在SMT返修中應用暗紅外系統技術

　　隨著高性能新型數字電子產品不斷面市，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，無鉛焊料應用推廣力度加大，這些都對SMT設備與工藝提出了巨大的挑戰。作為SMT設備的重要組成部分，返修系統伴隨著元件小型化趨勢也獲得了重大的發展，下面將主要介紹埃莎公司暗紅外返修系統中應用的幾項最新技術。

　　無噴嘴技術避免熱風噴嘴弊端

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

　　另外熱風噴嘴在實際使用中還存在諸多的問題，熱風氣流在噴嘴中會產生擾流，使各處的風速不一致，從而造成加熱區溫度分布不均勻，加熱區的溫差△T增大。這會使無鉛焊接返修工藝質量難以保證，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。在返修工作中熱風噴嘴應罩住被返修的元件，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。如果熱風罩放置太高，熱風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采用無噴嘴返修技術，它在頂部紅外輻射器上安裝了一個帶專利的窗口調節機構，可以根據返修元件的尺寸調節加熱區范圍，從而從根本上消除了熱風噴嘴所帶來的種種問題。

　　閉環控制提高重復性

　　返修系統實質上是一臺選擇性回流焊系統，無論是對電路板上元件的去焊還是焊接操作，都必須設定一條合適的回流焊溫度曲線。但是目前大多數熱風返修系統的回流焊溫度曲線設定和調試十分復雜麻煩，因為影響溫度曲線的因素很多，如溫度設定值、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試工作，還需要很有實際經驗的專業人員進行溫度曲線設置和調試。由于影響的因數太多，所以熱風返修系統很難保證返修工藝結果的可重復性，這也是熱風返修系統對返修元件回流溫度的控制沒有采用全閉環控制技術而造成。

　　埃莎公司針對器件焊點的暗紅外返修系統是一臺全閉環溫度控制返修系統，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商提供的最佳溫度曲線進行比較，并調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)。全閉環溫度控制系統可以補償元件大小、板子厚薄、環境溫度、電源電壓波動和發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果。暗紅外返修系統是一臺十分接近“傻瓜機”式的返修系統，對設備操作人員的培訓一般只需幾個小時，大大方便了用戶的使用。

　　多用途返修系統

　　在返修系統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量監視與檢驗，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，自動排列整齊時重新植球工作就結束了，成功率幾乎為100％。這一點在熱風返修系統中是無法實現的，由于熱風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也被IPC7711標準推薦為BGA重新植球設備。

　　電子產品中所使用的電子元器件品種繁多，形式多樣，因此對返修系統也就要求有較強的適用性。埃莎的暗紅外返修系統也是一臺多功能、多用途返修系統，可以用于BGA、CSP、倒裝芯片等先進封裝元件，也可返修QFP、PLCC、SOP等常規表面安裝元件；可以返修標準外形的元件，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，也可以返修針網格陣列PGA等通孔元件。返修系統中還集成了高精度數字控溫焊臺，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和接觸式的熱傳導加熱技術有機組合在一個返修系統中。
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