smt制程资料（3）

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1、下一代的回流焊接技术　　本文介绍，世界范围内无铅锡膏的实施出现加快，随着元件变得更加形形色色，从大的球栅阵列(BGA)到不断更密间距的零件，要求新的回流焊接炉来提供更精确控制的热传导。表一、典型的无铅焊锡特性合金熔点蠕变强度熔湿热阻Sn/3.5Ag216~221°C良好一般良好Sn/3.5Ag/0.7Cu共晶Sn/3.5Ag/4.8BiSn/5.8Bi139~200°C一般一般良好Sn/7.5Bi/2.0Ag/0.5CuSn/0.7Cu227°C一般？？Sn/9.0Zn190~199°C良好一般良好Sn/8.0Zn/3.0Bi共晶　　表一与表二列出

2、了典型的无铅(lead-free)锡膏(solderpaste)的特性和熔湿(wetting)参数。显示各种无铅材料(不包括那些含铋)的主要金属成分和特性的表一，揭示它们具有比传统的Sn/Pb锡膏更高的熔化温度。从表二中在铜上的熔湿参数可以清楚地看到，它们也不如Sn63/Pb37锡膏熔湿得那么好。更进一步，其它的试验已经证明当Sn63/Pb37锡膏的可扩散能力为93%时，无铅锡膏的扩散范围为73~77%。　　Sn63/Pb37锡膏的回流条件是熔点温度为183°C，在小元件上引脚的峰值温度达到240°C，而大元件上得到210°C。可是，大小元件之间这

3、30°C的差别不影响其寿命。这是因为焊接点是在高于锡膏熔化温度的27~57°C时形成的。鱿鱼金属可溶湿性通常在较高温度时提高，所以这些条件对生产是有利的。　　可是，对于无铅锡膏，比如Sn/Ag成分的熔点变成216~221°C。这造成加热的大元件引脚要高于230°C以保证熔湿。如果小元件上引脚的峰值温度保持在240°C，那么大小元件之间的温度差别减少到小于10°C。这也戏剧性地减少锡膏熔点与峰值回流焊接温度之间的差别，如图一所示。这里，回流焊接炉必须减少大小元件之间的峰值温度差别，和维持稳定的温度曲线在整个印刷电路板(PCB)在线通过的过程中，以得到

4、高生产率水平。表二、铜上的熔湿参数*合金温度°C接触角度时间(s)63Sn/37Pb260173.896.5Sn/3.5Ag260362.095.0Sn/5.0Sb280433.342.0Sn/58.0Bi195439.350.0Sn/50.0In2156314.2*FromIPCWorks'99,"Lead-freeSolders"byDr.J.Hwang.峰值温度维护　　也必须考虑要加热的零件的热容量和传导时间。这对BGA特别如此，其身体(和PCB)首先加热。然后热传导到焊盘和BGA锡球，以形成焊点。例如，如果230°C的空气作用在包装表面-焊

5、盘与BGA锡球将逐渐加热而不是立即加热。因此，为了防止温度冲击，包装元件一定不要在回流区过热，在焊盘与BGA锡球被加热形成焊接点的时候。回流炉加热系统　　两种最常见的回流加热方法是对流空气与红外辐射(IR,infraredradiation)。对流使用空气作传导热量的媒介，对加热那些从板上“凸出”的元件，比如引脚与小零件，是理想的。可是，在该过程中，在对流空气与PCB之间的一个“边界层”形成了，使得热传导到后者效率不高，如图二所示。　　用IR方法，红外加热器通过电磁波传导能量，如果控制适当，它将均匀地加热元件。可是，如果没有控制，PCB和元件过热可

6、能发生。IR机制，如灯管和加热棒，局限于表面区域，大多数热传导集中在PCB的直接下方，妨碍均匀覆盖。因为这个理由，IR加热器必须大于所要加热的板，以保证均衡的热传导和有足够的热量防止PCB冷却。　　三种热传导机制中-传导、辐射和对流-只有后两者可通过回流炉控制。通过辐射的热传导是高效和大功率的，如下面的方程式所表示：T(K)e=bT4　　这里热能或辐射的发射功率e是与其绝对温度的四次方成比例的，b是Stefan-Boltzman常数。　　因为红外加热的热传导功率对热源的温度非常敏感，所以要求准确控制。而对流加热没有辐射那么大的功率，它可以提供良好的

7、、均匀的加热。IR+强制对流加热　　今天的最先进的回流炉技术结合了对流与红外辐射加热两者的优点。元件之间的峰值温度差别可以保持在8°C，同时在连续大量生产期间PCB之间的温度差别可稳定在大约1°C。　　IR+强制对流的基本概念是，使用红外作为主要的加热源达到最佳的热传导，并且抓住对流的均衡加热特性以减少元件与PCB之间的温度差别。对流在加热大热容量的元件时有帮助，诸如BGA，同时对较小热容量元件的冷却有帮助。　　在图三中，(1)代表具有大热容量的元件的加热曲线，(2)是小热容量的元件。如果只使用一个热源，不管是IR或者对流，将发生所示的加热不一致。

8、当只有IR用作主热源时，将得到实线所示的曲线结果。可是，虚线所描述的加热曲线显示了IR/强制对流系统相结合的优点，这里增加