焊接工艺发展趋势模板.doc

焊接工艺发展趋势
使用聚焦白光选择性焊接 $cM9B0}  
*]b c+^K  
  本文介绍，这种光束技术为很多困难焊接应用提供一个创新处理方案。 d})_HH  
　　在今天竞争性和改变制造环境中，我们常常受到挑战，要以成本有效方法来制造日益复杂装配。传统焊接工艺常常要扩展其能力，以接纳新设计和技术规格，同时保持在品质、产量和成本限制之内。 :K:FX?lW  
　　聚集白光(focused white light)焊接为很多挑战性焊接应用提供一个可行方法。复杂性日益增加焊接工艺要求，和光束技术处理能力最新提升，使得光束焊接成为制造商一个吸引人选择。在线(line-integrated)、高速机器人控制焊接操作能够在一平方米工作单元内进行。经典应用包含热敏感元件和装配设计，这些使传统回流焊接是不实际。 H96(`8  
　　在世界级高产量运作中，光束(light beam)工艺已经含有这么特征：抵达每个焊点在一秒中之下周期时间和少于每百万100(ppm)缺点率。光束利用能够深入提升，因为它提供一个使用成本低非回流焊接元件机会。已经证实它是一个对连接器损失和导线焊接有成本效益替换方法。 h L7 TrAD  
-<an
.T  
光束设计 ~p  +  
　　光束技术最简单形式类似于经过放大镜玻璃将太阳光聚焦在聚集点上产生热量。经过控制光源、光学输出和部分中间次要细节来改善这个方法，一个焊接工艺几乎就能够产生了。 u|&tl  
　　首选光源是氙灯(xenon lamp)，它在正常可见到靠近红外范围内发出一个宽带光谱。相反，激光发出光在很窄光谱带宽。光谱越宽，在更宽范围基板上提供愈加好热传输能力。 ;[cz}i  
　　由Panasonic Factory Automation (Franklin Park, IL)设计一个聚集白光系统使用来自1500W氙灯光能。这个能量经过放大镜由光纤线传送到一个可变(大于等于1mm)聚光点。在光束聚焦点反射光是强烈，对眼睛影响能够好象在很晴朗天直接看太阳光一样。该工艺能够用电焊护目镜安全地观察，但最好是间接地经过视频监测系统来观察。 <_ Ms5R  
=4fDYagg  
`Q5k; $  
@7l0   
光束焊接 6%
TW^bA  
　　自动光束焊接是一个点对点非接触焊接方法。该技术由多个步骤组成，类似于手工焊接要素。光束移动到焊接点，锡线定位好准备进给，打开光束，进给锡线，锡线退回，关闭光束或移动到下一个位置。因为锡线在接触焊点之前和光束交汇，所以当它接触焊点时是熔化状态。光束在回流锡膏时也是有效。光束小直径和高强度使得在少于一秒时间内形成高质量焊接点，给焊点总热传导低，给焊点位置之外装配热传导甚至更低。 /jq$#FzRn  
　　应用通常决定光束焊接需要。这个方法一个优点是，它通常能够焊接由传统焊接方法不能实际上回流装配。经典光束应用例子包含： j=V]Y=E\  
SQ31z>r.o  
把热敏显示和晶体元件焊接到电路板 gN_9bEs#  
开关装配内端子精密焊接 2N*oem  
少许引脚元件装配 VP?X !t  
不能清洗元件 >HU_~nv  
汽车传感器、柔性电路板、PCMCIA应用和几何形状复杂装配。 t4 +A  
LL 8q  
　　光束甚至能够回流焊接在玻璃罩后面元件。由光束在焊接点上产生独特问题设定特征要求使用更新助焊剂，其配方含有低挥发性和低溅锡特征。 6Kl#v(  
系统集成 =z_ |(^7ME  
　　光束焊接通常不作为一个独立工具使用。它通常是在一个自动机械平台上集成焊接系统一部分，包含精密移动控制、锡线进给、光束参数控制、过程监测能力和通信协议。其经典一平米占地面积可轻易地适于大多数制造装配线。 \so ,1B  
　　自动机械平台和集成焊接过程软件已经在过去几年大大改善。Motorola Manufacturing Systems (Boynton Beach, FL)和Motorola Cellular Subscriber Group (Harvard, IL)工艺开发教授在该工艺开发和改善中起关键作用，该集团现在有超出25个这种系统在运作。市场上可买到设备范围从简单只焊接单元到更复杂零件贴装和多光束焊接系统。光束镜和焊锡进给器可安装在拱架(gantry)或X-Y工作台上对顶面和/或底面焊接。复杂成熟和基于PC自动系统能够买到，它插件和焊接元件，含有高度可靠性。 PGA^-uOZ  
~$SzOL K'  
过程控制 39~U,PJEy  
　　产品设计要求必需根当地评定和建立，以达成最好质量水平。这些要求包含焊盘/引脚尺寸和几何形状，引脚对孔比率，尺寸公差、阻焊层和基板材料。 [gVN   
　　材料质量和可焊性要求必需为该工艺建立并监测。该工艺对来料质量改变敏感而且没什么宽容。不可预料可焊接性问题或污染，如树脂胶残留，将使该工艺愈加困难。 YV*{
6kOc'  
　　光束变量包含光纤类型、透镜类型(焦点直径、焦距)、和灯泡功率输出。光纤和透镜选择是基于所期望工艺要求。因为氙灯本质就是灯，功率输出和光分布伴随时间发生改变。这些改变使用电子反馈机构和校准方法来控制。 ?PTPEC&}J  
　　过程参数包含光强设定、预热/驻留/后热时间、锡线类型和锡线进给角度/速度。这些变量能够优化以达成改善品质和降低循环时间。选择和确定低溅锡助焊剂夹心焊锡是必需。 J3
s8VW}  
　　一个简单视频监测系统可安装在机械手臂工具上。该系统提供对焊接操作靠近观察和统计。当回放慢动作时，其结果是对过程动态无价反馈。 #E.'nb5u>  
7HF` 9_b4  
优点和缺点 "@-4yfGT;  
　　聚焦式白光束焊接当和传统和其它非接触焊接方法相比，有多个优点和缺点。光束工艺将用于几乎全部任何通孔或表面贴装焊接应用。可是，作为一个选择，波峰焊接或红外(IR)回流焊接工艺通常对高产量/高混合度运作更有成本效益。一旦有了，光束系统可用于其它周围运作，这些对这个专用设备成本是无关痛痒。 @Y5@:sl&  
　　光束工艺总速度决定于每个装配焊点数量。循环时间伴随每个装配焊点数量增加而增加。相反，波峰焊接或回流焊接和每个装配焊点数量没什么关系。所以，对于一个给定数量焊点，每个工艺处理时间是相等。即使高产量/低混合制造通常使用光束技术，但部分系统多功效性和编程能力可使得快速适应更高混合度要求。 *!-2$K%_  
　　钇铝榴石紫外(YAG UV, yttrium aluminum garnet ultraviolet)激光器(波长：1064N-m)，也用于焊接应用，它优越于白光束(氙光波长：300~1200N-m)，因为它提供更高能量集中和更细光束直径。可是，钇铝榴石紫外激光器光吸收率(热传导能力)很大程度上决定于它加热材料特征，而白光束吸收率在更宽范围基板特征上较稳定。另外，激光成本高，要求严格安全考虑。 #``>X O  
　　不象其它焊接过程，光束工艺参数能够对单个焊接点按要求设定。这么避免了为了接纳板上全部不一样零件而不得不决定一个最适合工艺设定，这点已经变得越来越困难了，因为板设计更复杂了。用户含有更多灵活性，因为任何改善全部只要求修改对应自动机器程序。 22Z( 6-43  
　　因为光束焊接是点到点，不期望PWB温度副作用，如弯曲和翘曲，实际上不存在。可是，光束将很快地烫伤电路板，假如过程变量不受控制。使用视频相机对每个焊点监测和统计整个过程动态能力是这个工艺独特优点。 Y/+qk-__  
;h~ v]A  
结论 Pef*  
　　自动光束焊接为很多困难焊接应用提供一个创新和革命性处理方案。该技术现在是在很多世界级运作中经过验证资产。它为制造提供又一个工具，来增加焊接工艺能力和在一个改变环境中效率。不管怎么样，光束焊接是一个复杂工艺，要求完整能力、需要和成本效益分析。
无铅焊锡和导电性胶 2iOy63  
da~A# ![9  
　　本文介绍，两种材料全部能够有效地替换含铅焊锡。 u(~,}|q@  
466*Tw?[ u  
　　世界上，对无铅焊锡替换品爱好正在戏剧性地增加，关键因为在亚洲和欧洲全部开始快速地消除含铅焊锡在电子装配中出现。日本电子制造商已经自愿地要求到在中国制造或销售产品是无铅。欧洲也在要求无铅电子，正如1998报废电气和电子设备指示(WEEE)所要求那样。可是，因为欧洲社会反对，最终期限没有确定，现在截止日期估量在以后。有很多理由支持把铅从电子焊锡材料中消除努力。除了来自该元素毒性环境压力之外，其它动机包含有害废物处理关注、工作场所安全性考虑、设备可靠性问题、市场竞争性、和环境共同形象维护。 ~,DOqOE@D  
　　现在北美电子制造商所经受压力原来是经济上，而不是法令上。为了消除其产品再不能出口到亚洲和欧洲电子市场危险，制造商们正在寻求可行含铅焊锡替换者，包含无铅焊锡材料和可导电性胶。 ""vuc'/3  
2Yi&J  
　　无铅焊锡 *iL/W3i  
　　无铅焊锡技术不是新。多年来，很多制造商已经在部分合适位置应用中使用了无铅合金，提供较高熔点或满足特殊材料要求。可是，今天无铅焊锡研究目标是要决定哪些合金应该用来替换现在每十二个月使用估量50,000吨锡-铅焊锡。取消资源丰富价格廉价(大约每磅0.40美元)铅，代之以另外元素，原材料成本可能增加很多。 <c"cm'ZU  
　　选择用来替换铅材料必需满足多种要求： b~aW qM-  
gQ3JS*ehH  
　　1.它们必需在世界范围内可得到，数量上满足全球需求。一些金属 - 如铟(Indium)和铋(Bismuth) - 不能得到大数量，只够用作无铅焊锡合金添加成份。 j Yd3(R}  
　　2.也必需考虑到替换合金是无毒性。部分考虑中替换金属，如镉(Cadmium)和碲(Tellurium)，是毒性；其它金属，如锑(Antimony)，因为改变法规结果可能落入毒性种类。 1 ]m,W  
　　3.替换合金必需能够含有电子工业使用全部形式，包含返工和修理用锡线、锡膏用粉末、波峰焊用锡条、和预成型(preform)。不是全部提议合金全部可制成全部形式，比如铋含量高将使合金太脆而不能拉成锡线。 <KGt5W+  
　　4.替换合金还应该是可循环再生 - 将三四种金属加入到无铅替换焊锡配方中可能使循环再生过程复杂化，并增加成本。 k?bApb&-7Q  
　　不是全部替换合金全部可轻易地替换现有焊接过程。美国国家制造科学中心(NCMS, the National Center for Manufacturing Sciences)在1997年得出结论，对共晶锡-铅焊锡没有“插入(drop-in)”替换品。1994年完成，作为欧洲IDEALS计划一部分研究发觉，超出200种研究合金中，不到10种无铅焊锡选择是可行。 :YlE{JJ  
　　数量上足够满足焊锡大量需求元素包含，锡(Sn, tin)、铜(Cu, copper)、银(Ag, silver)和锑(Sb, antimony)。商业上可行部分无铅焊锡例子包含，99.3Sn/0.7Cu, 96.5Sn/3.5Ag, 95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu, 96.2Sn/2.5Ag/0.8Cu/0.5Sb。混合在这些替换合金内全部这些元素含有和锡-铅焊锡不一样熔点、机械性能、熔湿特征和外观。现在工业趋向于使用靠近共晶锡银铜(near-eutectic-tin-silver-copper)合金。 sgeXfFfX  
　　多数无铅合金，包含锡-银-铜，含有超出200°C熔点 - 高于传统锡-铅合金大约180°C熔点。这个升高熔点将要求更高焊接温度。对于元件包装和倒装芯片装配，无铅焊锡较高熔点可能是一个关注，因为元件包装基底可能不能忍受升高回流温度(图一)。设计者现在正在研究替换基底材料，可忍受更高温度，和各向异性(anisotropic)导电性胶来替换倒装芯片和元件包装应用中焊锡。 3*^3,T qD  
　　无铅合金较高熔化温度可提供部分优势，比如，提升抗拉强度和愈加好温度疲惫阻抗、使其适合于象汽车电子元件这么高温应用。 O^Sv`ht<  
S?8;yBC
D  
@XSFm' ]  
c<'
#q  
　　电路板和元件表面涂层也必需和无铅焊锡兼容。比如，铜表面涂层板面上焊接点可能在机械上和外观上全部受较高无铅焊锡表面贴装技术(SMT)回流焊接温度影响，它可能造成锡和铜之间有害金属间化合物形成。无铅焊锡外观也是不一样(比如，一些配方看上去光亮但比传统锡-铅焊锡缺乏一点反光性)，可能要求标准品质控制程序改变。最终，因为现在没有高含铅(high-lead-bearing)焊锡替换品存在，所以完全无铅装配还是不可能。 0 $~_@j?  
　　即使现在助焊剂系统和锡-铅焊锡运作良好，无铅替换合金将不会在全部板元件表面涂层上一样表现，不会轻易地熔湿(wet)以形成相同金属间化合物焊接类型。所以可能需要改善助焊剂，提升熔湿性能，降低BGA焊接中空洞。 Rr< ]R)%  
　　理想无铅焊锡合金将提供制造商良好电气和机械特征、良好熔湿(wetting)能力、没有电解腐蚀和枝晶(dentritic)增加问题、可接收价格、和现在和未来多种形式可取得性。焊锡将使用传统助焊剂系统，不要求使用氮气来确保有效熔湿。 \1Ra0  
　　满足波峰焊接、SMT和手工装配要求无铅替换品今天全部可在市场买到，即使在元件无铅合金、电路板表面涂层兼容性、助焊剂系统开发和工艺问题上要求更多研究。 v"}la^}X  
　　导电性胶(Conductive Adhesive) 2i^ &^f^  
　　传统上导电性胶作为将集成电路胶接和引脚框架(lead frame)芯片附着(die-attach)材料使用。它们也用于制作印刷电路分层，将铜箔附着在电路板或柔性基底上，和将电路粘结到散热片。因为无铅倡议结果，导电性胶已经成为附着表面贴装元件焊锡一个有吸引力替换品。 :%D-$o  
Rhv8cNZl  
SQ:NzRk|  
MHJ4e_&W  
　　在室温下固化，或暴露在100-150°C温度之间快速处理，这些胶对粘结温度敏感元件和在象塑料和玻璃这么不可焊接基板上提供电气连接是很好(图二)。因为高度灵活性配方，导电性胶也是诸如柔性电路装配和修理或柔性基板和连接器粘结这些应用处理方案(图三)。 ,c7E559  
　　导电性胶提供元件和电路板之间机械连接和电气连接。有三种类型电气导电性胶，配方提供需要电气连接特殊用处。和焊锡类似，各向同性(isotropic)材料在全部方向均等导电性，可用于有地线通路元件。导电性硅胶(silicone)帮助预防元件受环境危害，比如潮湿，而且屏蔽电磁和无线射频干扰(EMI/RFI)发射。各向异性(anisotropic)导电性聚合物或Z轴胶片许可电流只在单个方向流动，提供电气连接性和舒缓倒装芯片元件应力。 u\ .~WL,]  
　　导电性胶是热固环氧树脂和诸如银、镍、金、铜和铟或氧化锡导电性金属颗粒(或金属涂层)化合物。相当软金属经过胶在固化期间收缩时变形提供良好颗粒接触。现在最常见填充材料是银，因为其价格适中、广泛起源和优良导电性。当填充颗粒经过固化树脂胶承载电流时，即导电也导热。伴生导热性消除了机械散热需要，提供在晶体管或微处理器和其散热片之间有效热传导。 gCs"E>  
　　导电性胶是无铅和无氟氯化碳(CFC-free)，不危害臭氧层，而且不含VOC。这些材料提供良好设计灵活性，因为它们可填充异形区域和不一样尺寸间隙。较低胶处理温度降低能源成本，许可装配中使用价格低廉基板，降低PCB上温度-机械应力和元件损伤。 b h{3<3  
　　焊锡和胶比较 k[;DlSQt  
　　无铅焊锡和导电性胶二者全部是强有力候选材料，提供电子元件电气连接和热传导；可是，每个技术全部有其优点和缺点。取决于应用，某个粘结技术可能提供很好性能特征，或提供工艺或成本优势。 W=W*+ 1jH)  
　　本性上，焊锡形成金属基底之间冶金连接，而导电性胶形成基底表面机械和化学粘结。冶金连接比导电性胶形成粘结导电性愈加好，通常强度更高。因为胶要求金属填充物有效扩散，来提供良好电气特征。不过填充颗粒易于氧化，可能伴随时间降低胶导电性，而焊锡易于浸析出(leaching)金属(如，金或铜)，它可能脆化和减弱焊接点。胶会形成使金属表面失去光泽和氧化高强度粘结，这通常是不可焊接。 \Ko0Q+JRA]  
　　焊锡导热性(60-65 W/mK)比胶(3-25 W/mK)更高。焊锡体积电阻系数(volume resistivity)为0.000015 ohm.cm，比胶0.0006 ohm.cm少得多，表示焊锡通常比胶导电性好。 U uH|  
　　即使无铅焊锡通常在刚性基板上抗机械冲击比导电性胶愈加好，不过焊锡在柔性基板上易于应力开裂。除了有高度柔性配方之外，导电性胶抗振动和冲击比焊锡好。因为胶不提供焊锡表面张力自我对中作用，使用胶元件贴装是关键，尤其是超密间距元件。对中不好造成较差电气接触和对机械力抵御力不足。 A*=CS$b  
　　焊锡很适合于J型引脚元件和电镀和浸锡元件。胶对含有多孔表面电镀元件元件和电路板粘结良好。胶也是非可焊和高度柔性基板唯一无铅替换。因为胶可使用室温或低温固化机制，它们很适合粘结温度敏感装配和元件。 ,GJi+,m?Y2  
0,ds wW  
^
j T E  
X;B> 6j  
　　焊锡常常对要求返工电路板更有优势，因为胶要求较费时、可能损坏电路板元件返工工艺。已经配制出部分万能环氧树脂，专门用于大间距连接返工和返修应用。比如，假如电路板表面上迹线(trace)被擦伤，那么可使用这类胶来在原焊接地方修理电路。 3,mX4(\  
　　成本问题 ]s1Cpc6;]  
　　因为很多原因，无铅焊锡和导电胶二者全部比传统锡-铅焊锡更贵。鉴于铅是属于可得到最廉价金属(每磅$0.40)，替换合金可能要贵得多。比如，银每磅价格大约为$90，锡$3.70，铋$3.50，铜$0.85，和锌$0.60。锡膏通常四处销售价为每克$0.15-0.30，取决于量和合金类型。 yh D.-*`r6  
　　导电胶价格改变很大，取决于使用填充物类型及其市场价格。导电胶不一样配方可有十倍或以上改变原因。使用珍贵金属作填充物导电胶材料成本相对比无铅焊锡或传统胶材料成本更高。就单材料成本而言，胶通常比焊锡贵几倍。可是，胶装配和工艺要求大约为焊锡用于同一应用材料用量二分之一。还有，胶处理成本可能比焊锡低得多，因为胶粘结要求较少步骤。即使处理时间对焊接和胶粘结对差不多，胶不要求援焊剂应用和清洗时间和费用，如在波峰焊接应用中使用水洗型助焊剂。 ;Zsxe[  
　　以前使用CFC可快速廉价地清除焊接助焊剂。在蒙特利尔协议(Montreal Protocol)以后，该协议要求制造商降低CFC使用，CFC使用已经受到限制，电路板制造商常常被迫使用效果较差和成本较高方法来清除助焊剂，即使很多已经转向免洗或可水洗化学剂。可是，胶是过程友好，降低有害废弃化学品或相关处理成本。 cz8@/bflj)  
#tuH?8;=  
　　未来 @\[mJlAZ  
　　今天可购置到全部形式无铅焊锡 - 从锡条到锡膏到预成型。开发新型助焊剂化学品工作仍在继续，它可使无铅焊锡提供和含铅焊锡材料相同性能。导电胶也在改善，以较低成本、结合替换金属填充物或导电性聚合物配方，提供优良机械性能。 Zj:ipz i`  
　　在未来，电子设备制造商将继续使用导电胶和焊锡两种材料。一旦无铅法规开始生效，胶和焊锡二者，单独地和时常协作地，全部将提供环境上更安全装配选择。相关回流焊工艺发展讨论 (Utn,f(&  
j. aY^C  
最近几年，SMT生产技术已发生了巨大改变，其中：生产标准改变，新型焊膏利用、不一样基材出现，和元器件本身材料和设计革新全部使得热处理工艺不停发展。新型元器件设计动力是来自于产品小型化不停驱使。这些新型元器件封装包含：BGA（球栅阵列）、COB（裸芯片）、CSP（微型封装）、MCM（多芯片模块），和flip chip（倒装片）等。产品小型化回流焊使得元器件越做越小，并使管脚数增加，使间距变小。另外为降低成本，免清洗和低残留焊膏使用愈加广泛，和之对应是氮气使用也随之增加。 `ua}&F
7 6  
市场对手持式电子产品不停需求一直是一个强大驱动力，它使得封装工艺必需适应这些产品技术要求。所以更小、更密、更轻组装技术，和更短产品周期、更多、更密I/O引线，更强可操控性----全部把回流焊技术提到一个新层次上来讨论。同时也对热处理工艺控制手段和设备提出了新要求。 zh0@Sc1K  
考虑到这些压力，我们提出了一个简单设想图，其中部分方案能够回复回流焊工艺以后会碰到挑战。 u&}Hm =Y  
DGX2FW  
氮气惰性保护 0oy<: 7o:P  
使用惰性气体，通常采取氮气，这种方法在回流焊工艺中已被采取了相当长一段时间，但它价格还是一个问题。因为惰性气体能够降低焊接过程中氧化，所以，这种工艺能够使用活性较低焊膏材料。这一点对于低残留物焊膏和免清洗尤为关键。另外，对于数次焊接工艺也相当关键。比如：在双面板焊接中，氮气保护对于带有OSPs板子在数次回流工艺中有很大优势，因为在N2保护下，板上铜质焊盘和线路可焊性得到了很好保护。使用氮气另一个好处是增加表面张力，它使得制造商在选择器件时有更大余地（尤其是超细间距器件），而且增加焊点表面光洁度，使薄型材料不易褪色。 xP'@noPY  
真正最大好处是降低了成本。氮气保护费用取决于多种多样原因，包含氮气在机器中使用位置，氮气利用率等。当然，我们通常感觉氮气消耗是一个工艺过程中额外费用，所以总是想方设法降低氮气消耗。现在焊膏化学成份也在不停改善提升，方便未来工艺中不再使用氮气保护；或最少在较高O2浓度值下（比如：1000ppm对比现在为50ppm）取得良好焊接效果，方便降低氮气用量。对于是否使用氮气保护，我们必需综合考虑很多问题，包含：产量要求质量等级，和每一对应氮气消花费用。使用氮气是有费用问题，不过假如将它对提升产量和质量所带来好处计算进来，那么它费用是相对微不足道。 #Fp'Tmpz  
假如焊接炉不是强制回流那一个，而且气流是分层状态，那么氮气消耗是比较轻易控制。不过，现在大多数炉工作方法全部是大容量循环强制对流加热，炉体内气流是在不停流动，这给氮气控制和消耗提出了一个新难题。通常，我们采取这多个方法降低氮气用量。首先，必需降低炉体进口尺寸，尤其是垂直方向上开口尺寸，使用遮挡板、卷帘幕，或利用部分其它东西来堵住进出口孔隙。由遮挡板、卷帘幕向下形成隔离区能够阻挡氮气外泄，而且使外部空气无法进入炉体内部，也有些回流炉是采取自动滑动门来隔离空气。另外一个方法是基于这么一个科学概念：被加热氮气将漂浮于空气之上，并两种气体不会混合。所以，回流炉加热腔被设计成比进出口位置高部分，因为氮气会自然和空气分层，这么便能够用极少氮气供给量来保持一个较纯浓度。 A+|GRO  
JICmM  
双面加工 AVav*P#s|A  
双面板工艺越来越多被采取，而且变得愈加复杂。这是因为它能给设计者提供更大、更灵活设计空间。双面板大大加强了PCB实际利用率，所以降低了制造成本。到现在为止，双面板常常采取工艺是上面过回流炉，下面过波峰焊炉。今天大家全部逐步倾向于双面全部过回流炉是一个更佳方法。但工艺上仍有部分问题，比如：再次回流时，底部较大元件或许会掉下来，或底部焊点会部分重新熔化，以至于影响到焊点可靠性。 ||+6]PzSv  
有多个方法已发展出来用以完成二次回流，其中之一将第一面元件上胶固化，使它在翻面过二次回流时不会从板上掉下来，而且保持正确位置。另外一个方法是使用不一样熔点焊膏，其中第二次回流时使用焊膏熔点较第一次要低。不过使用方法有部分严重问题需要注意：第一个是造成了最终成品在维修有一个“太低”熔化温度；第二个是假如使用更高一级回流温度又会造成对元器件和基板热冲击。 j5!,|8[C2  
对于大多数元件来说，二次回流时，焊点熔锡表面张力是足已维持元件在底部粘力，使元件牢牢靠定在基板上。这里有一个元件重量和引脚（焊盘）张力百分比关系，它能够计算出元件在二次回流时能不能粘贴在基板底部而不会掉落，从而不用对每一个元器件全部做实际测试。30g/in&sup2;是一个保守值，能够作为设计标准。 &6#x)LAy  
另外一个方法是采取一个概念：立即冷气体吹拂过基板底部，使底部温度在二次回流时一直达不到熔点，不过因为基板上下面温差可能会造成有潜在应力产生。即使二次回流工艺并不简单，但很多问题全部在被不停处理掉，以后几年内，我们能够肯定说，不管是在数量上还是在复杂程度上，高密度双面板全部将有一个长远发展。 $w*I9 h~Q  
1KltsM2O  
通孔 ~=5M a  
通孔回流焊（也称插入式或带引针式回流焊）工艺在最近一段时期内应用得越来越广泛，因为它能够少过波峰焊这个工序，或混装板（SMT和THT）也会用到它。这么做最关键好处是能够利用现有SMT设备来组装通孔式接插件，因为通孔式接插件有很好焊点机械强度。在很多产品中，表面贴装式接插件不能提供足够机械强度。另外，在大面积PCB上，因为平整度关系，极难使表面贴装式接插件全部引脚全部和焊盘有一个牢靠接触。 iqDy9/6  
即使好工艺能够用来处理通孔回流焊，但仍有部分值得讨论问题。首先是通孔回流焊焊膏用量尤其大，所以在助焊剂挥发后形成残留物也很多，会造成对机器污染，所以助焊剂挥发管理系统有尤为关键。另外一个问题是很多通孔元器件，尤其是接插件，并非设计成能够承受回流焊高温。
h*3ywS-  
基于红外回流炉（IR）经验，假如用在通孔回流焊上是错误。因为它没有考虑到热传输效应对于大块元器件和几何形状复杂元器件（比如有遮敞效应元器件）不一样，现有混装常常使用SMD和THT元器件。但对于强制热风回流炉来说，它有着极高热传输效率，并不依靠红外辐射高温。所以在混装产品中，普遍使用强制热风回流工艺。为了得到一个满意焊接效果，问题关键是要确保通孔回流焊基板各部份焊膏量全部恰到好处，和注意那些不能承受温度改变和遮蔽效应元器件，这个工艺发展关键方向还是在工艺完善和器件改良上。 C76hv  
\#U+ d>  
柔性基板 LWGBR>i  
为了处理表面安装柔性基板焊接问题，一个专用回流炉也被设计出来了，和通常回流炉最大不一样是在于它特殊处理柔性基板导轨。不过，这种回流炉也必需同时满足已连续式柔性PCB和分离式PCB焊接需要。 ,AyEK1u/"  
在处理分离式PCB基板时，回流炉工作连续性并不受前道工序影响。在卷式柔性基板生产中，因为柔性基板是整条贯穿生产线，所以生产线上任何一处造成停机全部会使柔性基板带停止传输。这么就会产生一个问题：停在炉内柔性基板便会因高温而遭到破坏。所以，这种特殊炉必需许可这么情况发生：能够处理停在炉内基板，而且在传送带恢复正常后立即重新恢复正常焊接操作。 _xstcEU3  
 qo4]U  
无铅焊膏 zz E0`De  
即使近几年要求使用无铅焊膏压力不象以前那样大，但大家仍然关心焊膏中含铅量和它对环境影响，即使电子业铅污染只占全部铅污染量百分之一以下，但有观察家还是认为相关严禁用含铅焊膏法律在以后几年中将出台。这么就只能努力去寻求一个可靠、经济替换品。很多代用具熔点全部比锡一铅合金高大约40°C。这意味着回流炉需要工作在一个更高温度环境中，这时使用氮气保护能够部份消除高温所带来PCB氧化和破坏影响。不过在实现无铅生产前，工业界是必需走一段痛苦学习过程来处理将见面临问题。 9A:W.3.M(p  
现在大多数炉设计工作温度全部在300°C以下，但无铅锡膏、非低熔点锡膏，在用于BGA、双面板、混装板生产时，常需要更高温度。有部分工艺在回流区温度需要350°C～400°C左右，所以必需改善炉设计方案以迎合这种需求。其次，进入高温炉热敏感元件必需做改善，降低在进行高温操作时这些元件受热量。 sU-MxYvz  
HIV?lnrR?  
垂直烘炉 |e^Rpil  
市场对产品小型化要求使倒焊片和DCA（芯片直接焊装）应用越发广泛。倒焊片技术是将芯片倒装后用焊球将其和基板直接焊接，这么能够提升信号传输速度及降低尺寸。另一个是底部填充工艺，这是将填充材料灌注入芯片和基板之间空隙中，这是因为芯片和基板材料之间膨胀系数不一致，而填充材料则能保护焊点不受这种应力影响。还有是球状封顶和围坝填充技术，这两种技术是用覆盖材料将已焊接裸芯片加以封装工艺。几乎全部这多个封装材料全部需要很长固化时间，所以用在线式连续生产固化炉是不实际，平时大家常常使用“批次烘炉”，但垂直烘炉技术也趋于完善，尤其在加热曲线比回流炉简单时，垂直烘炉完全能够胜任。垂直烘炉使用一个垂直升降传送系统作为“缓冲和累加器”，每一块PCB全部必需经过这一道工序循环。这么结果就是得到了足够长固化时间，而同时降低了占地面积。 `QP7LGw  
在现在最优异回流炉设计思想中，怎样在增加产量同时降低设备维修量是一个关键问题。伴随免洗焊膏和低残留焊膏大量使用。怎样处理炉膏助焊剂残留物这个问题也对应变得突出起来，因为这些焊膏内有大量高沸点溶剂来替换原来松香，以取得理想焊膏流变性。现在焊膏供给商正在研究性能愈加优越焊膏，但因为质量和工艺认证是一个费工费时过程，所以它们应用常常相对滞后。 ,j6j=,);i+  
同时，助焊剂造成污染也成为回流炉一个关键课题。从焊膏中挥发出来物质重新凝结在机器冷却区表面形成污染物，这在充氮保护设备中表现得尤为突出，想要经过抽气口将挥发物抽走方法在充氮炉中是不现实。因为抽气口会带走大量有用氮气。现在新型助焊剂管理系统采取方法是让气流在机内循环，经过一个凝结过滤装置，将助焊剂凝结在上面后除去，并将洁净气体（N2）放回炉内。这套系统大大降低了助焊在冷却区及其它地方残留量，而且使维修和除去污染物工作能够在不停机情况下进行。 jC1i|z:k  
从助焊剂管理系统出来冷气流重新回到冷却区，对于焊点冷却和降低PCB出口温度全部有额外好处。其次，回流冷气体进入炉内其它地方还能够表现出另外部分好处，比如：分隔不一样加热区温度，或扩大上下加热区温差。不过不停机时间和费用是很关键，当企业注意集中在运行费用上时，助焊剂管理系统就会显得很关键。 \sajt0A3  
回流炉假如使用周围空气作为冷却介质，则能够采取大流量方法冷却PCB，而且效率很高。在充氮炉中，因为气流量受到严格控制，所以这是另一个情况。热量必需从系统中被抽走，通常热交换采取介质是气体或液体。冷却气体必需循环使用以降低氮气消耗。 ,`?`M0?iX  
在现在冷却组件中，是经过一个鼓风机将气流循环应用，气流在热交换后被吹向PCB。这种冷却方法需要定时清理鼓风机和热交换系统上助焊剂沉淀（即使助焊剂管理系统已大大降低了助焊剂沉积）。 pt;P61K  
Speedline集团现已开发了一个独特NitroCool系统，它使用气流放大风刀来产生高速率气流充当交换介质。循环气流是经过风刀而不是经过热交换器，以此来降低被阻塞机率。在风刀上集成有自动清洁装置，使得气量在被阻塞物减弱之前就将助焊剂沉积物清除洁净，所以，当其它设备热交换器和鼓风机逐步被助焊剂污染时，这套系统能够提供一个恒定不变冷却速率。NitrCool系统还能够引导集中助焊剂管理系统里冷却冷气流，深入增强冷却性能和效率。 P gTF<;Nf  
额外冷却组件使PCB出炉温度控制在35°～50°C之间。这么就许可将PCB直接输入下一工序而不需缓冲区间。另外，氮气保护同时也能够保护PCB可焊性（而非用热空气来保护PCB可焊性），这对于使用OSP工艺尤为关键。 rdn\kT3  
8roDV$  
设备 ux 
1~(F  
制造费用是制造厂商最关心一个问题，伴随工厂地价上涨，怎样有效利用空间也变得越来越关键，通常假如要增加产量就需加长加热区长度。但自动宽度可调双轨技术应用则能够在很小空间里完成一样工作，这种双轨工艺技术，在印刷、点胶、贴片和回流全部已开始应用，对于降低占地面积和节省资金全部有巨大潜力。 )>KhB(c  
设备可靠性和连续工作时间是很值得研究，因为很多工厂全部采取三班倒和七天工作日方法生产，极少有时间安排维修，还需处理临时故障。对于回流炉工艺及自动化操作研究还有很长路要走，使用复杂软件能够进行多任务操作、通讯（经过GEM）、诊疗、操作安全保护、和在线显示和实时帮助。在未来，单位面积产出量将大大增加，设备功效也大在加强，而且回流炉也越来越依靠软件和传感器来提升它性能。 FfGqplU  
wO'1 &,OV  
=/
~Tzo  
　　本文介绍，在集成化助焊剂管理和分层气流冷却中进步可大大延长维护时间间隔。 qLi#s4:<t  
"'%U3|  
　　全部回流炉全部有一个冷却模块来确保冶金特征和降低出板温度。在空气炉中，过程气体在冷却之前排出，在冷却模块中不留下助焊剂冷凝。可是，在多数氮气炉中，排气发生在炉进口和出口处，问题就发生了。受热助焊剂挥发物侵入冷却模块，然后将冷气指向产品。保留氮气要求不得不使内部气体循环使用，所以过程气体在冷气之前是不排出去。当这气体流到冷气区时，出现冷凝。 6S' JjT]y  
　　即使该技术工作正常，连续循环造成热交换器被过程气体中助焊剂元素淤塞。对部分新增强可印刷锡膏，留下极其粘性残留，这种淤塞甚至更成问题。不幸是，当这些系统淤塞发生时，冷气性能将稳步下降，造成缺乏回流工艺一致性和控制。除了处理较热板之外，减弱冷气引发印刷双面表面贴装装配问题，和可能因为降低液化以上时间(TAL, time above liquid)而影响长久电路装配可靠性。证据显示，增加TAL可造成粗糙焊点微结构和增加金属间增加，这可能造成脆性。 !QIX G4hN  
　　在某种意义上，预防性维护清洁热交换器是重获过程控制所要求。这个过程是肮脏和费时，可能要求在珍贵生产时间之外每七天达多个小时。假如这个维护不进行，将造成元件灾难性失效，要求很多无计划停机时间。因为固定资产设备利用时间是可赢利关键，将冷却模块维护减到最少是所期望。假如机器停下来进行计划或非计划维护，全部不可能产生利润。降低维护一个可能方法是经过使用集成化助焊剂管理(IFM, integrated flux management)系统来加强冷气模块设计(图一)。如在基础惰性冷却一样，过程气体是经过一个热交换器循环；可是，在这个系统中热交换器可移动到实际炉膛外面，增强一个过滤单元。用IFM，很多未处理过程在冷气室之外冷凝，将所要求维护移出到过程冷却模块区外面。经过把助焊剂副产品移到IFM系统过滤装配作为废物最终处理，热交换器清洁要求大大地降低了。 ]:sCv*%  
W<R5ZT2Ws  
f.lXWq@  
de]Bk ,