THR(孔內(nèi)回流)元器件在無鉛焊接工藝中的應(yīng)用

多年來,電器和電氣設(shè)備廢料(WEEE)以及減少有害物質(zhì)(RoHS)這兩個(gè)概念象達(dá)摩克利特劍一樣凌駕于電子工業(yè)之上。最遲到2006年7月1日,含鉛焊接的時(shí)代即告結(jié)束,因而一種精心研究的和可以控制的生產(chǎn)工藝也隨之宣告結(jié)束。
改為“無鉛焊接”首先意味著要增加費(fèi)用,如焊接、能源和設(shè)備的費(fèi)用較高。而且,一般來說,就目前經(jīng)濟(jì)和電子生產(chǎn)行業(yè)的境況還不至于把這些額外的費(fèi)用轉(zhuǎn)嫁到市場(chǎng)。因?yàn)檫@方面的國際競(jìng)爭(zhēng)太激烈,而經(jīng)濟(jì)景氣的未來形勢(shì)可以想見并不樂觀。沖出這一兩難境地的惟一出路只能是在生產(chǎn)過程的其他方面降低成本。這里存在著挑戰(zhàn),同時(shí)也有著減少電氣設(shè)備廢料(WEEE)以及有害物質(zhì)(RoHS)問題的機(jī)遇。
機(jī)遇存在于生產(chǎn)過程,即需要徹底改革的主要方面,如印刷電路板的版圖設(shè)計(jì)、質(zhì)量保證及生產(chǎn)硬件當(dāng)中。改革的規(guī)模非常之大,可以說是一次技術(shù)革命。如果迫不得已增加成本的技術(shù)革命可以和自愿降低費(fèi)用的生產(chǎn)過程結(jié)合起來進(jìn)行,那么降低成本就是可以實(shí)現(xiàn)的。

THR(孔內(nèi)回流)元器件在無鉛焊接工藝中的應(yīng)用的圖1

采用THR孔內(nèi)回流技術(shù),可以提供降低成本的可能性,同時(shí)也可以對(duì)布線的組件如SMT(表面鑲嵌技術(shù))部件進(jìn)行加工。為此所用的元器件需要與工藝過程相適應(yīng)。同時(shí)轉(zhuǎn)換到THR技術(shù)和無鉛生產(chǎn)的兩個(gè)主要因素,可以對(duì)轉(zhuǎn)換過程的額外費(fèi)用做出補(bǔ)償。
● 其一,在SMT過程中轉(zhuǎn)換到無鉛焊接工藝,可以被評(píng)價(jià)為具有降低高額成本的趨勢(shì),而且也更加便于操作。
● 這是走向純粹采用SMT(表面鑲嵌)技術(shù)制作印刷線路板的一個(gè)步驟,這個(gè)步驟是與全自動(dòng)化的因而也是成本低廉的生產(chǎn)相聯(lián)系的。
由于表面張力較大,無鉛焊接在焊接波紋上爬行較慢。因此,用于無鉛生產(chǎn)的印刷線路板的設(shè)計(jì)必須根據(jù)焊接波加以調(diào)整。而且,為了更可靠地裝配元器件,同時(shí)為了根據(jù)毛細(xì)作用達(dá)到良好的回流效果,THR元器件也需要有一定的鉆孔直徑。假如有一部分印刷線路板是采用SMT技術(shù)制造的,那么采用THR技術(shù)就實(shí)在是太值得了。因?yàn)槊刻娲粋€(gè)組件,就意味著降低一份成本。

THR(孔內(nèi)回流)元器件在無鉛焊接工藝中的應(yīng)用的圖2

無鉛焊的焊接部位在外觀上與鉛焊的焊點(diǎn)有區(qū)別。這在實(shí)踐中意味著必須更換質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),也必須更新故障識(shí)別庫以及培訓(xùn)人員。同樣,THR的焊接部位在外觀上與波形焊接的焊點(diǎn)也有區(qū)別(圖2)。焊點(diǎn)看上去一般較瘦小。根據(jù)IPC 610C3級(jí)進(jìn)行的檢測(cè)表明,可以滿足對(duì)允許的焊接連接提出的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí),這里也適用這樣的看法:轉(zhuǎn)換到無鉛生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的費(fèi)用,在轉(zhuǎn)換到THR技術(shù)時(shí)同樣也會(huì)產(chǎn)生。

THR(孔內(nèi)回流)元器件在無鉛焊接工藝中的應(yīng)用的圖3

對(duì)于現(xiàn)有的SMT設(shè)備來說,轉(zhuǎn)換到無鉛工藝的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于波形焊接設(shè)備。采用SMT技術(shù)生產(chǎn)時(shí),首先是升高溫度具有重要意義。不過,大部分現(xiàn)有的設(shè)備目前都具有必要的功率儲(chǔ)備,額外的費(fèi)用主要來自于能源的投入較高,焊接費(fèi)用較貴。更換波形焊接設(shè)備時(shí),情況就不一樣了。比較新的設(shè)備一般是1999年后出廠的,可以進(jìn)行無鉛焊接;而1992年后出廠的較老的設(shè)備則可以進(jìn)行改裝。改裝的費(fèi)用大約為設(shè)備價(jià)值的20%~30%。但是由此而產(chǎn)生的問題如熔渣較多,焊帶有雜質(zhì),因而也需要經(jīng)常做分析,清洗的間隔也需更短。
因此由波形焊接進(jìn)入回流爐中的每一個(gè)元件,都將改變費(fèi)用的構(gòu)成,并增加節(jié)約的潛力。即使在并非所有組件都能夠轉(zhuǎn)換的情況下也是如此。
THR技術(shù)原則上對(duì)不能放棄布線組件并且打算提高SMT份額的每一個(gè)人都有吸引力。PhoenixContact公司為此提供可回流的以及可自動(dòng)配線的組件。在與模板印刷、SMT自動(dòng)布線設(shè)備、回流爐的制造以及焊膏等方面著名的技術(shù)伙伴和專家共同合作下,這些組件全部經(jīng)過優(yōu)化,并對(duì)其工藝過程的可靠性進(jìn)行了測(cè)試。迄今為止,對(duì)印刷線路板版圖設(shè)計(jì)所做的必要調(diào)整,對(duì)焊點(diǎn)所做的評(píng)價(jià)以及生產(chǎn)過程的改變其結(jié)果往往是,只有在研制新產(chǎn)品時(shí)才考慮采用THR技術(shù)。現(xiàn)在,環(huán)境保護(hù)的新規(guī)定要求對(duì)組件制造中的上述工藝步驟普遍地加以考慮。
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