氮气保护下的SMT焊接

     摘要]在氮气保护下进行波峰焊和再流焊,将成为表面组装中技术的主流,环氮波峰焊机与甲酸技术相结合,环氮再流焊机活性极低的焊膏、甲酸相结合,能去除清洗工艺。当今迅速发展的SMT焊接技术中,遇到的主要问题是如何破除氧化物,获得基材的纯净表面,达到可靠的连接。通常,使用焊剂来去除氧化物,润湿被焊接表面,减小焊料的表面张力,防止再氧化。但同时,焊剂在焊接后会留下残留物,对PCB组件造成不良影响。因此,必须对电路板彻底清洗,而SMD尺寸小,不焊接处的间隙也越来越小,彻底清洗已不可能,更重要的是环保问题。在1994年国际组织发现CFC对大气臭氧层有破坏,作为主要清洗剂的CFC必须禁用。解决上述问题有效的办法是在电子装联领域中采用免清洗技术。

一 氮气保护加甲酸的免清洗技术基本介绍
    在氮气中加入少量且定量的甲酸HCOOH已被证实是一种有效的免清洗技术,焊接后不用任何清洗,无任何副作用或任何对残留物的担心。
    氮气作为保护气体极其合适,主要是它的内聚能量高,只有在高温和高压下(> 500°C,>100bar)或添加能量的情况下,才会发生化学反应,目前已掌握了一个生产氮气的有效方法。空气中氮气约占78%,是一种取之不尽、用之不竭,经济性极好的保护气体。
    氮气作为保护气体,在焊接中的主要作用是排除焊接过程中的氧气 ,增加可焊性,防止再氧化。
    焊接可靠,除了选择合适的焊料,一般还需要焊剂的配合,焊剂主要是去除焊接前SMA组件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化,并形成焊料优良的润湿条件,提高可焊性。试验证明,在氮气保护下加入甲酸后即能起到如上作用。另外,在氮气保护下使用甲酸HCOOH作为活化剂焊接时,金属氧化物的还原程序为:
   MeO + HCOOH + 热wpe9.jpg (745 bytes)Me + CO2 + H2
   注:Me即金属
    此化学方程式表明,在金属氧化物的分解过程完成后,没有任何残留物留下来,亦没有留下任何对环境有害的物质,并且,由于在缺氧环境下,还原出的金属不会再氧化。
    此外,甲酸在160°C以上即分解放出二氧碳和氢气,因此,经过波峰焊与回流焊的产品上无残留甲酸。

二 氮气加甲酸技术用于波峰接机
   有关保护气体用在焊锡方面的 份报告,是德国西门子公司在八十年代初发表的,经过多年发展后,现已被很多厂家采用。实验表明,通常的波峰焊接机不能改装成氮气保护的机器。目前,有一种产品是采用隧道式焊接槽结构的环氮波峰焊接机,其机身主要是一个隧道式的焊接加工槽,上盖由几块可打开的玻璃组成,确保氧气不能进入加工槽内。当氮气通入焊接,利用保护气体和空气的不同比重,氮气会自动把空赶出焊接区。
   在焊接进行过程中,PCB板会不断带入氧气注入焊接区内,因此要不断将氮气注入焊接区内,使氧气不断排到出口。
氮气加甲波峰焊锡系统如下图:
wpe8.jpg (24641 bytes)

氮气波峰焊锡系统



   这种系统的氮气耗量为18-20M³/h,成本较高,甲酸用量少,几乎可不计成本。
效果:
   1、从根本上消除了焊料的氧化,改善了液态焊料的润湿性能。
   2、焊后无残留物,实现了彻底的免清洗工艺,节省了清洗设备的投资及清洗设备所需的材料费、操作费,保护了环境。
   3、用氮气后不良率降低75%。
   4、在氮气下形成的焊点寿命较长。

三  氮气加甲酸技术用于再流炉
    氮气加甲酸技术一般应用于红外加强力对流混合的隧道式再流焊炉中,进口和出口一般设计成开启式,而在其内部有多道门帘,密封性好,能使组件的预热、干燥、再流焊接冷却都在隧道内完成。在这种混合气氛下,使用的焊膏中不需含有活化剂,焊后无残留物留在PCB板上。
效果:
   1、减少氧化,减少焊球的形成,不存在桥接,对精细间距器件的焊接极为有利。
   2、节省了清洗设备,保护了地球环境。
   3、由氮气所带来的附加成本容易从节约的成本中收回,成本节约从缺陷减少及其所需人工节约而来。
缺点:
   1、氮气用量16-18M³/h,成本较高。
   2、使用时需为炉内的残氧浓度进行测试,因实现清洗焊接是以高纯度氮气为代价。
   以上简单介绍了一种技术。要提高可靠性,于96年引进了SMT生产线,其中的再流焊炉与波峰焊均为使用氮气保护技术的机型,使用至今取得了较为理想的效果。由于航天产品数量较少,因而是我们的生产线多数情况下是在加工对外承接的民用消费电子产品,因其对可靠性并不要求万无一失而要求加工成本要低,此时只好取消氮气保护措施。

2009年04月18日 热烈庆祝伟圳联电子发展有限公司-福永凤凰办公室开张成立

2009年05月18日 热烈庆祝伟圳联电子发展有限公司-深圳工厂 二手事业部在沙井成立

3G之争——中国没有退路
   2009-12-28
一、“标准之争”,还是“大国博弈”
    事件回放:2009年1月7日,国内移动、 联通电信三大 运营商正式挂牌 3G。与此同时,一个国家,三种3G标准,这在世界其他国家地区 的局面也在中国出现了。
    所有的变数仿佛都浸淫着中国传统分家习俗:实力最弱的小儿子中国联通,得到一个最为成熟的 WCDMA;二儿子 中国电信,自身实力居中,得到的是居中的 CDMA2000标准;至于振兴家业、发展中国标准TD-SCDMA的重任则责无旁贷地落在了实力雄厚的长子 中国移动身上。
    同时,看一下相关人物的“表情”:
    2008年8月, 工信部发布《关于同意中国 移动通信集团公司开展试商用工作的批复》,同意中国移动在全国建立TD 网络并开展试商用。
    2008年5月,美国商务部副部长克里斯托夫 帕迪拉恼羞成怒,攻击中国推出的TD-SCDMA标准:“它是在缺乏透明度和合法诉讼程序的情况下,按照政府规定开发的。”
    而早在2003年8月1日,全球 GSM协会首席执行官康威乐来到上海,为WCDMA摇旗呐喊。
    三张牌照,其实可以看作中国现状下一种典型的无奈的“和稀泥”解决方式。因为采用WCDMA还是TD-SCDMA又或者CDMA2000标准已经不是一件纯经济性的活动,而是通信巨头、大国、政府间博弈的产物,是“殖民经济”这个名词的 注脚。相比成熟的WCDMA和在北美有广泛应用的CDMA2000,TD-SCDMA基本是从零起步,无论是网络,还是终端。
二、强大后援
    然而相对于占据电信市场78%的WCDMA和22%的CDMA2000,我国自主研发的TD-SCDMA整整晚了11年,尚处于起步阶段,且没有任何商用经验,产业链环节薄弱,市场前景实在堪忧。
工信部部长李毅中就曾明确表示:“目前,TD-SCDMA发展到了最关键的时候。政府部门要继续给予强力支持,逐项落实扶持措施。”同时李毅中还透露,目前对TD的36项扶持措施已经落实了21项;加大并明确对TD的相关政策支持也是政府发放 3G牌照的三个前提条件之一;政府 还会采用采购这招杀手锏:“推动TD终端和业务纳入政府采购范围,发挥政府部门支持TD发展的示范作用。”
三、中国移动 蓄势待发
    (1)市场推广和网建 小步快跑
    中国移动的TD标准在3G无疑是现在成熟度 的一个标准。不过在国内,它却已经在市场推广和网络建设方面提前了不止一步。早在2007年,就已经开始TD试验网的建设,成为公众眼中最早3G的代名词。
    (2)资金优势 厚积薄发
    依靠于2G时代攒下的家底,中国移动在资金和客户资源这一块相较于其他两家显然有着明显优势。通过下面四个数据就可以说明: 全球通神州行动感地带三大品牌深入人心;4.4亿 手机用户;近2000亿现金;占据全国GSM用户近70%的市场份额。
    2009年5月17日,TD-SCDMA终端专项激励基金联合研发项目签署——中国移动与9个手机厂商和3家芯片厂商联合投入12亿元推动TD-SCDMA终端产业的进程。
    2009年12月17日,也就是7个月后,TD-SCDMA终端专项激励资金联合研发项目瓜熟蒂落,首批11款G3手机精彩亮相。
    (3)客户为王 强势出击
    依托于3G特点,推出大量新的业务,并非设置了相应的业务组织。相较于其他两家,中国移动创新意识更强,营销手段更灵活,服务水平也 。
    借助强大的研发投入和明确的政策支持,中国移动在2009年末终于要推出一批全新G3手机了。无论是国产品牌还是与国际品牌合作研发,G3手机都代表了目前掌上终端的 水平。这是一场没有退路的战争,G3手机的发布,它的号角已经越吹越响。
 

1 引言

    最近,光电组件正在向类似于电子元器件的表面安装封装方向发展。在上世纪90年代中期,为实现光通信网络市场所需求的低成本和小尺寸封装,已开发了C-CSP(陶瓷-芯片规模封装),以使C-CSP替代薄型小外形封装(TSOP)、四侧引脚扁平封装(QFP)等,适应封装市场需要的CSP要具备以下条件:
   ①从现有的封装生产方式中获得大容量的利用率;
   ②好的板级可靠