摘 要：印板在回流焊接時(shí)，對(duì)爐溫曲線(xiàn)有較高的控制要求。爐溫曲線(xiàn)在測(cè)定時(shí)整個(gè)爐腔內(nèi)只有一塊測(cè)溫板，但是正式生產(chǎn)時(shí)，是連續(xù)生產(chǎn)方式，爐腔內(nèi)有多塊印板，此時(shí)爐溫曲線(xiàn)會(huì)有所變化。進(jìn)板間隔越短，同時(shí)在爐腔內(nèi)的印板就越多，對(duì)爐溫曲線(xiàn)的影響也越大。本文就是研究進(jìn)板間隔對(duì)爐溫曲線(xiàn)的影響，以找到合理的最小進(jìn)板間隔。

關(guān)鍵詞：進(jìn)板間隔；爐溫曲線(xiàn)；回流時(shí)間

1 引言

印板的回流焊接是SMT生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，而回流爐本身各個(gè)溫區(qū)的設(shè)置溫度，只能控制爐腔內(nèi)溫度，并不是真正傳導(dǎo)到印板器件上的實(shí)際溫度。因此在印板生產(chǎn)前需要制作專(zhuān)門(mén)的測(cè)溫板，以測(cè)定印板在爐腔內(nèi)的實(shí)際溫度，以確定實(shí)際的爐溫曲線(xiàn)是否滿(mǎn)足控制要求。

但是，用測(cè)溫板測(cè)試爐溫時(shí)，往往是在爐腔內(nèi)沒(méi)有其他印板的情況下進(jìn)行，而實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，是連續(xù)生產(chǎn)方式，印板以SMT流水線(xiàn)節(jié)拍為間隔，依次進(jìn)入回流爐。此時(shí)由于爐腔內(nèi)印板較多，勢(shì)必會(huì)對(duì)實(shí)際爐溫造成影響。盡管現(xiàn)在我們公司使用的回流爐都是具有閉環(huán)控制的進(jìn)口設(shè)備，但是其熱量補(bǔ)償總有一定的時(shí)間差，對(duì)印板上的實(shí)際爐溫曲線(xiàn)影響多大，都需要通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 試驗(yàn)條件設(shè)定

由于回流爐內(nèi)各溫區(qū)采用閉環(huán)控制，本身熱容量較大，可以預(yù)見(jiàn)當(dāng)同時(shí)在爐腔內(nèi)印板越多時(shí)，對(duì)實(shí)際爐溫的影響會(huì)越大。換言之，印板的進(jìn)入回流爐的間隔越短，對(duì)印板的實(shí)際爐溫曲線(xiàn)影響越大。因此，我們的試驗(yàn)需要設(shè)定一個(gè)最短的進(jìn)板間隔，以確定其對(duì)爐溫曲線(xiàn)的影響。

考慮到生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)際的最短進(jìn)板間隔，應(yīng)該是SMT生產(chǎn)線(xiàn)的節(jié)拍，一般來(lái)講是貼片機(jī)的最小生產(chǎn)節(jié)拍。但是印板本身復(fù)雜程度差異較大，很難確定最短的生產(chǎn)節(jié)拍。貼片機(jī)的前道印刷機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍相對(duì)固定，即使印板再簡(jiǎn)單，印刷的時(shí)間也不會(huì)縮短太多，一般至少需要20秒。

綜合考慮，我們將最短進(jìn)板間隔可以預(yù)設(shè)為20s。為了保證一定的余量，我們將試驗(yàn)的印板進(jìn)板間隔定在15秒左右。

2.2 試驗(yàn)方法

首先將制作好的測(cè)溫板，在回流爐內(nèi)沒(méi)有印板的情況下測(cè)試爐溫曲線(xiàn)。然后以15秒左右的進(jìn)板間隔將印板放入回流爐，在中間插入測(cè)溫板，以測(cè)定爐溫曲線(xiàn)。將兩條爐溫曲線(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，以確定縮短進(jìn)板間隔對(duì)爐溫曲線(xiàn)的影響，以及是否仍在爐溫曲線(xiàn)的控制要求之內(nèi)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)測(cè)后的兩條爐溫曲線(xiàn)，將兩條爐溫曲線(xiàn)的各個(gè)控制要點(diǎn)，列表1比較如下。

根據(jù)表1可以看到，兩條爐溫曲線(xiàn)在預(yù)熱階段差別不大，有兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)預(yù)熱時(shí)間略有減少。但是在回流階段，各測(cè)溫點(diǎn)回流時(shí)間普遍被拉長(zhǎng)，峰值溫度也有所上升。各控制要點(diǎn)都符合控制要求。

這與預(yù)先設(shè)想中連續(xù)進(jìn)板時(shí)，由于吸熱量變大，各階段溫度將普遍變低的預(yù)想有所不同。為了進(jìn)一步分析連續(xù)進(jìn)板時(shí)溫度反而上升的原因，我們將爐溫曲線(xiàn)與回流爐的各個(gè)溫區(qū)進(jìn)行對(duì)應(yīng)后，作圖1如下。

試驗(yàn)使用的回流爐由10個(gè)加熱溫區(qū)，以及兩個(gè)冷卻溫區(qū)組成。從上圖可以看到，回流時(shí)間（>200℃）的溫度曲線(xiàn)不僅落在最后兩個(gè)加熱溫區(qū)，還有部分落在第一個(gè)冷卻溫區(qū)。因此冷卻溫區(qū)對(duì)回流時(shí)間的長(zhǎng)短也有顯著的影響。冷卻溫區(qū)的工作原理是通過(guò)冷凝水循環(huán)，利用頂部風(fēng)扇將冷風(fēng)吹出，使?fàn)t腔降溫。由于連續(xù)進(jìn)板后，同時(shí)有多塊印板進(jìn)入冷卻區(qū)，印板將加熱溫區(qū)的大量高溫直接帶到冷卻區(qū)，冷卻區(qū)的降溫效果就變差，導(dǎo)致印板的回流時(shí)間加長(zhǎng)，甚至峰值溫度也略有上升。

為了驗(yàn)證上述分析，我們?cè)儆没亓髑€(xiàn)的具體數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。選取回流時(shí)間改變最多（增加8秒）的測(cè)溫點(diǎn)3來(lái)看，在單塊印板實(shí)測(cè)時(shí)，從200℃升溫到峰值溫度229℃耗時(shí)33秒，從229℃降溫到200℃耗時(shí)15秒；連續(xù)進(jìn)板實(shí)測(cè)時(shí)，從200℃升溫到229℃耗時(shí)32秒，從229℃降溫到200℃耗時(shí)24秒。可見(jiàn)在升溫速度基本相當(dāng)?shù)那闆r下，降溫速度變慢，是使回流時(shí)間變長(zhǎng)的主要原因。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，可以看到，即使在印板間隔15秒左右進(jìn)爐的情況下，回流爐加熱溫區(qū)的熱容量和閉環(huán)控制能力都足以滿(mǎn)足印板焊接所需的熱量要求，不至于對(duì)焊接品質(zhì)造成不良。

但是由于連續(xù)進(jìn)板時(shí)對(duì)冷卻溫區(qū)造成較大的負(fù)擔(dān)，使冷卻能力降低較多，造成了回流時(shí)間變長(zhǎng)和峰值溫度升高的情況。盡管數(shù)據(jù)仍然在控制要求之內(nèi)，但是仍需引起重視，對(duì)進(jìn)板間隔需要進(jìn)行規(guī)范，以防止進(jìn)板間隔過(guò)短使印板上器件因溫度過(guò)高而損壞的情況發(fā)生。

根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，進(jìn)板間隔在15秒時(shí)各溫度控制要求已能滿(mǎn)足，加上一定的余量，將印板進(jìn)板間隔的標(biāo)準(zhǔn)定在不小于20秒是合理可行的。

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作者簡(jiǎn)介：姚效（1980-），男，上海市人，工程師，工程碩士學(xué)位，主要從事SMT工藝研究工作。endprint