再流焊温度曲线记录器的研究与应用

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1、再流焊温度曲线记录器的研究与应用    摘要：再流焊是表面安装组件生产中的关键工序。焊接中的印制板从材质、结构、元件布局、焊膏牌号等都各不相同，因此印制板焊接的温度曲线也就均有差异。目前由于QFP和BGA等器件大量采用，如何准确地测试、调整印制板温度曲线是提高焊接质量的关键。国外SMT行业已经认识到这点，相继地开发出了各种温度曲线记录器，在国内也有越来越多的专业人员投入到这个课题的研究开发中来。本文重点阐述了WJQ－3温度记录器的结构与工作原理及应用。关键词：再流焊；温度曲线；温度记录器表面安装技术(SMT)是包括从元器件、贴装设备、焊接设备

2、及组装辅助材料等内容的综合系统技术。实践证明，要想做出高质量产品，仅仅具有高级的SMT硬件设备是不够的，还依赖于对设备正确的使用和调节。而再流焊是印制板组装过程中最后一道关键工序，印制板(PCB)的焊接温度曲线设置是否正确直接决定焊接质量。1再流焊温度曲线测试的必要性再流焊是通过加热融化预先涂敷到印制板焊盘上的焊膏，冷却后实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气联接。影响焊接效果的主要因素包括：元器件的可焊性、焊料的性能和给印制板提供的热量。为给印制板提供适当且足够的热量，就需要准确地控制加热温度与时间。实际组装的印制板组件千差

3、万别，从材质上分，有环氧玻璃布板、陶瓷板、铝基板和柔性印制板等；从构造上分，有单面板、双面板、多层板；而且印制板的元件布局、密度、走线也各不相同。所以需要针对板子的具体情况调整加热温度和时间。加热过程中，必须考虑对元器件的热冲击。例如，有机半导体电解电容是表面贴装元件(SMC)中对热比较敏感的元件。材料与结构使它能承受的温度与时间是230℃，3OS。片式多层陶瓷电容的脆性和精细多层结构也使得它对热冲击相当敏感。当今小型细间距QFP和BGA等器件大量采用，它们的焊接效果直接决定了整块印制板焊接的成败。所以，越来越多的SMT工艺技术人员认识到控制

4、再流焊温度曲线的重要性。在SMT生产中为满足自动化生产和大批量生产的需要，绝大多数均采用隧道式连续传送结构的再流焊炉。这种再流焊炉普遍具有3个以上的温区。各温区温控仪表显示的温度只是控温热电偶所处位置即炉膛内若干个固定点的温度，由于控温热电偶测试点与印制板有一段距离，而且印制板是从炉膛中动态地穿过，所以温区设定温度并不是印制板上的实际温度。实际上，印制板上的温度变化远比仪表的显示温度复杂得多，因此对于再流焊炉操作者来说只凭经验，很难在短时间内把这种再流焊炉的温度设定和传动速度调节到最佳状态。现在，大型的由计算机控制的再流焊炉普遍带有测试热电偶

5、接口。将这种接口接上长热电偶，再把热电偶和印制板一起送入炉膛，可以实测印制板在炉内的温度曲线，并且可以由软件实现对测量结果的存储、调用和打印。而对于仪表控制的再流焊炉来说，没有这样的装置，操作者也就无法知道印制板上的实际温度曲线。针对这种情况，国外有些如ECD、DATAPAQ、ERSA等公司开发了多种型号的温度曲线记录器。在国内也有越来越多的专业人员开始投入这个课题的研究开发中来，1999年4月信息产业部电子第二研究所SMT系统工程部研制成了WJQ－3温度记录器，并已投放市场。2　WJQ－3型温度记录器的结构与原理WJQ－3温度记录器组件如图

6、l所示：RS232通讯线——用它可把记录器的通讯插座与PC机RS232口连接起来，实现数据传送。印制板——为具体测试用的板子。热电偶——测量温度传感器。插头——可连接热电偶至记录器。保温套——它保护记录器内部电路板免受高温影响。安装盘——WJQ－3数据分析软件。WJQ－3温度记录器的外壳是由不锈钢制成的扁平金属盒子。侧面带有3个热电偶插座，内芯的另一侧面带有电源开关、通讯插座和充电器插座。所配热电偶为K型，偶丝直径0.2mm。它的工作原理是：将三支(也可用一支或两支)细丝状微型K型热电偶的探头用焊料或胶粘剂固定在印制板上需要监测的三点上，再把

7、热电偶与温度记录器上的热电偶插座相连。打开温度记录器的电源开关，套好保温罩，记录器和被测印制板一起随炉子的传送网或传送链从炉膛中穿过，记录器自动按程序以0.5s时间间隔采样热电偶的温度信号，并将随时间变化的温度数据保存在记录器内的非易失性存储器中。当印制板和记录器从炉膛内传送出来后，取下保温罩，关闭电源开关。用通讯电缆将记录器联接到PC机RS－232串行口上，启动WJQ－3温度记录器专用数据分析软件后，打开记录器电源开关，启动通讯功能后，进入通讯状态。数据传送完毕，软件就将从记录器内读出的数据绘制成曲线(温度曲线)显示在PC机屏幕上。需要时还

8、可把曲线和数据打印出来。所测出的温度曲线全面、准确地反映了印制板各测试点的温度与时间关系。细丝状热电偶探头微小，可监视任何细小间距器件引脚或焊盘的温度，并且测量结果