工业实践的一个有趣时间。五十多年来，焊接已经证明是一个可靠的和有效的电子连接工艺。可是，对人们的挑战是开发与焊锡好的特性，如温度与电气特性以及机械焊接点强度，相当的新材料；同时，又要追求消除不希望的因素，如溶剂清洗和溶剂气体外排。在过去二十年里，胶剂制造商在打破焊接障碍中已经取得进展，我认为值得在今天的市场中考虑。都是化学有关的东西在化学和粒子形态学中的技术突破已经导致新的焊接替代材料的发展。在过去二十年期间，胶剂制造商已经开发出导电性胶(ECA, electrically conductive adhesive)，它是无铅的，不要求卤化溶剂来清洗，并且是导电性的。
3、这些胶也在低于150C的温度下固化(比较焊锡回流焊接所要求的220C)，这使得导电性胶对于固定温度敏感性元件(如半导体芯片)是理解的，也可用于低温基板和外壳(如塑料)。这些特性和制造使用已经使得它们可以在一级连接的特殊领域中得到接受，包括混合微电子学(hybird microelectronics)、全密封封装(hermetic packaging)、传感器技术以及裸芯片(bare die)、对柔性电路的直接芯片附着(direct-chip attachment)。 混合微电子学、全密封封装和传感器技术：环氧树脂广泛使用在混合微电子和全密封封装中，主要因为这些系统有一个环绕电子电路的盒形封装。
4、这样封装保护电子电路和防止对元件与接合材料的损伤。焊锡还传统上使用在第二级连接中，这里由于处理所发生的伤害是一个问题，但是因为整个电子封装是密封的，所以焊锡可能没有必要。混合微电子封装大多数使用在军用电子中，但也广泛地用于汽车工业的引擎控制和正时机构(引擎罩之下)和一些用于仪表板之下的应用，如双气控制和气袋引爆器。传感器技术也使用导电性胶来封装压力转换器、运动、光、声音和振动传感器。导电性胶已经证明是这些应用中连接的一个可靠和有效的方法。柔性电路：柔性电路是使用导电性胶的另一个应用领域。柔性电路的基板材料，如聚脂薄膜(Mylar)1，要求低温处理工艺。由于低温要求，导电性胶是理想的。柔性电路用
5、于消费电子，如手机、计算机、键盘、硬盘驱动、智能卡、办公室打印机，也用于医疗电子，如助听器。空间的需求胶剂制造商正在打破焊接障碍中取得进步，由于空间和封装的考虑，较低温度处理工艺和溶剂与铅的使用减少。由于空间在设计PCB和电子设备时变得越來越珍贵，裸芯片而不是封装元件的使用变得越来越普遍。封装的元件通常有预上锡的连接，因此它们可以焊接到PCB上。通过消除这些元件和使用半导体裸芯片，空间减少并且环氧树脂可替代连接方法。环氧树脂固化温度不会负面影响芯片，该连接也消除了铅的使用。在产品设计可受益于整体尺寸减少的情况中(如，助听器)，从表面贴装技术封装消除焊接点和用环氧树脂来代替，将帮助减少整体尺寸。
6、可以理解，通过减小尺寸，制造商由于增加市场份额可以经常获得竞争性边际利润。在开发电子元件中从一开始，封装与设计工程师可以利用较低成本的塑料元件和基板，因为导电性胶可用于连接。另一个消除铅而出现的趋势是贵金属作为元件电极的更多用量，如金、银和钯，环氧树脂可取代这些金属用作接合材料。另外，用环氧树脂制造的PCB和电子元件不要求溶剂冲刷或溶剂的处理，因此这给予重大的成本节约。未来是光明的导电性胶已经在渗透焊锡市场中迈进重要的步子。随着电子工业继续成长与发展，我相信导电性胶(ECA)将在电路连接中起重要作用 - 特别作为对消除铅的鼓励，将变得更占优势。并且随着在电子制造中使用小型和芯片系统(syste
7、m-on-chip)的设计，对环氧树脂作为一级和二级连接使用的进一步研究将进行深入。 再流焊温度曲线记录器的研究与应用第七研究室作者：常青郑毅张小燕 摘要：再流焊是表面安装组件生产中的关键工序。焊接中的印制板从材质、结构、元件布局、焊膏牌号等都各不相同，因此印制板焊接的温度曲线也就均有差异。目前由于 QFP和BGA等器件大量采用，如何准确地测试、调整印制板温度曲线是提高焊接质量的关键。国外SMT行业已经认识到这点，相继地开发出了各种温度曲线记录器，在国内也有越来越多的专业人员投入到这个课题的研究开发中来。本文重点阐述了WJQ3温度记录器的结构与工作原理及应用。 关键词：再流焊；温度曲线；温度记
8、录器 表面安装技术(SMT)是包括从元器件、贴装设备、焊接设备及组装辅助材料等内容的综合系统技术。实践证明，要想做出高质量产品，仅仅具有高级的SMT硬件设备是不够的，还依赖于对设备正确的使用和调节。而再流焊是印制板组装过程中最后一道关键工序，印制板(PCB)的焊接温度曲线设置是否正确直接决定焊接质量。 1再流焊温度曲线测试的必要性 再流焊是通过加热融化预先涂敷到印制板焊盘上的焊膏，冷却后实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气联接。影响焊接效果的主要因素包括：元器件的可焊性、焊料的性能和给印制板提供的热量。为给印制板提供适当且足够的热量，就需要准确地控制加热温度与时间。实际组装的
9、印制板组件千差万别，从材质上分，有环氧玻璃布板、陶瓷板、铝基板和柔性印制板等；从构造上分，有单面板、双面板、多层板；而且印制板的元件布局、密度、走线也各不相同。所以需要针对板子的具体情况调整加热温度和时间。 加热过程中，必须考虑对元器件的热冲击。例如，有机半导体电解电容是表面贴装元件(SMC)中对热比较敏感的元件。材料与结构使它能承受的温度与时间是230，3OS。片式多层陶瓷电容的脆性和精细多层结构也使得它对热冲击相当敏感。当今小型细间距QFP和BGA等器件大量采用，它们的焊接效果直接决定了整块印制板焊接的成败。所以，越来越多的SMT工艺技术人员认识到控制再流焊温度曲线的重要性。 在SMT生产
10、中为满足自动化生产和大批量生产的需要，绝大多数均采用隧道式连续传送结构的再流焊炉。这种再流焊炉普遍具有3个以上的温区。各温区温控仪表显示的温度只是控温热电偶所处位置即炉膛内若干个固定点的温度，由于控温热电偶测试点与印制板有一段距离，而且印制板是从炉膛中动态地穿过，所以温区设定温度并不是印制板上的实际温度。实际上，印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多，因此对于再流焊炉操作者来说只凭经验，很难在短时间内把这种再流焊炉的温度设定和传动速度调节到最佳状态。现在，大型的由计算机控制的再流焊炉普遍带有测试热电偶接口。将这种接口接上长热电偶，再把热电偶和印制板一起送入炉膛，可以实测印制板在炉内的温度
11、曲线，并且可以由软件实现对测量结果的存储、调用和打印。而对于仪表控制的再流焊炉来说，没有这样的装置，操作者也就无法知道印制板上的实际温度曲线。针对这种情况，国外有些如ECD、DATAPAQ、ERSA等公司开发了多种型号的温度曲线记录器。在国内也有越来越多的专业人员开始投入这个课题的研究开发中来，1999年4月信息产业部电子第二研究所SMT系统工程部研制成了WJQ3温度记录器，并已投放市场。 2 WJQ3型温度记录器的结构与原理 WJQ3温度记录器组件如图l所示： RS232通讯线用它可把记录器的通讯插座与PC机RS232口连接起来，实现数据传送。 印制板为具体测试用的板子。 热电偶测量温度传感
12、器。 插头可连接热电偶至记录器。 保温套它保护记录器内部电路板免受高温影响。 安装盘WJQ3数据分析软件。 WJQ3温度记录器的外壳是由不锈钢制成的扁平金属盒子。侧面带有3个热电偶插座，内芯的另一侧面带有电源开关、通讯插座和充电器插座。所配热电偶为K型，偶丝直径0.2mm。它的工作原理是：将三支(也可用一支或两支)细丝状微型K型热电偶的探头用焊料或胶粘剂固定在印制板上需要监测的三点上，再把热电偶与温度记录器上的热电偶插座相连。打开温度记录器的电源开关，套好保温罩，记录器和被测印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过，记录器自动按程序以0.5s时间间隔采样热电偶的温度信号，并将随时间变化的温
13、度数据保存在记录器内的非易失性存储器中。当印制板和记录器从炉膛内传送出来后，取下保温罩，关闭电源开关。用通讯电缆将记录器联接到PC机RS232串行口上，启动WJQ3温度记录器专用数据分析软件后，打开记录器电源开关，启动通讯功能后，进入通讯状态。数据传送完毕，软件就将从记录器内读出的数据绘制成曲线(温度曲线)显示在PC机屏幕上。需要时还可把曲线和数据打印出来。所测出的温度曲线全面、准确地反映了印制板各测试点的温度与时间关系。细丝状热电偶探头微小，可监视任何细小间距器件引脚或焊盘的温度，并且测量结果比较接近真实温度。 3 wJQ3温度记录器的实际应用 下面仅以我们在沈阳某厂的调机过程为例说明如何使
14、用温度记录器来调整焊接工艺参数。 该厂组装的印制板材质为环氧玻璃布板，厚1.6mm，尺寸为200(L)100(W)mm，是典型的双面混装板，它的生产工序为： 先丝印A面手工贴装焊接A面翻转印制板丝印B面手工贴装焊接B面手工焊接插装元件 在A面板子中心有一QFPl32脚的大型器件，其余均为SOP集成电路、片阻、片容和片式钽电容，分布在它四周，其中靠近印制板边缘还有一小的PLCC20脚器件。焊接所用设备为P18T200红外热风混合式链条传送再流焊炉。A面印刷所用焊膏为Sn63Pb37(熔点为183)。 B面正对A面QFP处有一PLCC44脚器件，其余的SOP集成电路和片阻片容元件，分布在它四周。
15、B面所用焊膏为Sn62/Pb36从82(熔点为179)。要求在焊接B面时必须确保印制扳A面的片式元器件均不能熔化脱落。一般情况下，处于下面的小元件如片式阻容元件和 SOP集成电路即使再次熔化，由于熔融焊料表面张力的作用也不会脱落。但是QFPl32脚器件体积大，在熔化后会因其重力大于焊料的表面张力而脱落，以前该厂曾发生过这种问题。原来该厂生产中设置的再流焊炉工艺参数为：预热l275，预热2210，焊接275，链速300mmmin，由于没有测试手段，印制板上温度分布不合理，从而造成焊出的印制板焊点不光亮。 这次厂方给我们提供了一块同样的印制板，我们首先对印制板进行分析。 A面的QFP是大型关键器件，B面的PLCC44在焊接时吸热较多，是印制板上温度最低的区域。印制板上无元件的边缘，是印制板上温度最高的区域，在焊接时要确保它的温度不超过印制板所能承受的最高温度，否则印制板会受高温而损坏。我们将A路热电偶焊在小型SOP引脚上，B路热电偶焊在QFPl32的引脚上，C路热电偶焊在无元件的印制板边缘过孔处。焊接时采用高熔点焊膏(如熔点为268的Snl0Pb88/Ag2焊膏)，以确保热电偶在升温过程中不脱焊。测试后的温度曲线如图2所示： 从图6中可看出B面除PLCC
