在SMT返修中應(yīng)用先進的暗紅外系統(tǒng)技術(shù)

隨著高性能新型數(shù)字電子產(chǎn)品不斷面市，高密度、小型化電子元器件得到了日新月異的發(fā)展。表面安裝片式元件封裝尺寸前兩年剛推出0201元件，最近又出現(xiàn)0101及01005等封裝尺寸更小的元件，BGA、CSP、倒裝芯片等先進封裝器件品種也是層出不窮，與此同時，無鉛焊料應(yīng)用推廣力度加大，這些都對SMT設(shè)備與工藝提出了巨大的挑戰(zhàn)。作為SMT設(shè)備的重要組成部分，返修系統(tǒng)伴隨著元件小型化趨勢也獲得了重大的發(fā)展，下面將主要介紹埃莎公司暗紅外返修系統(tǒng)中應(yīng)用的幾項最新技術(shù)。

無噴嘴技術(shù)避免熱風(fēng)噴嘴弊端

熱風(fēng)返修系統(tǒng)必須要配備各種結(jié)構(gòu)與尺寸的熱風(fēng)噴嘴，這是非常令人頭疼的一個問題，因為用戶要配齊各種熱風(fēng)噴嘴是很不容易的，一方面由于熱風(fēng)噴嘴都采用耐高溫不銹鋼材料制造，價格并不便宜，數(shù)量一多就需要一筆相當(dāng)可觀的投資，另一方面電子產(chǎn)品的升級和更新?lián)Q代周期越來越短，新產(chǎn)品會采用不斷發(fā)展的新封裝元件，用戶往往會感到原先購買的熱風(fēng)噴嘴不夠用，又要增購一些新的噴嘴，由于元件新封裝形式會不斷出現(xiàn)，所以要配齊各種熱風(fēng)噴嘴實屬不易。

另外熱風(fēng)噴嘴在實際使用中還存在諸多的問題，熱風(fēng)氣流在噴嘴中會產(chǎn)生擾流，使各處的風(fēng)速不一致，從而造成加熱區(qū)溫度分布不均勻，加熱區(qū)的溫差△T增大。這會使無鉛焊接返修工藝質(zhì)量難以保證，因為無鉛回流焊的工藝窗口比錫鉛回流焊要小得多，所以要求返修系統(tǒng)加熱必須更加均勻。過大的△T不僅會造成焊接不良，而且可能使電子元件或多層電路板損壞。在返修工作中熱風(fēng)噴嘴應(yīng)罩住被返修的元件，因此要求電路板上元件之間至少留出3mm的距離，但這對于高密度組裝電路板是無法做到的。如果熱風(fēng)罩放置太高，熱風(fēng)不僅會把鄰近元件的焊點熔化而且還會把它們吹走。

埃莎的暗紅外返修系統(tǒng)采用無噴嘴返修技術(shù)，它在頂部紅外輻射器上安裝了一個帶專利的窗口調(diào)節(jié)機構(gòu)，可以根據(jù)返修元件的尺寸調(diào)節(jié)加熱區(qū)范圍，從而從根本上消除了熱風(fēng)噴嘴所帶來的種種問題。

閉環(huán)控制提高重復(fù)性

返修系統(tǒng)實質(zhì)上是一臺選擇性回流焊系統(tǒng)，無論是對電路板上元件的去焊還是焊接操作，都必須設(shè)定一條合適的回流焊溫度曲線。但是目前大多數(shù)熱風(fēng)返修系統(tǒng)的回流焊溫度曲線設(shè)定和調(diào)試十分復(fù)雜麻煩，因為影響溫度曲線的因素很多，如溫度設(shè)定值、返修元件的封裝形式及尺寸、噴嘴型號、噴嘴距電路板面的高度、噴嘴氣流大小以及電路板厚度等，因此往往需要一塊實際電路板用于供溫度曲線調(diào)試工作，還需要很有實際經(jīng)驗的專業(yè)人員進行溫度曲線設(shè)置和調(diào)試。由于影響的因數(shù)太多，所以熱風(fēng)返修系統(tǒng)很難保證返修工藝結(jié)果的可重復(fù)性，這也是熱風(fēng)返修系統(tǒng)對返修元件回流溫度的控制沒有采用全閉環(huán)控制技術(shù)而造成。

埃莎公司針對器件焊點的暗紅外返修系統(tǒng)是一臺全閉環(huán)溫度控制返修系統(tǒng)，它由一個非接觸式紅外溫度測溫傳感器對返修元件的溫度進行實時測量，微處理器把實時測量到的溫度與焊膏供應(yīng)商提供的最佳溫度曲線進行比較，并調(diào)整紅外加熱器的功率，使被返修元件焊點的溫度始終跟蹤最佳的回流焊溫度曲線(圖1)。全閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)可以補償元件大小、板子厚薄、環(huán)境溫度、電源電壓波動和發(fā)熱芯老化等對焊接溫度的影響，因此無論由哪位操作人員來操作都能獲得相同的返修結(jié)果。暗紅外返修系統(tǒng)是一臺十分接近“傻瓜機”式的返修系統(tǒng)，對設(shè)備操作人員的培訓(xùn)一般只需幾個小時，大大方便了用戶的使用。

多用途返修系統(tǒng)

在返修系統(tǒng)上還可以安裝一臺變焦距高清晰度回流工藝控制攝像機組，用來對返修元件回流焊進行實時質(zhì)量監(jiān)視與檢驗，攝像機還可以觀察并記錄BGA、CSP元件焊球在回流焊中的兩次塌陷過程和位置自糾正過程，這對于BGA、CSP元件重新植球工藝是非常有用的。當(dāng)觀察到錫球完全熔化時，錫球會自動與BGA元件基板上的焊盤中心位置一一對準(zhǔn)，自動排列整齊時重新植球工作就結(jié)束了，成功率幾乎為100％。這一點在熱風(fēng)返修系統(tǒng)中是無法實現(xiàn)的，由于熱風(fēng)氣流的作用會把錫球吹離元件基板上的焊盤，重新植球的成功率不高，所以埃莎暗紅外返修系統(tǒng)也被IPC7711標(biāo)準(zhǔn)推薦為BGA重新植球設(shè)備。

電子產(chǎn)品中所使用的電子元器件品種繁多，形式多樣，因此對返修系統(tǒng)也就要求有較強的適用性。埃莎的暗紅外返修系統(tǒng)也是一臺多功能、多用途返修系統(tǒng)，可以用于BGA、CSP、倒裝芯片等先進封裝元件，也可返修QFP、PLCC、SOP等常規(guī)表面安裝元件；可以返修標(biāo)準(zhǔn)外形的元件，也可以返修長條形連接器、各種插座及金屬屏蔽罩等異形元件；可以返修表面安裝元件，也可以返修針網(wǎng)格陣列PGA等通孔元件。返修系統(tǒng)中還集成了高精度數(shù)字控溫焊臺，能連接五種手持工具，如高性能焊接烙鐵、大功率吸錫工具和各種形狀與尺寸的熱夾烙鐵，從而把非接觸式暗紅外加熱技術(shù)和接觸式的熱傳導(dǎo)加熱技術(shù)有機組合在一個返修系統(tǒng)中。