背景

回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的，這種設(shè)備的內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經(jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。

但也有以下要求：             

（1）預(yù)熱時保持升溫速度             

（2）使所有部件在SOAK時達(dá)到所需的溫度             

（3）上升到高于熔點的溫度

挑戰(zhàn)

          

（1）溫度的變化取決于PCB             

（2）PCB的溫度不均勻             

（3）發(fā)生接觸不良問題

為了解決上述問題，通過scSTREAM軟件詳細(xì)分析PCB板移動過程中的溫度變化，對于回流焊工藝改進(jìn)提供有利的依據(jù)。

分析方法

此類問題有兩種分析方法，一種簡化的穩(wěn)態(tài)熱分析，另一種考慮電路板移動影響下的詳細(xì)的非穩(wěn)態(tài)分析方法。

第一種簡化方法，不考慮電路板的移動，只考慮不同位置下的穩(wěn)態(tài)的熱流場分析。這種方法雖然計算成本低，但無法精確考慮電路板附件流場分布，也不能精確分析電路板溫度分布。

第二種方法，考慮了電路板的移動，這種方法能夠精確捕捉，但反過來計算時間會較長。本次計算采用了第二種方法。

計算條件：

• 烤爐傳送速度：5 mm/s

• 加熱時間：600 sec

• 加熱溫度曲線

• 計算模型

     詳細(xì)的回流焊以及PCB模型

• 物理模型

     考慮湍流，Standard k-ε model

     考慮熱以及輻射

     考慮移動物體

• 網(wǎng)格

     500萬網(wǎng)格

     布線網(wǎng)格尺寸：0.2mm

網(wǎng)格采用Block Mesh方法，對電路板區(qū)域單獨加密。這種方法能夠有效的減少網(wǎng)格數(shù)目。

結(jié)果

1， 回流焊爐內(nèi)溫度隨時間的變化

從視頻中可清晰看到PCB板表面以及附近的流場分布

2， 焊料溫度隨時間的變化

 PCB板不同地方的溫度隨時間的變化

3， PCB板溫度隨時間的變化

從視頻中可得到PCB板表面溫度隨時間的變化過程，同時也能看到PCB板表面溫度并非均勻。

4， 不同PCB板部件布置下的溫度變化

進(jìn)一步考慮不同PCB板部件布置的影響，不同部件布置對溫度場的變化。

以下所示的是原有布置方案域修改布置方案的示意圖。

以上比較了不同布置方案下的溫度變化。

同時也比較了FET和Registor兩個地方的溫度隨時間的變化，通過分析能夠得到溫度曲線的不同。

總結(jié)

通過scSTREAM軟件詳細(xì)分析PCB板移動過程中的溫度變化，PCB板在不同位置下的流場以及溫度場分布，以及所有部件的溫度變化。這對于回流焊工藝改進(jìn)提供有利的依據(jù)。

文章來源：MSC大中華區(qū)Cradle產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理李晶編寫