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2.表面贴装元件
采用三种型号片式电阻元件：R2012、R1608、R1005以及 128个引脚、引脚间距0.4mm 的QFP。QFP相关参数如图2-2和表2-1。
图2-2 QFP封装试件示意图及封装尺寸
表2-1 QFP封装尺寸[29]
封装 尺寸 D1 E1 A1 A2 D E F G L b C 128 14.00 14.00 0.10 1.00 16.00 16.00 8.85 8.85 0.60 0.18 0.15 QFP
3.焊膏
试验采用两种无铅焊膏，焊膏A是亿铖达Sn-3.5Ag，焊膏B是Sn-3.0Ag-0.5Cu，焊膏C是锡铅共晶Sn-37Pb。主要参数如表2-2。
表2-2 试验用焊膏性能参数
焊膏类型 成分 密度 助焊剂量 粒度 熔点 A型 Sn-3.5Ag 7.5 10.0±0.5％ 25-45μm 221℃ B型 Sn-3.0Ag-0.5Cu 7.4 11.5％ 25-45μm 217-219℃ C型 Sn-37Pb 8.4 10.0±0.5％ 25-45μm 183℃
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2.2.2 试验设备
1.焊膏印刷设备
丝印机以高精度的定量和定位把焊膏从模板转移到PCB板上相应的位置，具有高精度和高速度的特点，是SMT自动化生产的主要设备之一。本文实验采用日东SEM-688型号丝印机，树脂刮刀，不锈钢模板。印刷工艺实验参数见表2-3。
表2-3 焊膏印刷工艺参数
模板厚度 0.12mm 印刷速度 20mm/s 刮刀角度 60° 刮刀压力 30N 脱模速度 1mm/s
2.元件贴装设备
贴片机为三星CP45FV型，动臂式运动结构，六贴装头。贴装精度
0.08mm。 3.回流焊设备
回流炉采用日东电子科技的两款机型，分别是NT-8N-V2和NT-8N-V3。两机型同为8温区加热，不同处在于后者在冷却区具备两个冷却模块，可以在焊接时获得更大的冷却速率。NT-8N-V2外观如图2-3(a),NT-8N-V3的双模块冷却区如2-3(b)。两款机型都基于无铅焊接设计，有如下特点
[30]
：
(1)加热系统 加热模块均采用增强型PID控制的强制热风循环系统，具有优良的均温性和热效率。控温精度±2℃。各温区上下加热，独立循环，独立控温。前后循环回风设计和优良的热风喷嘴对流系统，可有效防止温区之间气流影响，保证温控精确。加热效率高，升温速度快。
(2)控制系统 模块化智能控制软件，电脑全自动控制各温区的上下加热模块温度，网带进板速度；可以实现各温区独立温控及监视和在线温度曲线(Profile)测试分析功能，SmartPara虚拟仿真功能，节省参数的调整时间。
(3)冷却区 采用外置冷水机冷却的高效冷水循环冷却，可以满足各种无铅冷却速率的要求。冷水区温度可以进行实时监控，外置冷水机的冷水温度可调节。
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(a) (b)
图2-3（a）NT-8N-V2回流炉；（b）冷却模块
4.温度测试仪
温度测试仪用于测试监控回流炉炉温曲线，即焊点温度和加热时间的关
系曲线。通过测试，考察设定温度是否符合焊接要求，达到参数最佳设定的目的。课题中涉及的冷却速率数据主要由该仪器测试结果所得。测试过程中以热电偶连接温度测试仪和待测焊点，热电偶把电路板上焊点的温度信号转换为电信号，用相应分析软件分析即得温度曲线[31]。
图2-4 温度曲线测试系统
2.3 温度曲线调试
衡量回流炉质量优劣最重要的两个指标是加热精度和稳定性。但SMT
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的流水线生产特点决定了回流炉为隧道式多模块加热结构，而各个相邻加热模块之间极容易窜温，影响加热精度和热稳定性。所以，不同的回流炉在不同的PCB组件上有不同的表现力。故了解一台设备的性能再根据焊膏参考曲线和被焊组件的特点调试温度曲线至关重要。如图2-5为本文所用B型焊膏的参考曲线。
图2-5 Alpha Sn-3.0Ag-0.5Cu参考温度曲线
由参考曲线可知，B型焊膏对回流焊加热基本要求如表2-4。之所以参考曲线并没有给定各项指标的具体值，是由于对于不同组装板，工艺参数存在差异。以升温速率为例，要求焊点从室温到达150℃的速率不超过1.5℃/S。对于复杂的大板，为了使板上的大元件和小元件温差限制在一定范围内，通常会在较小的升温速率下加热比如0.5℃/S。而小板则可以在较大的速率下加热。
表2-4 B型焊膏基本加热条件
加热到150℃的升温斜率 ≤1.5℃/S 150-180℃的加热时间 90-120S 180℃到峰值温度升温斜率 ≤3℃/S 220℃以上 加热时间 20-40S 峰值温度 235-245℃
按照参考曲线要求大致设置各温区参数，执行加热并进行温度测试。反复对比测试所得曲线和参考曲线的各项参数，直至符合要求。实际过板观测焊接外观质量，最终确定各温区温度设置和网带运动速度。
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实际设定回流炉各温区温度见表2-5。其中一二温区为升温，电路板组件进入回流炉从室温开始升温。三四五温区为平台区，焊膏中的溶剂等物质挥发。六七温区继续升温，多余物质大部分挥发，活性剂开始作用，去除焊盘表面氧化膜。七八温区为回流焊接，焊膏达到熔点，熔化并在焊盘表面润湿铺展，包围元件焊端和引脚。最后进入冷却区，焊点固化，形成稳定的永久性连接。
表2-5 回流炉各温区温度设定
焊膏 A B C 一区 170℃ 170℃ 二区 180℃ 180℃ 三区 180℃ 180℃ 四区 180℃ 180℃ 五区 190℃ 190℃ 六区 210℃ 210℃ 七区 255℃ 255℃ 八区 250℃ 250℃ 160℃ 165℃ 170℃ 170℃ 185℃ 220℃ 230℃ 180℃
不同的网带运动速度决定电路板组件在回流炉中的加热时间，网带速度和温度设置必须最佳配合才能获得良好的焊接质量。本文所有无铅焊接实验回流炉带速均设定为75cm/min，该速率通过回流炉体总长和焊膏最适加热时间计算所得。确定各温区温度设置后，用温度测试仪器对各型号曲线测试5次。纪录所得曲线的各项参数，计算平均值。
实验用不同冷速的有铅温度曲线见图2-6。实验用两款回流炉的冷却原理是：冷却模块中有冷凝管和冷却风扇。冷凝管外接循环冷水。不同冷却速率主要通过冷却风扇和冷水温度各自的调节来实现。四种典型冷速的曲线参数如表2-6所示，和供应商参考曲线基本要求相符。其中A曲线为V3机型上风机打开，冷水温度最低时获得（水温4℃）；C曲线为V3机型风机打开，循环冷水关闭时获得；B曲线为V2机型上风机打开，冷水温度最低时获得（水温4℃）；D曲线为V2完全炉冷时获得。
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