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气相焊接与回流焊

2010-05-02 08:07阅读:
气相焊,也称冷凝焊,是回流焊的一种。
回流焊包括气相、红外,热风等,主要是加热原理不同。
大致介绍一下:
气相焊,也称冷凝焊,是这两种再流焊工艺中最老的焊接工艺。R.C. Pfahl 和 H.H. Ammann
在1975年获得该项技术的专利。
汽相回流系统它是由一个能盛定量流体的容器构成。用一个适当的加热器将流体的温度升高到它的沸点,沸腾的流体上方是饱和蒸汽区,为焊接提供热量。容器的顶部是一套冷凝管,冷凝管可减少由于蒸发引起的蒸汽损失。把汽化潜热转移成沸点温度下的液体,释放出潜热量,使焊料熔化从而实现电路板上焊点的焊接。
汽相焊工艺有许多优点胜过其他回流焊方法,主要表现在:能很好地控制最高温度,整个组件有良好的温度均匀性,能在一个实际上无氧化的环境中进行焊接。加热与组件的几何形状相对无关。
(1)控制最高温度。
组件的最高温度取决于流体的沸腾温度。由于汽相流体沸腾范围很窄,所以能精确地控制这一温度。这对焊接温度敏感的元件很有利,因为能够获得具有不同沸腾温度的各种流体,所以在复杂组件的焊接中,可使用一系列较低熔点的焊料。
(2)良好的温度均匀性。
汽相流体有很高的传热系数,由于凝结产生在所有外露的表面上,整个电路板的稳态温度的均匀性很好。
(3)无氧焊接。
由于初级蒸汽的密度约为空气的20倍,因此氧被充分地从系统中排除。一旦助焊剂清洗表面,回流焊前它们就不可能再氧化。实际上,微量的氧总是存在于蒸汽中。这大概是由于蒸汽中氧的固有溶解度和由于送带人蒸汽的氧加在一起的缘故,其总量通常被忽略。
(4)几何无关性。
因为凝结发生在整个表面上,因此,组件的几何形状几乎不影响工艺,蒸汽甚至会渗人器件下面从焊接外部看不到的部位。
汽相回流焊的缺点是:介质液体及设备的价格高,过热的流体会分解成有毒的化合物。
楼主问的回流焊,应该是狭义的回流焊,也就是我们常说的热风对流回流焊接,或者是热风对流再流焊。因为比较普及,所以很多人理解回流焊就是热风对流回流焊接(广义的回流焊,是方法,既让锡膏融化,凝固后形成连接的一种方法)。

对流再流焊也介绍一下:
自1990年来,对流再流焊系统占据了最大的SMT焊接设备市场。所谓对流指的是利用液体或气体的流动进行热交换。当液体或气体作为一种介质被加热时密度也随之减少,介质气体上升造成它们的流通,循环与对流的运动。热能本身不会流通,而是通过介质或媒体传送能量的。对流再流焊炉内,对流是在空气或氮气氛中,由外部的风扇或鼓风机强制实现的。与气相焊不同的是,对流再流焊炉装备了几个各自可控制的工作区,以适配再流焊工艺曲线。在焊炉内,被传动的PCB上的,各工作区的温度,气体的流速与流量是变化的。在予热区或峰值区接近相同温度不同的保温时间(予热与液相以上时间)。 气体分子(空气或氮气)与PCB冷表面接触导致热交换。传递的热量(Q)是时间(t),接触面积(A),温度梯度(DT),热转换系数(h)的函数,每块PCB板的加工时间,选定的传送速度来确定生产容量。
焊炉内的气体温度始终高于在PCB上达到的最高温度,这也就是对流焊炉的缺点,从理论上讲,这样可能造成过热。但在实际生产过程,这类情况尚未被发现,因为现代再流焊炉具有控制与监测能力,可防止工艺温度与传送速度的偏离。
红外,顾名思义,就是利用红外线加热PCB的方法。与其他方法比较,它们在热源和加热机理方面是不同的。对于对流红外焊接而言,来自辐射板的红外辐射热量大约只有40%到达被焊接的元件上,其余60%的热量由红外焊接炉内的热空气通过对流来提供。对于近红外焊接,几乎所有的加热热量都是来自短波长区域的红外辐射。对流在加热中所占的比重还不到5%。
这种设备具有8~20个单独控制的热辐射板,每个辐射板内装有监测温度的热电偶。红外辐射板从顶部或底部对放在传送带上,给行进中的电路板加热。在对流红外焊接炉中,是使用内部风扇使热空气或惰性气体(如氮气)循环流动。
为了除去焊膏中的易挥发性成分,需要对部件逐步加热,经适当的预热时间之后,部件的温度开始升高到焊接的再流焊的温度,然后再冷却下来。
红外再流焊的特点是:设备的光源性价比高,升温速度容易控制和掌握,温度波动较大,容易出现损伤基板和元器件。

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