SMT混装时通孔回流焊接技术

一. 概述.

通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司,90年代初已开始应用.但它主要应用于SONY自己的产品上,如电视调谐器及CD Walkman.

通孔回流焊接技术采用的是点印刷及点回流的方式,所以又称为SpotReflow Process,即点焊回流工艺.

 

二. 通孔回流焊接生产工艺流程.

它的生产工艺流程与SMT流程极其相似,即印刷锡浆>插入元件>回流焊接.无论对于单面混装板还是双面混装板,都是一样的流程,如下所示:

SMT机板

印刷锡浆:使用机器将锡浆印刷在线路板上。

手工插机:人工插件。

点焊回流炉:使用热风回流机器焊接。

 

三. 通孔回流焊接工艺的特点.

1. 对某些如SMT元件多而穿孔元件较少的产品,这种工艺流程可取代波峰焊.

2. 与波峰焊相比的优点:

(1)焊接质量好,不良比率DPPM可低于20.

(2)虚焊,连锡等缺陷少,极少的返修率.

(3)PCB Layout 的设计无须象波峰焊工艺那样特别考虑.

(4)工艺流程简单,设备操作简单.

(5)设备占地面积少.因其印刷机及回流炉都较小,故只需较小的面积.

(6)无锡渣的问题.

(7)机器为全封闭式,干净,生产车间里无异味.

(8)设备管理及保养简单.

3. 印刷工艺中采用了印刷模板,各焊接点及印刷的锡浆份量可根据需要调节。

4. 在回流时,采用特别模板,各焊接点的温度可根据需要调节。

5. 与波峰焊相比的缺点.

(1)此工艺由于采用了锡浆,焊料的价格成本相对波峰焊的锡条较高。

(2)须订制特别的专用模板,价格较贵.而且每个产品需各自的一套印刷模板及回流焊模板. 不适合多个不同的PCBA产品同时生产.

(3)回流炉可能会损坏不耐高温的元件。在选择元件时,特别注意塑胶元件,如电位器等可能由于高温而损坏.根据我们的经验,一般的电解电容,连接器等都无问题. 根据我们测试的结果,实际使用回流炉时元件表面最高温度在120-150度.

 

四. 通孔回流焊接工艺设备。

1. 锡浆印刷机。

采用的机器:锡浆印刷机)。需用特别的模板配合印刷机使用.

(1)基本原理。

以一定的压力及速度下,用塑胶刮刀将装在模板上的锡浆通过模板上的漏嘴漏印在线路板上相应位置。步骤为:送入线路板-->线路板机械定位--->印刷锡浆--->送出线路板

(2)锡浆印刷示意图:

刮刀: 无特别的要求.刮刀与模板之间间距为0.1-0.3mm,角度为9度.

模板: 厚度为3mm,模板主要由铝板及许多漏嘴组成.

漏嘴: 漏嘴的作用是锡浆通过它漏到线路板上. 漏嘴的数量与元件脚的数量一样,漏嘴的位置与元件脚的位置一样,以保证锡浆正好漏在需要焊接的元件位置.漏嘴下端与PCB之间间距为0.3mm,目的是保证锡浆可以容易的漏印在PCB上.

漏嘴的尺寸可以选择,以满足不同焊锡量的要求.

印刷速度 : 可调节,印刷速度的快慢对印在PCB上锡浆的份量有较大的影响.

五、工艺窗口:

印刷速度:在机器设置完成后,只有印刷速度可通过电子调节.要达到好的印刷品质,必须具备以下几点:

1. 漏嘴的大小合适,太大引起锡浆过多而短路;太小引起锡浆过少而少锡.

2. 模板平面度好,无变形.

3. 各参数设置正确(机械设置):

(1)漏嘴下端与PCB之间间距为0.3mm.

(2)刮刀与模板之间间距为0.1-0.3mm,角度为9度.

 

2. 插入元件.

采用人工的方法将电子元件插入线路板中,如电容,电阻,排插,开关等。

元件在插入前线脚已经剪切。在焊接后无须再剪切线脚.而波峰焊是在焊接后才进行元件线脚剪切.

 


3. 点焊回流炉.

采用的机器:回流炉。需用特别的模板配合回流炉使用.

钢网, 钢网设计是瞳孔回流焊接的重点,要依据很多经验, 下面是一些举例

六. 温度曲线.

由于通孔回流焊的锡浆,元件性质完全不同于SMT回流,故温度曲线也截然不同.

温度预热区回流区冷却区

温度曲线分为三个区域:

A. 预热区.

将线路板由常温加热到100OC-140OC左右,目的是线路板及锡浆预热,避免线路板及锡浆在熔焊区受到热冲击。如果板上有不耐高温的元件,则可以将此温区的温度降低,以免损坏元件.

B. 回流区.(主加热区)

温度上升到锡浆熔点,且保持一定的时间.使锡浆完全熔化。最高温度在200-230OC. 在178OC以上的时间为30-40秒.

C. 冷却区.

借助冷却风扇,降低锡浆温度,形成锡点,并将线路板冷却至常温。

 

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