回流焊炉应该做些什么?

“ 在我的工作当中我花了大量的时间拜访客户,以了解他们面临的挑战,他们正在努力实现的目标,是什么使他们获得成功等。我需要这种深入的了解来帮助他们改进,并为我们的研发团队提供未来产品开发的建议。我得到的一个有趣的了解可以通过下面的交流来说明:

问:你们回流焊炉的首要工作是什么?
答:它是熔化焊料的。

问:还有呢?
答:焊接组件。

问:还有呢?
答:生成牢固的焊点。

问:回流焊炉是怎样实现牢固焊点的,有限制条件吗?
答:是的,不能损伤元件,也不能损伤线路板本身。”

作者供图。

因此,回流焊炉应在一定的限制条件下生成牢固的焊点。这些限制条件通过温度曲线来衡量。温度曲线要与元件、锡膏和基板供应商设定的工艺规范进行比较,并最终创建一个符合工艺规格的PCB温度曲线。换言之,回流焊炉基本上是一种“温度曲线生成设备”。回流焊炉也还有其他的明显职责,如提供足够的生产能力、管理助焊剂以避免性能变化等。

不管怎样,PCB温度曲线是关键。具有讽刺意味的是,虽然回流焊炉可以在1分钟内对一系列变量提供成千的数据点,如温区温度、传送速度、氧气水平,静态压力等;但是,有一个可以说是最重要的变量回流焊炉却无法提供:PCB温度曲线是什么状况的,它与已设定的工艺窗口进行比较时是什么样子?

客观地说,业界已经接受了必须测量PCB的温度曲线,但方案和执行力的不同之处在于测量什么样的温度曲线,以及多长时间测量一次。有些工厂每月测量一次回流焊炉的PCB温度曲线,有些工厂每班测量一次。有些工厂不测量PCB温度曲线,但是测量一个夹具的温度曲线。其逻辑道理是,如果回流焊炉在一定条件下产生良好的质量,那么一个简单的程序就是在那时也测量一个在夹具上的PCB的温度曲线。如果在同样的炉子设置下,在同样的夹具装置上进行周期性的温度曲线测量均产生类似的温度曲线,那证明炉子没有改变。因此回流焊炉将继续在同样的条件下对所有PCB组件提供同样的质量。

在夹具装置上验证PCB温度曲线,而不是在PCB组件上,这产生了关于机器监控和过程监控的讨论。我认为这两个概念不是互相对立的,也不是相互排斥的。机器监控是很重要的,其原因有很多,例如为预防性维修技术人员提供信息,为故障诊断提供信息。如果客户提出的基本问题是“我的组件是在工艺规格的范围内加工的吗?” 这只有工艺过程监控才能揭示。另一个被普遍接受的观点是,在机器没有变化时,或至少机器没有及时变化,PCB温度曲线也可能会改变。有两个例子说明了这一点:排气和热负荷变化往往会在没有触发(或及时触发)来自回流焊炉的反应的情况下影响了PCB温度曲线。

本次讨论的另一个方面是温度曲线测量的频率。无论是一个月一次还是一班一次测量PCB温度曲线,热工艺过程都是在盲运行。客户要想知道其组件是否在工艺规格范围内加工时,在生产开始前的一分钟让回流焊炉生成一个规范的温度曲线可能会让其感到满意。但是更多的客户会想要每个PCB组件的温度曲线都是正确的可追溯性和证据时,这种情况就需要连续的自动化的温度曲线测量系统。

所以很自然的就会得出一个结论:如果回流焊炉的基本职责是生成符合工艺规格的温度曲线,那么温度曲线本身必须能被测量和监控。SPI从X、Y和θ等的精度方面监控印刷机的生产,元件贴片机自己监控其生产,或者通过AOI设备来监控,为什么黑盒子回流焊炉就不需要监控呢?

 

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