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熱管散熱器回流焊

發布日期：2023-04-06 09:38:13

信（xìn）息摘要：

熱管（guǎn）散熱器的研發，伴生而來的是熱管散熱器與路燈底（dǐ）板（bǎn）的焊接問題，對於回（huí）流焊接技術是一項挑戰。1、熱管散熱器焊接設計熱管散熱模（mó）組化，將

熱（rè）管散熱器的研發，伴生而來的是熱管散熱器與路燈底板的焊接問題，對於回流焊接技術是（shì）一項挑戰。
1、熱管散熱器焊接設計
熱管散熱模組化，將熱管散熱組件與燈芯散熱底（dǐ）板（焊（hàn）點在兩零件接觸麵內）焊接在一起，需要用回（huí）流焊接將其（qí）焊接（jiē）在一起。由於現今業（yè）內沒有這種焊接技術，公司決定有技術部負責此（cǐ）項技術攻關。
2、項（xiàng）目調研：
我們知道，現有的SMT生產線中回流焊設備主（zhǔ）要（yào）針對（duì）的時元器（qì）件在印（yìn）製板上的焊接，不適合我們產（chǎn）品設計的散熱器焊接：
1）.一（yī）般回流焊（hàn）接時（shí）將（jiāng）元器件焊接到印製板上，元（yuán）器件、印製板本身比熱容和熱導率（lǜ）很（hěn）小溫度的升高（gāo）與降低對於回流焊設備爐膛內（nèi）的溫度沒有多大的影響，因（yīn）此升溫快，易穩定，故而加熱區尺寸一般（bān）為2200mm左右；熱管散熱模組是將熱管組件焊（hàn）接到5mm厚的鋁底板（310mm×640mm）上，熱管組件、鋁底板的（de）比熱容和熱導率都比較大，在升（shēng）溫過程中對回流焊設備的爐膛內的溫（wēn）度變化影響很大，因此升溫時（shí）間比較長，爐膛內部溫度和熱管散熱模組溫度不易穩定，故而回流焊設（shè）備爐膛加熱區（qū）尺寸預計要大於4000mm才可達到效果。
2）. 熱管（guǎn）散熱模組的回流焊接與一（yī）般的印製（zhì）板回（huí）流焊接焊點形式不同。熱管散熱模組焊點在接觸麵上且焊盤（pán）麵積大（dà），類似於內部焊接；一般的印製板回流焊接是貼片焊（hàn）接，焊點小且側（cè）麵吸附焊接形式（shì），可手工焊（hàn）接。
綜上所述（shù），熱管散熱模組的回流焊接需要專用回流焊設備、新的焊接方式、新的檢驗標準。
技術要求
1）、目標：
（1）熱管散熱模組（h=60mm）焊接於5mm厚的鋁（lǚ）底板（310mm×640mm）上的設備改造；
（2）回（huí）流焊接焊料條件（焊接溫度上（shàng）/下限曲（qǔ）線圖、溫區溫度（dù）設定、運風設（shè）定、運速設定等）；
（3）根據底板（bǎn）的（de）材料以及散熱片的材料我們通過試驗調節回流焊的（de）焊接溫度，運風、運（yùn）輸速度等解決了LED散熱器的焊接問題，保證了焊接質量，更好的控（kòng）製散熱器質量；
（4）製定新的（de）回流焊生產準則；
2）、項目方案確定：
（1）回流焊接原理
回流焊工藝是（shì）通過重新（xīn）熔化預先分配到印製（zhì）板焊盤上的膏狀軟釺焊料，實現表麵組裝元器（qì）件焊端或引腳與印製板焊盤之間機械與電氣連接的軟釺（qiān）焊。回流（liú）焊工作方式（shì）:幾個溫區加熱-錫液化-降（jiàng）溫。
從焊膏溫度特性曲線（見圖（tú）1）分析回流焊的原理（lǐ）。首先熱管散熱模組進入140℃～160℃的（de）預熱溫區時，焊膏（gāo）中的溶劑、氣體蒸發掉，同時，焊膏中的助焊劑潤濕焊盤，焊膏軟（ruǎn）化、塌落，覆蓋（gài）了焊（hàn）盤（pán），將焊盤與氧氣（qì）隔離；並使熱管（guǎn）散熱模組得到充分的預熱，接著（zhe）進入（rù）焊接區時，溫度以每（měi）秒（miǎo）2－3℃國際標準升溫速率（lǜ）迅速上升使焊膏達到熔化狀態，液（yè）態焊錫在熱管散熱模組零件之間的焊盤潤濕、擴散、漫流和回流混合在（zài）焊接界麵上生成金屬化合物，形成焊錫（xī）接點；最後熱管散熱（rè）模（mó）組進入冷卻（què）區使焊點凝固（見圖2）。

（2）回流（liú）焊接特點
a 一般回流焊接特（tè）點
由於回流焊（hàn）工藝有"再流動"及"自定位效（xiào）應（yīng）"的（de）特點，使回流焊工藝對（duì）貼裝精度要求比（bǐ）較寬鬆，比較（jiào）容易實現焊接（jiē）的高度自動化與高速度。同（tóng）時也正因（yīn）為再流動及自定（dìng）位效應的特點，回流焊工藝對焊盤設（shè）計、元（yuán）器件標（biāo）準（zhǔn）化（huà）、元器件端（duān）頭與（yǔ）印製板質量、焊料質量以及工藝參數的設置有更（gèng）嚴格的要求。
回流焊是在爐前已經（jīng）有焊料,在爐子裏隻是把錫膏融化而形（xíng）成焊點, 高溫熱風形（xíng）成回流對元件（jiàn）焊接。回流焊是焊貼（tiē）片元件的
b 熱管（guǎn）散熱模組回流焊接特點
①熱管散熱模組零件大，比熱容和（hé）熱導率都比較大，對回流焊設備的爐膛內的溫度變化影響很大，因此升溫時間比較（jiào）長。
②熱管（guǎn）散熱模組焊點在接觸麵上且焊盤麵積大
③特殊設（shè）備、特殊工藝、新回（huí）流焊生產準則
（3）回（huí）流焊接方案
SMT是一項（xiàng）綜合（hé）的係統工程技術，其涉及範圍包括基板、設計、設備、元器件、組裝（zhuāng）工藝、生產輔料和管理等。SMT設備和SMT工藝對操作現場要求電壓要穩（wěn）定，要防止電磁幹擾，要防靜電（diàn），要有良好的照明和廢氣（qì）排放設（shè）施，對操作環（huán）境的溫度、濕度、空氣清潔度等都有專門要（yào）求，操作（zuò）人員也應經過專業技術（shù）培訓（xùn）。
回流焊作為SMT生產中的關鍵工序，合理的溫度曲線設置（zhì）是保證回流焊質量的關鍵。不（bú）恰當的溫度曲線會使PCB板出現焊接不全、虛（xū）焊、元（yuán）件翹立（lì）、焊錫球過多等焊接缺（quē）陷，影響產品質（zhì）量。
熱管散熱模組回流焊（hàn）接是路燈質（zhì）量保證的關鍵工序，同樣合理的溫度曲線設（shè）置是保證回流焊質量的關鍵；不恰當的（de）溫度曲線會使熱管散熱模組中的散熱片哈呢接不全、虛焊（hàn）、翹起、焊錫球過多等焊接缺陷，影響產品質量。高質量的焊接應具備以下5項基（jī）本要求:
a、適當的熱量
適當的熱量指對於所有焊（hàn）接麵的材料，都必須有（yǒu）足夠的熱能使它們熔化和形成金屬間界麵（IMC），足夠的熱也是提供潤濕的基本條件之一。另一方麵，熱量又必須控製在（zài）一定程度內，以確（què）保所（suǒ）接觸到的材料（不隻是焊端）不會（huì）受到熱損（sǔn）壞，以及IMC層的形成不至於太厚。再一方麵，焊（hàn）膏（gāo）的溫度曲線是焊料物理性能圖解，且是回流焊（hàn）機溫度設置的參考溫度數值。現熱管散熱模組回流焊接采用的焊（hàn）料是63Sn/37Pb焊膏，其溫度曲線特（tè）征如圖3所示（shì）。

依據焊膏發熱回流焊溫度曲線圖以及回流焊機設備特性，確定焊錫膏在散熱器焊接過程中的溫度曲線上下線（附件1溫度曲線下線確認表、附件2溫度曲線上線確認（rèn）表（biǎo）），初步確定160W路燈產（chǎn）品中散熱器設置溫度如表一
表一（yī）焊接溫度設定值

溫區	溫區1	溫區2	溫區3	溫區4	溫區5	溫區6	溫區7	溫區（qū）8	溫區9	溫區（qū）10
溫度℃	245	245	245	245	245	250	255	305	340	210

b、良好的潤濕
潤濕除了是較好可焊性的象征外（wài），也是形成最終（zhōng）焊點形狀（zhuàng）的重要條件（jiàn）。不良的潤濕現象通常說明焊點的結構不理想，包括IMC的未完整成形以及焊點填（tián）充不良等問題。這些問題都會影響焊點的壽命。
良好的潤濕的保證需要合適的回流風速和運輸速度配合回流焊接溫度設定值，依據焊接溫度設定（dìng）值，設定（dìng）熱管散熱（rè）模組回流焊（hàn）接用和運（yùn）輸速度如表二所示：
回流風速48回流風速（sù）48運輸速度12.5
c、適當的焊點大小（xiǎo）和形（xíng）狀；
要（yào）焊點有足夠的壽命（mìng），就必須（xū）確保焊點的形狀和大小符合焊端結構的要求。太小的焊點其（qí）機械強力不（bú）足，無法承受使用中（zhōng）的應力，甚至連焊接後存在的內應力也無法承受。而一旦在使用（yòng）中開始出現疲勞或蠕變開裂，其斷裂（liè）速度也較快。焊點的形（xíng）狀不良還會造成舍重取輕的現（xiàn）象，縮短焊點的壽命期。
好的焊點大小和形狀控（kòng）製，需要（yào）好的錫膏印刷（shuā）設計。根（gēn）據底板（圖4）、熱管（guǎn）組件（圖5）連接部位，設計合（hé）理的錫膏印刷（shuā）鋼網（wǎng），
[圖片][圖片（piàn）]圖4圖5
3）、回流焊在散熱器的焊接應用
產品中散熱器，需要采用回（huí）流焊焊接才可以將底板（bǎn）與熱管組（zǔ）件連接在一起，路散熱器散熱
回（huí）流風速（sù）48回流風速48運輸速度12.5
c、適當的焊點大小（xiǎo）和形狀；
要焊點有（yǒu）足夠的壽命，就（jiù）必須確保焊點的形狀和大小符合焊端結構的要求。太小的焊點其機械強（qiáng）力不（bú）足，無（wú）法承受使用中的（de）應力，甚至連（lián）焊接後存在的內應力也無法（fǎ）承受。而一旦在使用中開始出現疲勞或蠕（rú）變開裂，其斷裂速度也較（jiào）快。焊點的形狀不良還（hái）會造成舍（shě）重取（qǔ）輕（qīng）的現象，縮短焊點的壽命期。
好（hǎo）的焊點大小和形狀控製，需要（yào）好的錫膏印刷設計。根據底板（圖4）、熱管組件（圖5）連接部位，設計合理的錫膏（gāo）印刷鋼網，