摘要:

向無鉛焊接的過渡，勢必引起工藝各個方面的改變，包括PCB、元器件 和焊膏等，供應(yīng)商需要對這些挑戰(zhàn)做出響應(yīng)。對于大部分CEM廠商來說，回 流焊工藝本身就是最大的問題來源，而這些問題必需由CEM廠商自行解決。 SolderStar公司董事總經(jīng)理 Mark Stansfield 認(rèn)為，工藝溫度曲線測試儀正是解 決這些重大挑戰(zhàn)的關(guān)鍵因素。 

在經(jīng)歷過初期的大力宣傳、幾次反復(fù)開步及強(qiáng)制 性的無鉛工藝加速實施后，2006年7月1日，歐盟的RoHS法規(guī)終于塵埃落定并正式執(zhí)行。

無論接受與否，此后，那些想把電子產(chǎn)品銷售到歐盟 國家的生產(chǎn)廠商必需確保其產(chǎn)品的無鉛化。這對于一直備 受沖擊且已習(xí)慣于錫/鉛焊接及其相關(guān)特性的電子產(chǎn)業(yè)來 說，影響可謂非常深遠(yuǎn)。 

回流焊工藝本身正經(jīng)歷巨大變革，對于小型廠家和 CEM來說，最主要的困難是能否跟上這個改變，對工藝溫 度曲線的精確測試是成功實現(xiàn)變革的關(guān)鍵。

新的挑戰(zhàn) 
向無鉛焊接轉(zhuǎn)變的主要問題是工藝窗口縮小，只要看 看一些典型的焊膏和元器件的焊接溫度要求就會明白。

在采用液相溫度為183℃ 的錫鉛焊料合金 (Sn63/Pb37) 的標(biāo)準(zhǔn)焊接工藝中，最低峰值溫度應(yīng)當(dāng)在200-205℃的范圍，最高峰值溫度應(yīng)為235℃(見圖1)。這個235℃的上限 溫度正好與大多數(shù)元器件生產(chǎn)商的元器件最高溫度值相吻 合。因此，分布著不同工藝溫度元器件的主板將有30℃的 工藝窗口，來實現(xiàn)良好的焊接效果。

由于錫鉛技術(shù)的高度成熟化，除了一些非常原始而陳 舊的設(shè)備，很少有人會在工藝上出現(xiàn)重大失誤和問題。

將錫鉛的工藝窗口與(圖2中)的無鉛SnAgCu工藝窗口比 較會發(fā)現(xiàn)，無鉛的工藝窗口變窄很多，這無疑給工藝操作 帶來很多新問題。

SnAgCu完全熔融的溫度為217℃，相對應(yīng)的最低和最 高峰值溫度分別為227℃和257℃。顯而易見，這個最高值 超過了大多數(shù)現(xiàn)有的半導(dǎo)體廠商產(chǎn)品的溫度最高值。元器 件生產(chǎn)商都在全力追求更高的封裝品質(zhì)，但這需要時間來 改善；而目前一些尺寸較小、比較脆弱的封裝也給廠家提 出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

如果考慮現(xiàn)實的狀況，把最高溫度值降到目前這個水平 (235℃)，工藝溫度范圍就只有8℃了。

這樣，勢必會帶來兩方面的影響：

1、無論主板上有什么樣的元器件 (種類或大小不同)， 都會更加重視爐膛內(nèi)部，主板各處承受的溫度的差 值是否最��；

2、需要用溫度曲線測試儀來精確測量其實際溫度，從 而正確設(shè)置工藝溫度曲線，并在工藝過程中監(jiān)控各 個工藝參數(shù)的變化趨勢。

應(yīng)對挑戰(zhàn) 
既然過渡到無鉛后會提高工藝要求，那我們該怎么辦？

顯然，對于給定的焊膏類型和主板，必需建立新的回 流焊工藝，并進(jìn)行優(yōu)化。焊膏廠家會提供相應(yīng)的參數(shù)和信 息，但各種主板因為其表面分布的元器件類型和數(shù)量的不 同，存在著各種各樣的差異：

1、更換焊膏，溫度范圍也隨之改變； 
2、更換機(jī)器，用不同廠家的機(jī)器或不同型號，就需要重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)。

我們需要的是能加快這種設(shè)置過程，使整個事情變得 更直觀的測試工具。這個工具應(yīng)當(dāng)具有以下三個重要功能： 首先，必須具有完整的焊膏數(shù)據(jù)庫。SolderStar的軟件 中已設(shè)立了專門的焊膏數(shù)據(jù)庫，其中包含大多數(shù)廠家的焊 膏品牌、型號和技術(shù)參數(shù)，焊膏數(shù)據(jù)庫還收錄了各焊膏的 工藝參數(shù)范圍及標(biāo)準(zhǔn)溫度曲線。

用編輯菜單和工藝指導(dǎo)流程可以快速添加新的焊膏或 特殊的焊膏，從而加快工藝轉(zhuǎn)換速度。

第二，也是更重要的一點，是不再需要根據(jù)焊膏指標(biāo) 而對工藝參數(shù)進(jìn)行煩瑣的測量和評測。

Solderstar系統(tǒng)有一個獨特的圖形式工藝檢查視窗，名為Process Checker，能根據(jù)焊膏參數(shù)分析每個工藝參數(shù)， 并用簡便直觀的圖形顯示出相應(yīng)結(jié)果。

綠色區(qū)域內(nèi)的工藝參數(shù)表示該參數(shù)代表的工藝制程合 理。紅色區(qū)域內(nèi)的工藝參數(shù)表示該參數(shù)代表的工藝制程不 合理，需要注意及改善，相關(guān)圖案會自動閃爍，向用戶示警。

如果更換了焊膏類型，新的焊膏極限參數(shù)將立即生 效。更換焊膏的影響可立即觀察到。

第三，系統(tǒng)應(yīng)顯示加熱區(qū)和傳送帶速度改變的所帶來 的效果，以便引導(dǎo)用戶進(jìn)行工藝優(yōu)化。

SolderStar 系統(tǒng)備有新的圖表式模擬系統(tǒng)，名為 Profile Seeker，可對加熱區(qū)和傳送帶速度的改變預(yù)先進(jìn)行離線 評估。有了這個軟件工具，用戶在設(shè)立全新的溫度曲線， 如更換或評估某種無鉛焊膏，或?qū)ΜF(xiàn)有溫度曲線進(jìn)行優(yōu)化 時，就不必頻繁地進(jìn)行溫度測試，節(jié)省了時間和成本。

Profile Seeker 系統(tǒng)會顯示出一條模擬溫度曲線，并且 可以和現(xiàn)有曲線放在一起進(jìn)行對比，以圖示的直觀方式，向 用戶表明主要工藝參數(shù)改變對溫度曲線的巨大影響。