时间：2011-06-23 12:00:00 点击：109
摘 要：再流焊设备与波峰焊设备是自动化电子组装工艺中的主要焊接设备，无铅化工艺对焊接设备提出了许多新的技术要求，相应的对焊接设备的选择也有了新的标准，本文从无铅化焊接工艺角度出发，分析了两种焊接设备选择中应考虑的问题。 关键词：电子组装；再流焊；波峰焊；表面组装技术；通孔插装技术 The Choice of Soldering Equipment in Electronic Assembly Shi Jianwei, Han Zhongjun, Chen Wanhua, Li Zhiwen Sun East Electronic Technology Company Lt.d, Shenzhen, 518103 China Abstract: The reflow soldering machine and wave soldering machine are main equipments in automatic electronic assembly process and lead-free soldering technology brings many new requires, correspondingly the choice of soldering equipment have some new standards. The paper analyzes the demands for choice of two soldering machines according to lead-free soldering process. Key words: Electronic Assembly; Reflow Soldering; Wave Soldering; SMT; THT 1.引言 电子组装中焊接设备的选择首先从产品组装方式及工艺流程设计方面考虑，保证好的焊接质量、高的生产效率和低的制造成本。一般**考虑再流焊工艺，尽量少用波峰焊及手工焊工艺，当含有少量通孔插装（一般为5～10%）元件时可选择通孔再流焊工艺、选择性波峰焊工艺及手工焊工艺，特殊行业也会用到自动焊接机器人。无铅化工艺对焊接设备提出了许多新的技术要求，相应的对焊接设备的选择也有了新的标准，必须更加严格的控制再流焊、波峰焊、手工焊及返修等工艺。再流焊设备与波峰焊设备是自动化电子组装工艺中的主要焊接设备，本文从无铅化焊接工艺角度出发，分析了两种焊接设备选择中应考虑的问题。 2.焊接设备选择必须考虑实际生产 2.1 根据工艺流程确定组装生产线主要设备配置方案 不同产品根据设计难易程度会采用不同的组装工艺，目前主要有以下几种： 采用纯SMT工艺需要配置印刷机、贴装机和再流焊炉； 采用SMT+THT同面单面混装工艺时需要配置印刷机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机； 采用SMT+THT两面单面混装工艺时需要配置印刷机或点胶机、贴装机和波峰焊机； 采用双面混装工艺时，需要配置印刷机、点胶机、贴装机、再流焊炉和波峰焊机（根据产品工艺的具体情况，其中点胶机也可以不选）。 2.2 根据年总产量计算出焊接设备的生产能力要求 焊接设备的生产能力应与贴装机的贴装能力相匹配，再流焊炉的生产能力主要取决于加热区的长度，加热区长可提高传送带速度，从而提高生产能力。波峰焊机的生产能力取决于预热区长度及传输方向上波峰宽度及传送带速度。传输速度过慢亦即焊接时间增长，当印制板组装件通过波峰时，因焊锡温度高而使元器件受高温加热时间较长，容易受损或印制板产生变形、焊盘牢度下降；传输速度过快则容易产生漏焊、虚焊、假焊等不良现象。图1为部分工艺参数对混装PCB焊接缺陷（仅取连焊和漏焊）的影响，实际生产中需总体优化各工艺参数，对控制焊接质量有很大的好处。 设备选型时，需根据年产量计算对贴装机的贴装能力要求，然后按照与贴装机相匹配的原则去选择焊接设备。 图1 传输速度和预热温度的影响 2.3根据产品稳定性进行工艺评估 统计过程控制（SPC）用来将工艺稳定并保持在控制之中。在焊接工艺中SPC可用来减少可变性和提供工艺能力。当焊接工艺的较具影响的参数受到统计过程控制（SPC），工艺的稳定性和性能的改进可以容易达到。回流焊接工艺中，SPC的典型参数包括传送带速度、气体或加热温度、液相线以上的时间和较高的峰值温度。波峰焊接工艺中，典型的参数包括传送带速度、接触时间、预热温度和作用于PCB上的助焊剂数量。设备工艺稳定性可通过Cp来衡量，一个稳定的工艺要求Cp值大于1.66。 3.再流焊设备的选择 再流焊工艺是SMT生产中重要的环节之一，采用一种自动群焊技术，成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成，其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性。选择无铅再流焊设备时，要结合具体产品的复杂程度和可靠性要求来进行，同时考虑所用焊膏、PCB及元件的焊接特性及无铅再流焊工艺曲线参数（表1），从加热系统、冷却系统及传输系统等方面进行选择，当然部分还要考虑氮气系统及助焊剂回收系统，另外对于安全性、可靠性、可维护性、可操作性及人性化设计等功能方面也需进行必要的考虑。 根据生产效率及产品尺寸结构，选择加热长度及温区数量； 根据产品复杂性选择加热方式、加热效率和补偿能力是否满足无铅再流焊温度曲线“低峰值”要求，避免高温长期工作而降低设备使用寿命； 选择加热系统工作极限温度（一般为300℃）、横截面温度均匀性（一般为±2℃）及温控精度（一般为±1℃）； 根据产品使用材料、大小及重量等，选择冷却方式及可调范围（一般为-4～-2℃/s），同时选择是否加装*支撑装置防止PCB翘曲； 根据产品可焊性及可靠性要求选择是否加装氮气保护装置。一般可焊性较差材料组合或使用寿命在3年以上的电子产品都建议使用氮气保护； 根据环境要求或工艺限制（氮气保护）选择是否加装助焊剂管理装置。 表1 再流焊温度曲线工艺参数 曲线特征 Sn-Pb共晶 无铅 平均爬升斜率 较大3℃/s 较大3℃/s 预热 较低温度 100℃ 150℃ 较高温度 150℃ 200℃ 时间 60-120s 60-180s 液相线以上保留时间 60-150s(183℃) 60-150s(217℃) 峰值温度（℃） 215 235-245 峰值温度保留时间（波动5℃） 10-30s 20-40s 下降斜率（℃/s） 较大6 较大6 室温25℃到峰值温度时间(min) 较大6 较大8