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【兆恒機械】新型SMT/THT混裝焊接技術

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  • 添加(jia)日期:2021年04月(yue)21日

在傳統(tong)的(de)電子組(zu)裝(zhuang)(zhuang)工(gong)(gong)(gong)藝中,對(dui)(dui)于安裝(zhuang)(zhuang)有(you)過(guo)孔插(cha)裝(zhuang)(zhuang)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(PTH)印制板(ban)組(zu)件(jian)(jian)的(de)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)一(yi)般(ban)采用(yong)波峰(feng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技(ji)(ji)術(shu)。但(dan)波峰(feng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)有(you)許(xu)多不(bu)足之(zhi)處:不(bu)能(neng)在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)分布(bu)高密(mi)度(du)、細(xi)間距貼(tie)片(pian)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian);橋接(jie)(jie)、漏焊(han)(han)(han)(han)較多;需噴(pen)涂(tu)助焊(han)(han)(han)(han)劑;印制板(ban)受(shou)到(dao)較大(da)熱沖(chong)擊(ji)翹曲(qu)變形。由于目前(qian)電路組(zu)裝(zhuang)(zhuang)密(mi)度(du)越來(lai)越高,焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)不(bu)可避免將會分布(bu)有(you)高密(mi)度(du)、細(xi)間距貼(tie)片(pian)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian),傳統(tong)波峰(feng)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)(gong)藝已經對(dui)(dui)此無能(neng)為(wei)力,一(yi)般(ban)只能(neng)先單獨對(dui)(dui)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)面(mian)(mian)(mian)貼(tie)片(pian)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)進行回(hui)流焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie),然后(hou)手工(gong)(gong)(gong)補焊(han)(han)(han)(han)剩余插(cha)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)(han)點(dian),但(dan)存在焊(han)(han)(han)(han)點(dian)質量一(yi)致性差的(de)問題。為(wei)了應對(dui)(dui)上述挑戰(zhan),幾(ji)種新(xin)型混裝(zhuang)(zhuang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)(gong)藝技(ji)(ji)術(shu)不(bu)斷涌現,例如選擇(ze)性焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)、通孔回(hui)流焊(han)(han)(han)(han)和使用(yong)屏蔽模具等(deng),可以保護表面(mian)(mian)(mian)貼(tie)裝(zhuang)(zhuang)元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)來(lai)實現對(dui)(dui)通孔元(yuan)(yuan)(yuan)件(jian)(jian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie),大(da)幅度(du)降低生產(chan)工(gong)(gong)(gong)序(xu)和周期時間。本文(wen)將逐一(yi)介紹。

1幾(ji)種混(hun)裝(zhuang)焊(han)接工(gong)藝技術介紹

1.1選(xuan)擇性焊接

可通(tong)過與波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)的比較來了解(jie)選(xuan)擇(ze)(ze)性焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)的工藝特點(dian)。兩者(zhe)間(jian)最明顯的差異(yi)在(zai)于波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)中PCB的下部完全浸入(ru)液態焊(han)(han)(han)(han)料(liao)中,而在(zai)選(xuan)擇(ze)(ze)性焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)中,僅有部分特定區(qu)域(yu)與焊(han)(han)(han)(han)錫波(bo)(bo)接(jie)(jie)(jie)(jie)觸。由于PCB本身就是(shi)一種不良(liang)的熱傳導介質(zhi),因(yin)此焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)時(shi)它(ta)不會(hui)加(jia)熱熔(rong)化鄰近元器件和(he)PCB區(qu)域(yu)的焊(han)(han)(han)(han)點(dian)。在(zai)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)前也必(bi)須預先涂敷助(zhu)焊(han)(han)(han)(han)劑。與波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)相比,助(zhu)焊(han)(han)(han)(han)劑僅涂覆在(zai)PCB下部的待焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)部位,而不是(shi)整個PCB。選(xuan)擇(ze)(ze)性焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)并不適合(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)(jie)貼(tie)片元件。

選擇性焊接工藝(yi)有(you)兩中(zhong)不同工藝(yi):拖焊工藝(yi),浸焊工藝(yi)。

(1) 拖(tuo)焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)。選擇性拖(tuo)焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)是在(zai)(zai)單個小焊(han)(han)(han)嘴焊(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)上完成(cheng)的(de),如圖1。拖(tuo)焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)適用于PCB上非常(chang)緊密(mi)的(de)空間(jian)進行(xing)焊(han)(han)(han)接(jie)。例如:個別的(de)焊(han)(han)(han)點(dian)或引腳,單排引腳能進行(xing)拖(tuo)焊(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)。PCB以不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)速度及角度在(zai)(zai)焊(han)(han)(han)嘴的(de)焊(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)上移動達到最(zui)佳(jia)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)質(zhi)量。為保證焊(han)(han)(han)接(jie)工(gong)(gong)藝(yi)的(de)穩定,焊(han)(han)(han)嘴的(de)內(nei)徑小于6 mm。焊(han)(han)(han)錫(xi)溶(rong)液的(de)流向被(bei)確定后,為不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)需要(yao),焊(han)(han)(han)嘴按不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)方向安裝并優化(hua)。機械手可從(cong)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)方向,即0o~12o間(jian)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)角度接(jie)近焊(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo),于是用戶能在(zai)(zai)電(dian)子(zi)組件(jian)上焊(han)(han)(han)接(jie)各種(zhong)器(qi)件(jian),對大(da)多數器(qi)件(jian),建議傾斜(xie)角為10o。

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與浸焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)相比,拖(tuo)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)溶液及PCB板的(de)(de)運動,使(shi)得(de)(de)在進(jin)行焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)時的(de)(de)熱轉換效(xiao)率就比浸焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)好。然而(er),形成焊(han)(han)(han)(han)(han)縫連(lian)接(jie)(jie)所需要的(de)(de)熱量由焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)傳遞,但單焊(han)(han)(han)(han)(han)嘴的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)質量小(xiao),只有(you)焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)的(de)(de)溫度相對(dui)高,才能達(da)到(dao)拖(tuo)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)要求。例:焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)溫度為275 ℃~300 ℃,拖(tuo)拉速度10 mm/s~25 mm/s通常是可(ke)以接(jie)(jie)受的(de)(de)。在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)區域供氮(dan),以防止(zhi)焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)氧化,焊(han)(han)(han)(han)(han)錫(xi)波(bo)(bo)消除(chu)了(le)(le)氧化,使(shi)得(de)(de)拖(tuo)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)避免(mian)橋接(jie)(jie)缺陷的(de)(de)產(chan)生,這個優點增加(jia)了(le)(le)拖(tuo)焊(han)(han)(han)(han)(han)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)穩定性(xing)與可(ke)靠性(xing)。

機(ji)器(qi)具(ju)有高(gao)(gao)(gao)精(jing)度(du)(du)和(he)高(gao)(gao)(gao)靈活性(xing)的(de)(de)(de)特性(xing),模塊結構設(she)計的(de)(de)(de)系統可(ke)(ke)以完全按照客(ke)戶(hu)特殊(shu)生(sheng)產要求來(lai)定(ding)制(zhi),并且可(ke)(ke)升級滿足(zu)今后生(sheng)產發(fa)展的(de)(de)(de)需求。機(ji)械手(shou)(shou)的(de)(de)(de)運動(dong)半徑可(ke)(ke)覆蓋(gai)助焊(han)(han)劑噴嘴、預熱、和(he)焊(han)(han)錫(xi)(xi)(xi)嘴,因(yin)而同一臺設(she)備可(ke)(ke)完成不(bu)同的(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工藝。機(ji)器(qi)特有的(de)(de)(de)同步制(zhi)程(cheng)可(ke)(ke)以大大縮短(duan)單板(ban)(ban)制(zhi)程(cheng)周期。機(ji)械手(shou)(shou)具(ju)備的(de)(de)(de)能力使(shi)這種選擇焊(han)(han)具(ju)有高(gao)(gao)(gao)精(jing)度(du)(du)和(he)高(gao)(gao)(gao)質量焊(han)(han)接(jie)的(de)(de)(de)特性(xing)。首先是(shi)機(ji)械手(shou)(shou)高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)穩(wen)(wen)定(ding)的(de)(de)(de)精(jing)確定(ding)位能力(±0.05 mm),保(bao)證了每塊板(ban)(ban)生(sheng)產的(de)(de)(de)參數高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)重復一致;其次是(shi)機(ji)械手(shou)(shou)的(de)(de)(de)5維運動(dong)(X、Y、Z、U、q)使(shi)得PCB能夠以任何(he)優化的(de)(de)(de)角度(du)(du)和(he)方位接(jie)觸錫(xi)(xi)(xi)面,獲(huo)得最佳焊(han)(han)接(jie)質量。機(ji)械手(shou)(shou)夾板(ban)(ban)裝置上安裝的(de)(de)(de)錫(xi)(xi)(xi)波(bo)高(gao)(gao)(gao)度(du)(du)測(ce)(ce)針,由鈦合金制(zhi)成,在程(cheng)序控(kong)制(zhi)下可(ke)(ke)定(ding)期測(ce)(ce)量錫(xi)(xi)(xi)波(bo)高(gao)(gao)(gao)度(du)(du),通過調節(jie)錫(xi)(xi)(xi)泵轉速來(lai)控(kong)制(zhi)錫(xi)(xi)(xi)波(bo)高(gao)(gao)(gao)度(du)(du),以保(bao)證工藝穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)。

盡管具(ju)有上述這么多(duo)(duo)優點,單(dan)嘴(zui)焊(han)(han)(han)錫波(bo)拖焊(han)(han)(han)工(gong)藝(yi)也存在(zai)不足:焊(han)(han)(han)接時間是(shi)(shi)在(zai)焊(han)(han)(han)劑噴(pen)涂、預熱和焊(han)(han)(han)接三個(ge)工(gong)序中(zhong)時間最(zui)長的(de)(de)。并(bing)且由于焊(han)(han)(han)點是(shi)(shi)一個(ge)一個(ge)的(de)(de)拖焊(han)(han)(han),隨著(zhu)焊(han)(han)(han)點數的(de)(de)增加(jia),焊(han)(han)(han)接時間會大幅增加(jia),在(zai)焊(han)(han)(han)接效率上是(shi)(shi)無法與傳統波(bo)峰焊(han)(han)(han)工(gong)藝(yi)相比的(de)(de)。但情況正發生(sheng)著(zhu)改變,多(duo)(duo)焊(han)(han)(han)嘴(zui)設計可(ke)最(zui)大程度地提(ti)高產量。例如,采用雙焊(han)(han)(han)接噴(pen)嘴(zui)可(ke)以產量提(ti)高一倍。對助焊(han)(han)(han)劑也同(tong)樣(yang)可(ke)設計成雙噴(pen)嘴(zui)。

(2)浸(jin)焊(han)(han)(han)(han)工(gong)藝。浸(jin)入選擇焊(han)(han)(han)(han)系統(tong)有多(duo)個(ge)焊(han)(han)(han)(han)錫(xi)嘴,并(bing)(bing)與PCB待(dai)焊(han)(han)(han)(han)點是(shi)一對(dui)(dui)一設計(ji)的,雖然靈活性(xing)不(bu)及機(ji)械手(shou)式(shi),但產(chan)量卻相(xiang)(xiang)(xiang)當于傳(chuan)統(tong)波峰(feng)焊(han)(han)(han)(han)設備,設備造價相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)(dui)機(ji)械手(shou)式(shi)也(ye)較低(di)。根(gen)據(ju)PCB的尺寸,可以(yi)進行(xing)單板或(huo)多(duo)板并(bing)(bing)行(xing)傳(chuan)送,所(suo)有待(dai)焊(han)(han)(han)(han)點都將(jiang)以(yi)并(bing)(bing)行(xing)方式(shi)同(tong)一時間內完(wan)成助焊(han)(han)(han)(han)劑噴(pen)涂、預熱、和焊(han)(han)(han)(han)接。但由于不(bu)同(tong)PCB上(shang)焊(han)(han)(han)(han)點的分布不(bu)同(tong),因而(er)對(dui)(dui)不(bu)同(tong)的PCB需制(zhi)作專用的焊(han)(han)(han)(han)錫(xi)嘴。焊(han)(han)(han)(han)嘴的尺寸盡可能大(da),保證焊(han)(han)(han)(han)接工(gong)藝的穩定,不(bu)影響PCB上(shang)的周邊(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)鄰(lin)器(qi)件,這一點對(dui)(dui)設計(ji)工(gong)程師(shi)講(jiang)是(shi)重要的,也(ye)是(shi)困難(nan)的,因為工(gong)藝的穩定性(xing)可能依賴于它。

使用(yong)浸入(ru)選擇焊工藝(yi)(yi),可(ke)焊接0.7 mm~10 mm的(de)焊點,短(duan)引腳及(ji)小尺寸(cun)焊盤的(de)焊接工藝(yi)(yi)更穩定,橋接可(ke)能(neng)性也小,相鄰焊點邊緣、器件及(ji)焊嘴間的(de)距離應大于5 mm。選擇浸焊工藝(yi)(yi),可(ke)使用(yong)下列參數設置:

①焊錫溫度27 5℃~300 ℃

②浸入速度20 mm/s~25 mm/s

③浸(jin)入時(shi)間(jian)1 s~3 s

④浸后(hou)速度2 mm/s

⑤激波泵速率(lv)按焊嘴(zui)數量(liang)定

1.2通孔回流焊

簡(jian)單地說,通(tong)孔(kong)回(hui)(hui)流焊(han)(han)接工藝(yi)(Through-hole Reflow, THR),就是(shi)使用回(hui)(hui)流焊(han)(han)接技術來裝(zhuang)(zhuang)配通(tong)孔(kong)元(yuan)件(jian)和(he)(he)異型元(yuan)件(jian)。由于產品(pin)越來越重(zhong)視(shi)小型化、增加(jia)功能以及提高組件(jian)密(mi)度,許多單面和(he)(he)雙面板都以表面貼裝(zhuang)(zhuang)元(yuan)件(jian)(SMC)為(wei)主(zhu)。但是(shi),由于固有強度、可靠性和(he)(he)適用性等因素,在某些(xie)情況下(xia),通(tong)孔(kong)型器件(jian)仍然(ran)較SMC優勝,特別是(shi)處于PCB邊緣(yuan)的連(lian)接器。

在(zai)以(yi)表(biao)(biao)面安(an)裝型組件為(wei)主(zhu)的(de)電路(lu)板(ban)上使(shi)用通孔器件,其缺點是單個焊(han)(han)點費用很(hen)高,因(yin)為(wei)當(dang)中牽涉到額外的(de)處理步驟,包括(kuo)波(bo)峰焊(han)(han)、手工(gong)焊(han)(han)或其他選擇性焊(han)(han)接方法。就這(zhe)類裝配(pei)來(lai)說,關鍵在(zai)于(yu)能夠在(zai)單一的(de)綜(zong)合(he)工(gong)藝過程中為(wei)通孔和表(biao)(biao)面安(an)裝組件提供同步的(de)回(hui)流(liu)焊(han)(han)。圖(tu)2為(wei)通孔回(hui)流(liu)焊(han)(han)接工(gong)藝。


通(tong)孔(kong)回(hui)流焊工(gong)藝(yi)可(ke)實現在(zai)(zai)單一步驟中同時(shi)對通(tong)孔(kong)型(xing)器(qi)件和(he)(he)(he)SMC器(qi)件進行回(hui)流焊。制造工(gong)藝(yi)所需要(yao)的(de)(de)(de)步驟取決(jue)于裝配中使(shi)用的(de)(de)(de)特殊組件。例如,計算機(ji)主板上(shang)帶有大量的(de)(de)(de)SMC(它占了所用組件的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen))以(yi)及數量有限的(de)(de)(de)通(tong)孔(kong)型(xing)器(qi)件:連接(jie)器(qi)、分(fen)(fen)立組件、開(kai)關和(he)(he)(he)插孔(kong)器(qi)件等。目前使(shi)用錫膏網板印刷和(he)(he)(he)回(hui)流焊將SMC固定在(zai)(zai)PCB上(shang)。可(ke)以(yi)采用類似的(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)來完(wan)成通(tong)孔(kong)以(yi)及異型(xing)器(qi)件的(de)(de)(de)互連。在(zai)(zai)許多情況下,使(shi)用THR工(gong)藝(yi)可(ke)以(yi)省去后續的(de)(de)(de)波峰(feng)焊接(jie)操作。

1.2.1 錫(xi)膏涂覆工藝

與一般的表面貼(tie)裝(zhuang)工藝相比,通孔回流工藝使(shi)用的錫(xi)膏(gao)量(liang)要(yao)比一般的SMT多一些,大約是(shi)其30倍。目前通孔回流工藝主要(yao)采用兩種錫(xi)膏(gao)涂(tu)覆技術(shu),包括錫(xi)膏(gao)印刷和(he)自動點錫(xi)膏(gao)。

(1)錫(xi)膏(gao)印刷(shua)。對于THR工藝(yi),網(wang)板印刷(shua)是將錫(xi)膏(gao)沉積于PCB的(de)首選方法。網(wang)板厚(hou)度是關鍵的(de)因素,這將影(ying)響到漏印到PCB上的(de)錫(xi)膏(gao)量。可采(cai)用階梯網(wang)板,其中較厚(hou)的(de)區域專為通(tong)孔器件而(er)設(she)。這種(zhong)鋼網(wang)設(she)計可滿足(zu)不同錫(xi)膏(gao)量的(de)要求。

(2)自(zi)動點(dian)(dian)(dian)(dian)錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)。自(zi)動點(dian)(dian)(dian)(dian)錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)成(cheng)功(gong)地(di)為(wei)通(tong)孔(kong)和異型組(zu)件(jian)沉(chen)積體積正確的錫(xi)(xi)膏(gao)(gao),它提供了(le)網板印刷可能無法實現的大(da)量錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)沉(chen)積的靈活性和能力(li)。在為(wei)裸露的電鍍通(tong)孔(kong)(Plated Through Hole,PTH)點(dian)(dian)(dian)(dian)錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)時,建(jian)議(yi)使用(yong)(yong)比PTH直徑(jing)(jing)略大(da)的噴(pen)嘴。這樣,在點(dian)(dian)(dian)(dian)錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)時,強(qiang)迫錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)緊貼PTH的孔(kong)壁,并使材(cai)料從(cong)(cong)PTH的底部稍稍擠出(chu),然后從(cong)(cong)點(dian)(dian)(dian)(dian)錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)相反的方向(xiang)將(jiang)組(zu)件(jian)插入(ru)。如果使用(yong)(yong)比PTH直徑(jing)(jing)小的噴(pen)嘴,錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)會從(cong)(cong)孔(kong)中排出(chu)并造成(cheng)嚴重的錫(xi)(xi)膏(gao)(gao)損失。

通(tong)孔(kong)回流(liu)(liu)焊(han)(han)在很多方面(mian)可以(yi)替代波峰焊(han)(han)來實現對(dui)插裝(zhuang)元(yuan)件(jian)(jian)的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie),特別是在處理焊(han)(han)接(jie)(jie)面(mian)上分布有(you)高(gao)(gao)(gao)密(mi)度(du)(du)(du)貼片元(yuan)件(jian)(jian)(或有(you)細(xi)間距SMD)的(de)(de)插件(jian)(jian)焊(han)(han)點的(de)(de)焊(han)(han)接(jie)(jie),這(zhe)時傳統(tong)的(de)(de)波峰焊(han)(han)接(jie)(jie)已無能為力,另外(wai)通(tong)孔(kong)回流(liu)(liu)焊(han)(han)能極大地提高(gao)(gao)(gao)焊(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量(liang),這(zhe)足(zu)以(yi)彌補其設(she)備(bei)昂貴的(de)(de)不足(zu)。通(tong)孔(kong)回流(liu)(liu)焊(han)(han)的(de)(de)出現,對(dui)于豐富焊(han)(han)接(jie)(jie)手段、提高(gao)(gao)(gao)線(xian)路板組裝(zhuang)密(mi)度(du)(du)(du)(可在焊(han)(han)接(jie)(jie)面(mian)分布高(gao)(gao)(gao)密(mi)度(du)(du)(du)貼片元(yuan)件(jian)(jian))、提升焊(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量(liang)、降(jiang)低工藝流(liu)(liu)程,都(dou)大有(you)幫助。

1.2.2通孔(kong)回(hui)流焊元件的裝配工藝

應用在計算機、自動(dong)化(hua)(hua)設(she)備及通信(xin)設(she)備上的(de)(de)異(yi)(yi)型元件(jian)由于其(qi)高(gao)度較(jiao)高(gao)、外形奇特和(he)重量大的(de)(de)特點,要(yao)(yao)求(qiu)自動(dong)貼(tie)片(pian)設(she)備具(ju)有能處理范圍很(hen)寬的(de)(de)元器件(jian)種(zhong)類(lei)的(de)(de)能力(li)(li)(li),歸納(na)起來,要(yao)(yao)求(qiu)貼(tie)片(pian)設(she)備具(ju)有:(1)用戶化(hua)(hua)(特殊(shu))吸嘴—有足夠的(de)(de)真空吸力(li)(li)(li);(2)可調夾具(ju)—某些元件(jian)可能需要(yao)(yao)特殊(shu)的(de)(de)夾子拾取和(he)裝配;(3)特殊(shu)板的(de)(de)支(zhi)撐(cheng)及夾持系(xi)統;(4)高(gao)的(de)(de)裝配壓力(li)(li)(li);(5)對于異(yi)(yi)型元件(jian)的(de)(de)高(gao)精(jing)度裝配,機器具(ju)有全像處理能力(li)(li)(li)。

業界對(dui)(dui)通(tong)孔(kong)(kong)技術重(zhong)燃興趣的(de)(de)(de)原因之一(yi)(yi),就是在(zai)(zai)于(yu)現在(zai)(zai)一(yi)(yi)些品牌(pai)的(de)(de)(de)自動貼(tie)裝(zhuang)設(she)備(bei),如環球儀(yi)器(qi)的(de)(de)(de)Advantis AX72和Ploaris,具(ju)有(you)很強的(de)(de)(de)貼(tie)裝(zhuang)異型和通(tong)孔(kong)(kong)元件(jian)的(de)(de)(de)能力。元件(jian)可采用管式、編帶式、華夫盤式等包裝(zhuang),送料器(qi)直接安裝(zhuang)在(zai)(zai)貼(tie)片機上。自動貼(tie)裝(zhuang)具(ju)有(you)精(jing)確、可靠和高速(su)的(de)(de)(de)優(you)點,而且(qie)可以(yi)進行(xing)自動貼(tie)裝(zhuang)的(de)(de)(de)組件(jian)也越來越多。手工貼(tie)裝(zhuang)是次(ci)一(yi)(yi)級的(de)(de)(de)貼(tie)裝(zhuang)選擇,對(dui)(dui)于(yu)與一(yi)(yi)些通(tong)孔(kong)(kong)連接器(qi),由(you)于(yu)有(you)定位銷設(she)計(ji)有(you)助于(yu)對(dui)(dui)位。對(dui)(dui)于(yu)高引腳(jiao)組件(jian),這些變得(de)越來越重(zhong)要(yao)。手工貼(tie)裝(zhuang)在(zai)(zai)于(yu)安裝(zhuang)成本(ben)很低且(qie)沒(mei)有(you)設(she)置(zhi)時間,缺點在(zai)(zai)于(yu)速(su)度(du)低,并且(qie)精(jing)度(du)不(bu)穩(wen)定。

1.2.3通孔回流(liu)焊(han)接工藝

回流焊(han)(han)必須能(neng)夠為(wei)整(zheng)個組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)(jian)和所有(you)引腳位置提供足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱量(溫(wen)度(du)(du))。與組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)(jian)上(shang)裝(zhuang)配的(de)(de)(de)(de)(de)(de)其他(ta)表貼元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)相(xiang)比,許(xu)多異型(xing)/通孔器件(jian)(jian)(jian)(jian)較高(gao)(gao)并具有(you)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱容。對(dui)于THR應(ying)用,一(yi)般采用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是紅外輻射(she)再流焊(han)(han),避免熱風對(dui)流溫(wen)度(du)(du)不均對(dui)焊(han)(han)接(jie)(jie)造(zao)成影響。分(fen)開的(de)(de)(de)(de)(de)(de)頂部和底(di)部加熱控制也有(you)助于降(jiang)低PCB組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)(jian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)差(cha)。對(dui)于帶有(you)高(gao)(gao)堆疊25腳DSUB連接(jie)(jie)器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)計算機主(zhu)板,組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)(jian)本體(ti)溫(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)得不能(neng)接(jie)(jie)受。解決這個問題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法(fa)是增(zeng)加底(di)部溫(wen)度(du)(du)而降(jiang)低頂部溫(wen)度(du)(du)。液相(xiang)線(xian)(xian)之(zhi)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間應(ying)該足(zu)夠長(chang),從而使(shi)助焊(han)(han)劑(ji)從PTH中揮發,可能(neng)比標準溫(wen)度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)要(yao)長(chang)。截面切片分(fen)析可能(neng)很重(zhong)要(yao),以確認(ren)回流焊(han)(han)溫(wen)度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)正確性(xing)。此外,還必須仔細(xi)測量組(zu)(zu)件(jian)(jian)(jian)(jian)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰值溫(wen)度(du)(du)和熱梯度(du)(du)并嚴加控制。所以,設置回流焊(han)(han)接(jie)(jie)曲(qu)(qu)線(xian)(xian)時必須注意:(1)控制空(kong)洞/氣泡的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生(sheng);(2)監控板上(shang)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布、大小元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)差(cha);(3)考(kao)慮(lv)元(yuan)(yuan)件(jian)(jian)(jian)(jian)本體(ti)熱兼容性(xing);(4)升溫(wen)速率(lv)、液相(xiang)以上(shang)時間、回流峰值溫(wen)度(du)(du)、冷卻速度(du)(du)。

要求適當(dang)的穩定的升溫速(su)率(lv),因為在此過程中,由于錫(xi)膏受熱黏度下(xia)降,同時助焊劑揮發(fa)使(shi)錫(xi)膏粘度升高,適當(dang)的穩定的升溫速(su)度使(shi)錫(xi)膏黏度維持平穩,這對(dui)于裝配(pei)過程中元(yuan)件引(yin)腳頂端留有錫(xi)膏的情(qing)況非常重要。

1.3使用屏(ping)蔽模具波峰焊接工藝技術

由于傳統波峰焊(han)接(jie)技術無法應對焊(han)接(jie)面(mian)細間距、高(gao)密度貼片(pian)元(yuan)件的焊(han)接(jie),因此(ci)一種(zhong)新方法應運而生:使用屏蔽模具(如圖3)遮蔽貼片(pian)元(yuan)件來(lai)實現對焊(han)接(jie)面(mian)插(cha)裝引線的波峰焊(han)接(jie)。

1.3.1 使用屏蔽(bi)模具波峰(feng)焊接技術(shu)的優點

1)實(shi)現(xian)雙(shuang)面混(hun)裝PCB波峰焊(han)生(sheng)產,能大幅(fu)提高雙(shuang)面混(hun)裝PCB生(sheng)產效(xiao)率,避(bi)免手工焊(han)接存在的質(zhi)量一致(zhi)性差的問題。

2)減少粘貼阻焊膠的準備時(shi)間,提高生(sheng)產效率,降低生(sheng)產成本。

3)產(chan)量(liang)相當于傳統波峰焊(han)。

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1.3.2 屏蔽模具材(cai)料

1)制作(zuo)模具必須防靜電,常見材料為(wei):鋁合金,合成(cheng)石(shi)(國產/進口(kou)),纖(xian)維(wei)板。使(shi)用合成(cheng)石(shi)時為(wei)避免波峰(feng)焊傳感器不感應,建議不要使(shi)用黑色合成(cheng)石(shi)。

2)制作模具(ju)基(ji)材(cai)厚度(du)。根(gen)據機(ji)盤反面(mian)元件的(de)厚度(du),選(xuan)取(qu)5 mm~8 mm厚度(du)的(de)基(ji)材(cai)制作模具(ju)。

1.3.3 模(mo)具工藝尺寸(cun)要求

1)模具的(de)(de)外(wai)形尺寸:模具的(de)(de)長(chang)與寬(kuan)分別等于(yu)PCB的(de)(de)長(chang)與寬(kuan)加上60 mm的(de)(de)載具邊的(de)(de)寬(kuan)度

且(qie)模具(ju)(ju)(ju)寬(kuan)度必(bi)須(xu)≦350 mm,具(ju)(ju)(ju)體工藝尺寸如圖4。當PCB寬(kuan)度小于140 mm時(shi),可以考慮(lv)在一模具(ju)(ju)(ju)同時(shi)放置兩塊PCB焊接。

2)工藝邊(bian)離邊(bian)緣(yuan)8 mm,另外兩邊(bian)貼近邊(bian)緣(yuan)地方加裝10 mm寬、10 mm高(gao)的(de)電木(mu)條,以增加模具的(de)強度,減(jian)少(shao)模具變(bian)形(xing)。

3)每(mei)個加強檔條上必須使用螺(luo)絲固定(ding),螺(luo)絲與螺(luo)絲的間(jian)必需在150 mm以下。

4)在(zai)模具制作完成后(hou),需在(zai)四(si)周(zhou)且間(jian)距100 mm以(yi)內安裝壓扣 (固定PCB于模具上),且須(xu)注(zhu)意以(yi)下幾點(dian):①旋轉一周(zhou)不碰觸到零(ling)件;②不影響DIP插件;③能(neng)將PCB穩固于模具。

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5)模(mo)具的四個(ge)角要開一(yi)個(ge)R5的倒(dao)角。

6)模(mo)具(ju)(ju)上的(de)PCBA在(zai)過(guo)錫爐時,有些零件受錫波的(de)沖擊會產生浮高(gao),因此對一些容易浮高(gao)的(de)零件采用壓(ya)(ya)件的(de)方法來(lai)解決。目前主要采用的(de)方式:①金屬鐵塊壓(ya)(ya)件;②模(mo)具(ju)(ju)上安裝壓(ya)(ya)扣(kou)壓(ya)(ya)件;③制(zhi)作(zuo)防浮高(gao)壓(ya)(ya)件治具(ju)(ju)。

2 結束語

由(you)于目(mu)前(qian)線路板越來越復(fu)雜,傳統(tong)的波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技(ji)術受到了極大(da)(da)(da)限制(zhi),特別是(shi)(shi)針(zhen)對(dui)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)面上分布有(you)(you)高密度貼片元件(jian)(或(huo)有(you)(you)細間距SMD)的插(cha)(cha)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)點的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie),若手(shou)(shou)(shou)工焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)插(cha)(cha)件(jian)焊(han)(han)(han)(han)點存在質量(liang)(liang)一(yi)(yi)致性(xing)差的問(wen)題。應(ying)對(dui)這(zhe)一(yi)(yi)挑戰的最(zui)好解決(jue)辦法就是(shi)(shi)采用(yong)上述介紹的幾種新型混(hun)裝(zhuang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)技(ji)術,它們(men)都可(ke)以(yi)保(bao)護表(biao)面貼裝(zhuang)元件(jian)來實現對(dui)通孔元件(jian)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)。選(xuan)擇哪(na)一(yi)(yi)種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)技(ji)術要(yao)視(shi)產品(pin)特點而定,若產品(pin)批(pi)量(liang)(liang)小、品(pin)種多,則(ze)可(ke)以(yi)考慮選(xuan)擇性(xing)拖焊(han)(han)(han)(han)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)技(ji)術,無需制(zhi)作專門的模具(ju),但設備投資較(jiao)大(da)(da)(da)。若產品(pin)種類單(dan)一(yi)(yi),批(pi)量(liang)(liang)大(da)(da)(da),又想與傳統(tong)波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)相(xiang)兼(jian)容(rong),則(ze)可(ke)考慮采用(yong)使用(yong)屏蔽模具(ju)波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)技(ji)術,可(ke)以(yi)達到與傳統(tong)波(bo)(bo)峰焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)相(xiang)當的產量(liang)(liang),但需要(yao)投資制(zhi)作專門的模具(ju)。這(zhe)兩種焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技(ji)術工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)都比較(jiao)好控(kong)(kong)制(zhi),因此在目(mu)前(qian)電(dian)子組裝(zhuang)生產中正被廣(guang)泛采用(yong),而通孔回流焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)由(you)于工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)控(kong)(kong)制(zhi)難度較(jiao)大(da)(da)(da),應(ying)用(yong)相(xiang)對(dui)前(qian)二(er)者少些(xie),但對(dui)提升焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質量(liang)(liang)、豐富焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)手(shou)(shou)(shou)段(duan)、降低(di)工藝(yi)(yi)(yi)(yi)(yi)流程(cheng),都大(da)(da)(da)有(you)(you)幫助,也是(shi)(shi)一(yi)(yi)種非常有(you)(you)發展前(qian)景的焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)手(shou)(shou)(shou)段(duan)。

可(ke)以預見,隨著(zhu)電(dian)子組(zu)裝(zhuang)密(mi)度的進(jin)一步提高,上述幾種新型(xing)混裝(zhuang)焊接技術必將在電(dian)子組(zu)裝(zhuang)中發揮越來越重要的作用,同時也(ye)給(gei)PCB設計(ji)者提供了新的工藝選擇。