| 摘要:
向無鉛焊接的過渡，勢(shì)必引起工藝各個(gè)方面的改變，包括PCB、元器件 和焊膏等，供應(yīng)商需要對(duì)這些挑戰(zhàn)做出響應(yīng)。對(duì)于大部分CEM廠商來說，回 流焊工藝本身就是最大的問題來源，而這些問題必需由CEM廠商自行解決。 SolderStar公司董事總經(jīng)理 Mark Stansfield 認(rèn)為，工藝溫度曲線測(cè)試儀正是解 決這些重大挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素。
在經(jīng)歷過初期的大力宣傳、幾次反復(fù)開步及強(qiáng)制 性的無鉛工藝加速實(shí)施后，2006年7月1日，歐盟的RoHS法規(guī)終于塵埃落定并正式執(zhí)行。
無論接受與否，此后，那些想把電子產(chǎn)品銷售到歐盟 國(guó)家的生產(chǎn)廠商必需確保其產(chǎn)品的無鉛化。這對(duì)于一直備 受沖擊且已習(xí)慣于錫/鉛焊接及其相關(guān)特性的電子產(chǎn)業(yè)來 說，影響可謂非常深遠(yuǎn)。
回流焊工藝本身正經(jīng)歷巨大變革，對(duì)于小型廠家和 CEM來說，最主要的困難是能否跟上這個(gè)改變，對(duì)工藝溫 度曲線的精確測(cè)試是成功實(shí)現(xiàn)變革的關(guān)鍵。
新的挑戰(zhàn)
向無鉛焊接轉(zhuǎn)變的主要問題是工藝窗口縮小，只要看 看一些典型的焊膏和元器件的焊接溫度要求就會(huì)明白。
在采用液相溫度為183℃ 的錫鉛焊料合金 (Sn63/Pb37) 的標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝中，最低峰值溫度應(yīng)當(dāng)在200-205℃的范圍，最高峰值溫度應(yīng)為235℃(見圖1)。這個(gè)235℃的上限 溫度正好與大多數(shù)元器件生產(chǎn)商的元器件最高溫度值相吻 合。因此，分布著不同工藝溫度元器件的主板將有30℃的 工藝窗口，來實(shí)現(xiàn)良好的焊接效果。
由于錫鉛技術(shù)的高度成熟化，除了一些非常原始而陳 舊的設(shè)備，很少有人會(huì)在工藝上出現(xiàn)重大失誤和問題。
將錫鉛的工藝窗口與(圖2中)的無鉛SnAgCu工藝窗口比 較會(huì)發(fā)現(xiàn)，無鉛的工藝窗口變窄很多，這無疑給工藝操作 帶來很多新問題。
SnAgCu完全熔融的溫度為217℃，相對(duì)應(yīng)的最低和最 高峰值溫度分別為227℃和257℃。顯而易見，這個(gè)最高值 超過了大多數(shù)現(xiàn)有的半導(dǎo)體廠商產(chǎn)品的溫度最高值。元器 件生產(chǎn)商都在全力追求更高的封裝品質(zhì)，但這需要時(shí)間來 改善；而目前一些尺寸較小、比較脆弱的封裝也給廠家提 出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
如果考慮現(xiàn)實(shí)的狀況，把最高溫度值降到目前這個(gè)水平 (235℃)，工藝溫度范圍就只有8℃了。
這樣，勢(shì)必會(huì)帶來兩方面的影響：
1、無論主板上有什么樣的元器件 (種類或大小不同)， 都會(huì)更加重視爐膛內(nèi)部，主板各處承受的溫度的差 值是否最小；
2、需要用溫度曲線測(cè)試儀來精確測(cè)量其實(shí)際溫度，從 而正確設(shè)置工藝溫度曲線，并在工藝過程中監(jiān)控各 個(gè)工藝參數(shù)的變化趨勢(shì)。
應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)
既然過渡到無鉛后會(huì)提高工藝要求，那我們?cè)撛趺崔k？
顯然，對(duì)于給定的焊膏類型和主板，必需建立新的回 流焊工藝，并進(jìn)行優(yōu)化。焊膏廠家會(huì)提供相應(yīng)的參數(shù)和信 息，但各種主板因?yàn)槠浔砻娣植嫉脑骷愋秃蛿?shù)量的不 同，存在著各種各樣的差異：
1、更換焊膏，溫度范圍也隨之改變；
2、更換機(jī)器，用不同廠家的機(jī)器或不同型號(hào)，就需要重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)。
我們需要的是能加快這種設(shè)置過程，使整個(gè)事情變得 更直觀的測(cè)試工具。這個(gè)工具應(yīng)當(dāng)具有以下三個(gè)重要功能： 首先，必須具有完整的焊膏數(shù)據(jù)庫。SolderStar的軟件 中已設(shè)立了專門的焊膏數(shù)據(jù)庫，其中包含大多數(shù)廠家的焊 膏品牌、型號(hào)和技術(shù)參數(shù)，焊膏數(shù)據(jù)庫還收錄了各焊膏的 工藝參數(shù)范圍及標(biāo)準(zhǔn)溫度曲線。
用編輯菜單和工藝指導(dǎo)流程可以快速添加新的焊膏或 特殊的焊膏，從而加快工藝轉(zhuǎn)換速度。
第二，也是更重要的一點(diǎn)，是不再需要根據(jù)焊膏指標(biāo) 而對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行煩瑣的測(cè)量和評(píng)測(cè)。
Solderstar系統(tǒng)有一個(gè)獨(dú)特的圖形式工藝檢查視窗，名為Process Checker，能根據(jù)焊膏參數(shù)分析每個(gè)工藝參數(shù)， 并用簡(jiǎn)便直觀的圖形顯示出相應(yīng)結(jié)果。
綠色區(qū)域內(nèi)的工藝參數(shù)表示該參數(shù)代表的工藝制程合 理。紅色區(qū)域內(nèi)的工藝參數(shù)表示該參數(shù)代表的工藝制程不 合理，需要注意及改善，相關(guān)圖案會(huì)自動(dòng)閃爍，向用戶示警。
如果更換了焊膏類型，新的焊膏極限參數(shù)將立即生 效。更換焊膏的影響可立即觀察到。
第三，系統(tǒng)應(yīng)顯示加熱區(qū)和傳送帶速度改變的所帶來 的效果，以便引導(dǎo)用戶進(jìn)行工藝優(yōu)化。
SolderStar 系統(tǒng)備有新的圖表式模擬系統(tǒng)，名為 Profile Seeker，可對(duì)加熱區(qū)和傳送帶速度的改變預(yù)先進(jìn)行離線 評(píng)估。有了這個(gè)軟件工具，用戶在設(shè)立全新的溫度曲線， 如更換或評(píng)估某種無鉛焊膏，或?qū)ΜF(xiàn)有溫度曲線進(jìn)行優(yōu)化 時(shí)，就不必頻繁地進(jìn)行溫度測(cè)試，節(jié)省了時(shí)間和成本。
Profile Seeker 系統(tǒng)會(huì)顯示出一條模擬溫度曲線，并且 可以和現(xiàn)有曲線放在一起進(jìn)行對(duì)比，以圖示的直觀方式，向 用戶表明主要工藝參數(shù)改變對(duì)溫度曲線的巨大影響。 |
