通孔回流焊接技术研究与实施

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1、许继集团XJELECTRONICSCO.,LTD许继电子有限公司工艺技术论文通孔回流焊接技术研究与实施作者:张智勇许昌许继电子有限公司2010年10月25日9许继电子有限公司工程技术部XJELECTRONICSCO.,LTD.许继集团XJELECTRONICSCO.,LTD一综述:在传统的电子组装工艺中,对于安装有过孔插装元件(THD)印制板组件的焊接一般采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处:不适合高密度、细间距元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂;印制板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应电子组装技术的发展。为了适应表

2、面组装技术的发展,解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技术。该技术原理是在印制板完成贴片后,使用一种安装有许多针管的特殊模板,调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐,使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上,然后安装插装元件,最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。由于电子产品越来越重视小型化、多功能,使电路板上元件密度越来越高,许多单面和双面板都以表面贴装元件(SMC/SMD)为主。但是,由于固有强度、可靠性和适用性等因素,某些通孔元件仍然无法片式化,特别是周边连接器。在以表面贴装型元件为主的PCB上使用通孔元件的传统工艺如图1,其缺点

3、是单个焊点费用很高,因为其中牵涉到额外的处理步骤,包括波峰焊和手工焊,而且波峰焊接有许多不足之处:不适合高密度元件焊接;桥接、漏焊较多;需喷涂助焊剂;印制板受到较大热冲击翘曲变形。9许继电子有限公司工程技术部XJELECTRONICSCO.,LTD.许继集团XJELECTRONICSCO.,LTD通孔回流焊接的工艺技术如图2,可实现在单一步骤中同时对通孔元件和表面贴装元件(SMC/SMD)进行回流焊。相对传统工艺,在经济性、先进性上都有很大的优势。所以,通孔回流工艺是电子组装中的一项革新,必然会得到广泛的应用。二通孔回流焊接工艺与传统工艺相比具有

4、以下优势:1、首先是减少了工序,省去了波峰焊这道工序,多种操作被简化成一种综合的工艺过程;2、需要的设备、材料和人员较少;3、可降低生产成本和缩短生产周期;4、可降低因波峰焊而造成的高缺陷率,达到回流焊的高直通率。;5、可省去了一个或一个以上的热处理步骤,从而改善PCB可焊性和电子元件的可靠性,等等。尽管用通孔回焊可得到良好的工艺效果,但还是存在一些工艺问题。1、在通孔回焊过程中锡膏的用量比较大,由于助焊剂挥发物质的沉积会增加对机器的污9许继电子有限公司工程技术部XJELECTRONICSCO.,LTD.许继集团XJELECTRONICSCO.,

5、LTD染,因而回流炉具有有效的助焊剂管理系统是很重要的;2、对THT元件质量要求高,要求THT元件能经受再流焊炉的热冲击,例如线圈、连接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温235℃,无铅要求260℃以上。许多THT元件尤其是连接器无法承受回流焊温度;电位器、铝电解电容、国产的连接器、国产塑封器件等不适合回流焊工艺。3、由于要同时兼顾到THT元件和SND元件,使工艺难度增加。本文重点是确定对通孔回流工艺质量有明显影响的各种因素,然后将这些因素划分为材料、设计或与工艺相关的因素,揭示在实施通孔回流工艺之前必须清楚了解的关键问题。1.通孔回流焊焊点形态

6、要求2.获得理想焊点的锡膏体积计算3.锡膏沉积方法4.设计和材料问题5.贴装问题6.回流温度曲线的设定下面将逐项予以详细描述。1、通孔回流焊焊点形态要求:首先,应该确定PIHR焊点的质量标准,建议参照业界普遍认同的焊点质量标准IPC-A-610D,根据分类(1、2或3类)定出目视检查的最低可接受条件。企业可在此标准基础上,进行修改以适应其工艺水平。通孔回流理想焊点模型是一个完全填充的电镀通孔(PlatedThroughHole,PTH),在PCB的顶面和底面带有焊接圆角(如图3)。9许继电子有限公司工程技术部XJELECTRONICSCO.,LT

7、D.许继集团XJELECTRONICSCO.,LTDIPC-A-610D对通孔焊接点的可接受标准是底部焊接圆角的存在和焊料充满至少75%板厚的通孔。PIHR工艺的主要技术挑战是,如何在具有高密度引脚元件的通孔里面和周围印刷足够的锡膏,使得在底面形成可接受的焊接点,以满足IPC-A-610D的要求。在通孔回流工艺中,在顶面形成焊接圆脚不是问题,因为锡膏是从顶部印刷的。2、理想焊点的锡膏体积计算:通孔回流工艺成功的关键是精确计算印刷所需要的锡膏量,锡膏体积计算首先应使用理想的固态金属焊点,所谓理想的焊点如图3所示。由于冶金方法、引脚条件、回流特点等因

8、素的变化,无法准确地预测焊接圆角的形状,使用圆弧描述焊脚是适当和简单的近似方法,再将焊脚区域旋转以确定固态焊点的体积。固态焊料体积=顶面

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