由于在原先的錫鉛電路板上需要使用一些無(wú)鉛元件,于是出現(xiàn)了向后兼容的問(wèn)題。
就向后兼容的問(wèn)題而言,一些元件只進(jìn)行了無(wú)鉛表面處理。對(duì)元件供應(yīng)商來(lái)說(shuō),同時(shí)提供錫鉛和無(wú)鉛兩類同種元件是不劃算的。表面進(jìn)行了無(wú)鉛處理的含鉛元件在使用時(shí)是沒(méi)有問(wèn)題的。但是,在一塊原來(lái)的錫鉛電路板上使用無(wú)鉛BGA,問(wèn)題就來(lái)了。由于所有其他元件是錫鉛元件,如果使用最大峰值溫度為220℃的錫鉛焊接溫度曲線,此時(shí)無(wú)鉛BGA焊球是部分地熔化,或者完全不能實(shí)現(xiàn)回流焊接,會(huì)出現(xiàn)一系列焊點(diǎn)可靠性的問(wèn)題。那么,我們究竟應(yīng)該使用哪一種回流焊溫度曲線呢?這里有兩種方案:
第一個(gè)辦法是,使用標(biāo)準(zhǔn)的錫鉛回流焊溫度曲線。除了無(wú)鉛BGA以外,所有元件的峰值再熔溫度在210℃至220℃之間。因此無(wú)鉛BGA和其他錫鉛元件不要放在一起焊。在錫鉛元件完成回流焊之后,使用選擇性焊接,即采用選擇性激光焊接系統(tǒng)來(lái)貼放和焊接所有的無(wú)鉛BGA。選擇性激光焊接系統(tǒng)只是貼裝和焊接無(wú)鉛BGA,不會(huì)影響四周已經(jīng)在對(duì)流回流焊爐中完成了焊接的錫鉛元件。
第二個(gè)辦法是,如果沒(méi)有錫鉛焊接溫度曲線,又想在同一個(gè)焊爐中焊接所有的錫鉛元件和一些無(wú)鉛BGA,那么回流焊峰值溫度必須不會(huì)損壞錫鉛元件,但又足以對(duì)無(wú)鉛BGA進(jìn)行回流焊。千萬(wàn)別忘了,由于電路板上大多數(shù)元件是錫鉛元件,你要使用錫鉛焊膏。因此,峰值溫度在210℃ 至220℃之間,是適合錫鉛元件的,但是對(duì)于熔點(diǎn)在217℃至 221℃之間的無(wú)鉛BGA,則溫度不足。如果峰值溫度為226℃ 至 228℃,高于液相線(TAL)的時(shí)間為45到60秒,這就足以對(duì)無(wú)鉛BGA進(jìn)行回流焊,又不會(huì)損壞同一塊電路板上的所有錫鉛元件。
如果226℃至228℃的回流焊溫度范圍太狹窄,難以完成向后兼容錫鉛元件和無(wú)鉛BGA的焊接,可以考慮采用選擇性激光焊接,或者去找提供錫鉛焊球BGA的供應(yīng)商。開(kāi)發(fā)任何一種溫度曲線,使用正確的熱電偶很重要。我們需要K型熱電偶,它連有一根36號(hào)AWG導(dǎo)線。如果熱電偶導(dǎo)線較粗,會(huì)吸收過(guò)多熱量。絕對(duì)不要使用 溫膠帶,因?yàn)樗鼈冊(cè)诨亓骱高^(guò)程中會(huì)松掉,測(cè)量到的是焊爐里空氣的溫度,而不是焊點(diǎn)的溫度。在任何情況下,都必須使用高溫焊料或者導(dǎo)熱粘合劑把熱電偶貼在焊點(diǎn)上。
對(duì)于BGA,要從電路板底部開(kāi)始,在內(nèi)圈和外圈BGA焊盤上鉆孔,并把熱電偶推到接近表面的最高點(diǎn),測(cè)量BGA焊球的溫度。內(nèi)圈和外圈BGA焊球,彼此之間的溫差度必須在2℃之內(nèi)。在不同的元件位置安放四至六個(gè)熱電偶,來(lái)描述最低到最高受熱容量區(qū)域,其中,至少有兩個(gè)熱電偶是用于BGA的。
有一種誤解認(rèn)為,一個(gè)對(duì)流式回流焊爐的回流溫度曲線適用于所有電路板,因而,不需要為每一種電路板專門制定回流焊溫度曲線。這是不對(duì)的。因?yàn)椋恳环N電路板熱容量不同,而且每一種電路板有不同的組裝模式。同一塊雙面電路板,根據(jù)每一面元件的布局和銅箔面的分布,每一面可能要求有不同的回流焊溫度曲線。還有一個(gè)誤解認(rèn)為,如果要改變回流焊溫度曲線,可以改變傳送帶的速度來(lái)做到。僅僅改變傳送帶的速度是容易的,但是,這不是正確的方法,因?yàn)樗鼤?huì)改變電路板在各個(gè)溫區(qū)時(shí)的溫度?,F(xiàn)在可以買到整套的硬件和軟件,簡(jiǎn)化回流焊溫度曲線的開(kāi)發(fā)。
一旦得到預(yù)期的回流溫度曲線,就可以對(duì)印刷了焊膏、貼上了元件的電路進(jìn)行生產(chǎn);在回流焊之后,檢測(cè)焊點(diǎn)的質(zhì)量。只是在電路板某個(gè)具體位置中出現(xiàn)的隨機(jī)性問(wèn)題可能是與焊接有關(guān);在具體位置中一直出現(xiàn)的問(wèn)題可能是由于加熱不均勻,與溫度曲線有關(guān)。至始至終都會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題也可能與焊膏質(zhì)量和焊盤圖形的設(shè)計(jì)有關(guān)。
當(dāng)回流焊溫度曲線給出了理想的結(jié)果(假定設(shè)計(jì)和其他材料變量已經(jīng)經(jīng)過(guò)優(yōu)化),就把這個(gè)溫度曲線確定下來(lái),不能再改變了。