无铅回流焊(红外加热技术在BGA返修焊接中心的应用优势（1）)

Posted 2023-05-28

篇首语：亦余心之所善兮，虽九死其犹未悔。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了无铅回流焊(红外加热技术在BGA返修焊接中心的应用优势（1）)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

无铅回流焊(红外加热技术在BGA返修焊接中心的应用优势（1）)

随着电子产品向便携式/小型化、网络化和多媒体方向迅速发展，表面贴装技术（Surface Mount Technology，简称SMT）在电子工业中正得到越来越广泛的应用，并且在许多领域部分或全部取代了传统电子装联技术。SMT的出现使电子装联技术发生了根本的、革命性的变革。

在大规模集成芯片中，以BGA(球栅阵列)封装的IC芯片被广泛使用。而在贴片焊接中返修工作始终是整个生产环节中的一个重要组成部分。多年来SMT的返修系统几乎是热风系统一统天下，然而在实际使用中，尤其是在对BGA、CSP先进封装器件电路板的返修过程中，热风返修系统却暴露出很多明显的缺点。

1. 元件表面温度分布不均匀 热风返修的不同系统必须配备各种尺寸各种形状的热气喷嘴，由于喷嘴的结构造成内部各点位置的动态气流是不均匀的，势必引起元件加热表面温度分布的不均匀。测试表明某些热气喷嘴引起元件表面温差竟达10~20ºC。

2. BGA、CSP焊接过程器件产生倾斜和偏移现象 经常听到一些使用热风返修系统的用户反映这个问题，这是因为热风系统中喷嘴结构设计不良，喷嘴中气流大小分布不均匀，器件上方受到不均匀气流的力学作用，再加上器件表面温度分布不均匀，有的焊球先熔化，有的焊球迟熔化，使BGA、CSP器件沉降不平衡，产生倾斜和偏移现象。

3. 获取较理想的回流焊接温度曲线既费时又费工 实践表明不同形状不同尺寸的喷嘴，喷嘴高度位置不同，板子不同，元件封装不同都会影响回流焊曲线的形状，因此热风返修系统要获取理想的回流焊曲线十分麻烦。

4. 对底部有填充胶的CSP元件返修更加困难 CSP器件在手机等高密度组装的电子产品中已被广泛应用，为了提高产品的可靠性，在电路板组装焊接后在CSP器件的底部施加一些专用的填充胶料。使用热风返修系统在拆除板上的CSP器件时，由于热气喷嘴罩住了器件，即使焊点已经熔化，甚至有的底部填充胶也已软化，但热气喷嘴中的真空吸盘却无法把CSP器件吸起来，因为真空吸力大小受到限制。

5. 无铅焊接工艺要求更小的工艺窗口，热风返修系统难于适应 近年来无铅焊接已越来越受到工厂企业的关注，随着时间的推延，无铅焊工艺会越来越广泛的被使用。然而无铅焊料熔点较高，又容易被氧化，所以无铅回流焊的工艺窗口要比共晶铅锡合金的工艺窗口小得多。对于热风返修系统由于元件表面温度分布不均匀，因此很难达到无铅回流焊的工艺。以美国Kester公司的两种焊膏为例，见下表。

焊膏合金

熔　点

浸润区

回流区

峰值温度

Sn63 Pb37

共晶铅锡焊膏

183℃

150℃~183℃

60~90s

≥183℃

30~90s

225℃

SnAgCu

无铅焊膏

217℃

150℃~217℃

50~70s

≥217℃

50~60s

245℃

返修工作台中红外与热风技术优缺点对照

在返修工作台的设计中，加热方式大多采用热风的方式，其原因是大多数的设计者沿袭了回流焊炉的设计思想，认为红外加热存在两个致命的缺点：

1. 不同颜色的物体对红外的吸收能力有很大差异；

2. 高的元件在行进的过程中会对较矮的元件产生遮蔽，就像树下的影子阻碍较矮的元件对红外的吸收。

诚然以上考虑是有道理的，但为什么还要将返修工作台的加热方式设计成红外加热呢？

其原因有二：

1. 返修工作台采用的红外加热器，是波长严格控制在2~8微米的红外，实验证明物体的颜色对其在相同波长范围内红外的吸收能力几乎没有影响；

2. 返修工作与回流焊不同，它是针对单个元件进行加工，当然不存在遮蔽现象；同时还具有热效率高、无气流扰动等特点，特别适合于返修工作尤其是BGA的返修。

下面是红外返修工作台与其他热风返修工作台的对比：

加热技术	热空气返修工作站	红外返修工作站
加热的介质	加热空气	红外辐射 (2 ~ 8 µm)
空气扰动	有	无
热斑	可能	不可能
无铅焊	不可能	可能
温度的控制
控制方式	数字	数字
传感器	热电偶 IR温度	非接触式传感器
测量点	靠近发热芯	元件表面或PCB
闭环控制质量	差	好
下部加热温控模式	恒温	按回流温度曲线
元件的影响
不同尺寸的喷嘴	必须要	不需要
异形元器件	不行	可以
多重元件处理	不行	可以
邻近的元件
到达熔化温度	不会发生	可能
小型元件被吹跑	可能	不可能
阻挡喷嘴	可能	没有喷嘴
工艺控制
工艺过程观看元件	不行	可以
对系统进行温度校正	不行	可以