CN101426344B - 回流温度曲线设定方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子装联技术领域，公开了一种回流温度曲线设定方法及其装置，能够减少设定回流温度曲线所需的成本。本发明中，根据PCB面积、厚度和BGA厚度，计算PCBA的热当量；根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响规律，得到合格焊接该类PCBA需要的回流温度曲线设置值，该回流温度曲线设置值用于设定回流炉。预先根据回流炉对PCBA焊接的影响规律，确定不同的PCBA热当量取值范围内，将PCBA热当量取值范围与相应回流温度曲线设置值的对应关系保存在标准炉温曲线设置库中，在计算得到PCBA热当量后，可直接根据该库中保存的对应关系，找到当前计算得到的PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值。

Description

回流温度曲线设定方法及其装置 
技术领域
本发明涉及电子装联技术领域，特别涉及回流温度曲线设定技术。 
背景技术
随着电子技术的飞速发展，SMT表面贴装技术(Surface MountedTechnology)作为电子制造业中电子组装的主要技术，运用越来越广泛。其中，回流焊接技术是SMT工艺技术的一道关键环节。回流焊接的作用是将焊膏融化，使表面组装元器件与印刷电路板(Print Circuit Board，简称“PCB”)牢固粘接在一起。回流温度曲线的设定是所有SMT工艺必须面对的一项工作，在回流炉设置合适的回流参数值，能够使得回流焊接的工艺窗口在要求范围内。 
业界目前对温度曲线的设定，主要是通过实物测量的方法，即通过实物单板来测得并优化出一个恰当的回流温度曲线的参数设置。具体地说，是通过测量实物单板上关键位置焊点的温度，来判定一个温度曲线是否合理，并以此为依据进行调整，优化出一个最佳温度曲线。其流程如图1所示，首先需要准备一块实际的PCB板，并进行器件、测试材料的准备，以及实验线体资源的准备；然后需要在PCBA上进行钻孔，制作测试点；之后需要根据经验在不同的回流温度曲线下对测试点进行测试；其后根据测试结果进行优化设置、固化参数，得到最佳的温度曲线。 
然而，本发明的发明人发现，通过上述方式设定温度曲线，存在以下缺点： 
1、现有的实物测量方法每进行一次测试均需报废一块用于测试的实际单板，即每次测试将损失一块单板的成本，对于不同单板，价格差异大，每次测定一种温度曲线需报废1000-50000人民币不等，成本很高。
2、实物单板的获的途径困难，如果是首次试制单板，其实物是无法获的，这时便以技术人员的经验来设定，由于不同人经验不同，会有产生设置不合理的现象，造成单板的返修甚至报废。 
3、实物测试回流温度需占用一定的生产设备资源、仪器耗材的投入、人力投入等；并需花费大量的生产工时投入，如PCBA上钻孔、测试点制作需要1-2小时，在一个回流温度曲线设置下进行测试需1个小时左右。一定程度上影响设备利用率及交货周期。 
发明内容
本发明实施方式要解决的主要技术问题是提供一种回流温度曲线设定方法及其装置，使得能够减少设定回流温度曲线所需的成本。 
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种回流温度曲线设定方法，包括以下步骤： 
根据印刷电路板PCB面积、厚度和面阵列器件BGA厚度，计算组装印刷电路板PCBA的热当量； 
根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响，得到合格焊接PCBA需要的回流温度曲线设置值； 
该回流温度曲线设置值用于设定回流炉，至少包括以下之一：加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。 
本发明的实施方式还提供了一种回流温度曲线设定装置，包括： 
热当量计算单元，用于根据PCB面积、厚度和BGA厚度，计算PCBA的热当量； 
设置值获取单元，用于根据计算单元计算得到的PCBA热当量和回流炉 对PCBA焊接的影响，得到合格焊接PCBA需要的回流温度曲线设置值，该回流温度曲线设置值用于设定回流炉，至少包括以下之一：加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。 
本发明实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于： 
根据PCB面积、厚度和面阵列器件(Ball Grid Array，简称“BGA”)厚度，计算组装印刷电路板(Print Circuit Board Assembly，简称“PCBA”)的热当量；根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响，得到合格焊接该类PCBA需要的回流温度曲线设置值。由于在设定回流温度曲线时，无需报废实际单板，从而减少了仪器、耗材资源的投入，进而减少在回流炉设定回流温度曲线所需的成本。 
附图说明
图1是现有技术中回流温度曲线的设定流程图； 
图2是根据本发明第一实施方式的回流温度曲线的设定方法流程图； 
图3是根据本发明第二实施方式的回流温度曲线的设定装置结构图。 
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。 
本发明第一实施方式涉及一种回流温度曲线的设定方法。本实施方式中，根据PCB面积、厚度和BGA厚度，计算PCBA热当量；根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响规律，得到合格焊接该类PCBA需要的回流温度曲线设置值。 
具体流程如图2所示。在步骤210中，根据PCB面积、PCB厚度和BGA厚度计算PCBA热当量。该计算公式为：PCBA热当量＝10-4×a×Apcb+b×Tpcb+c ×Tbga；其中，Apcb表示PCB的面积，Tpcb表示PCB的厚度，Tbga表示BGA的厚度，a为PCB面积对回流温度的影响系数，b为PCB厚度对回流温度的影响系数，c为BGA厚度对回流温度的影响系数。 
具体地说，根据本发明发明人对PCBA的特征的分析和反复地实验，从大量的影响因子中找出了影响PCBA热当量的关键因子：即PCB面积、PCB厚度和BGA厚度；并通过DOE实验设计，找出回流时峰值温度与PCB面积、PCB厚度和BGA厚度的函数关系：回流时峰值温度＝242-a*Apcb-b*Tpcb-c*Tbga；进而得到热当量关系函数：PCBA热当量＝10-4*a*Apcb+b*Tpcb+c*Tbga；通过测试装置的测试和数据分析、优化，得到各关键因子影响热当量的权重范围：PCB面积对回流温度的影响系数a的取值范围为0.1-0.5、PCB厚度对回流温度的影响系数b的取值范围为3.0-9.0、BGA厚度对回流温度的影响系数c的取值范围为4.0-11.0。 
通过公式PCBA热当量＝10-4×a×Apcb+b×Tpcb+c×Tbga；能够准确计算指定单板关键测试点处的热当量。 
接着进入步骤220，根据计算得到的PCBA热当量值，查找标准炉温曲线设置库，找到该PCBA热当量值对应的回流温度曲线设置值。 
具体地说，在本实施方式中，预先根据回流炉对PCBA焊接的影响规律，确定不同的PCBA热当量取值范围内，合格焊接PCBA需要的回流温度曲线设置值；将不同PCBA热当量取值范围与相应回流温度曲线设置值的对应关系保存在标准炉温曲线设置库中。 
其中，本实施方式的回流炉对PCBA焊接的影响规律主要包括：加热区面板温度对PCBA焊接的影响规律(即每个温区的设置温度的改变，对回流温度曲线的影响)；回流炉传送链条的传送速度对PCBA焊接的影响规律；回流炉风力对PCBA焊接的影响规律；以及，为将该实施方式最大化运用，调整、降低同型号设备(回流炉)不同线体的系统差异对PCBA焊接的影响等。 
与PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值至少包括以下参数值之一：各加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。 
需要说明的是，由于不同厂商生产的回流炉设备的原理和结构不同，回流炉对PCBA焊接的影响规律、及回流温度曲线设置值中包括的参数可能发生变化，由于该规律是本领域技术人员能够通过试验分析归纳的，不会影响本发明的实现。 
以某公司的实际使用回流炉为例，保存在标准炉温曲线设置库中的对应关系，即不同PCBA热当量取值范围(即等级)与相应回流温度曲线设置值的对应关系如表1所示，表1中Q即表示PCBA热当量。 
Figure S2007100477947D00051
表1 
在计算PCBA热当量之后，根据计算得到的PCBA热当量值所属的范围(即等级)查找表1，即可得到对应的回流温度曲线设置值，包括温区1至7需要设置的面板温度、回流炉风力、以及回流炉传送链条的传送速度。 
在步骤230中，在查找到对应的回流温度曲线设置值后，根据该回流温度曲 线设置值调用炉温程序，对回流炉进行设定。 
由于本实施方式中，在设定回流温度曲线的过程中，无需报废实际单板，从而减少了仪器、耗材资源的投入，进而减少回流温度曲线设定所需的成本。 
另外，由于无需进行PCBA钻孔、测试点制作，且几乎不需要在不同的回流温度曲线下进行测试、优化，从而减少了设定回流温度曲线的时间，减少了生产等待工时，提高设备的利用率和生产效率，缩短加工周期。 
并且，本实施方式无需依靠技术人员的经验，即使是经验不够丰富的技术人员同样能够完成最优回流温度曲线的设定，减少了人为因素对回流温度曲线设定上的影响，提高了回流炉设定的准确性，减少了不合格品产生的机率，使不合格产品的维修或报废成本大大减少。 
本发明第二实施方式涉及一种回流温度曲线设定装置，如图3所示，包括：热当量计算单元，用于根据PCB面积、厚度和BGA厚度，计算组装印刷电路板PCBA的热当量；设置值获取单元，用于根据计算单元计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响规律，得到合格焊接PCBA需要的回流温度曲线设置值；设定单元，用于根据所得到的设置值设定回流炉。 
该热当量计算单元通过以下公式进行热当量的计算： 
PCBA热当量＝10-4×a×Apcb+b×Tpcb+c×Tbga； 
其中，Apcb表示PCB的面积，Tpcb表示PCB的厚度，Tbga表示BGA的厚度，a为PCB面积对回流温度的影响系数，b为PCB厚度对回流温度的影响系数，c为BGA厚度对回流温度的影响系数。 
PCB面积对回流温度的影响系数的取值范围为0.1-0.5；PCB厚度对回流温度的影响系数的取值范围为3.0-9.0；BGA厚度对回流温度的影响系数的取值范围为4.0-11.0。 
本实施方式中，设置值获取单元确定回流温度曲线设置值所根据的回流炉对 PCBA焊接的影响包括至少以下之一：加热区面板温度对PCBA焊接的影响、回流炉传送链条的传送速度对PCBA焊接的影响、回流炉风力对PCBA焊接的影响；设置值获取单元确定的回流温度曲线设置值至少包括以下之一：加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。 
该装置还可以包括：存储单元，用于保存不同的PCBA热当量取值范围、与该范围内合格焊接PCBA需要的回流温度曲线设置值的对应关系。 
该设置值获取单元还可以包括以下子单元：查找子单元，用于根据存储单元保存的对应关系，查找计算单元计算得到的PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值。 
综上所述，在本发明的实施方式中，根据PCB面积、厚度和面阵列器件面阵列器件(Ball Grid Array，简称“BGA”)厚度，计算组装印刷电路板(PrintCircuit Board Assembly，简称“PCBA”)的热当量；根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响规律，得到合格焊接该类PCBA需要的回流温度曲线设置值。由于在设定回流温度曲线时，无需报废实际单板，从而减少了仪器、耗材资源的投入，进而减少回流温度曲线设定所需的成本。 
由于无需进行PCBA钻孔、测试点制作，且几乎不需要在不同的回流温度曲线设置下进行测试、优化，从而减少了设定回流温度曲线的时间，减少了生产等待工时，提高设备的利用率和生产效率，缩短加工周期。 
另外，该方式无需依靠技术人员的经验，即使是经验不够丰富的技术人员同样能够完成最优回流温度曲线的设定，减少了人为因素对回流温度曲线设定上的影响，提高了回流温度曲线设置的准确性，减少了不合格品产生的机率，使不合格产品的维修或报废成本大大减少。 
预先根据回流炉对PCBA焊接的影响规律，确定不同的PCBA热当量取值范围内，合格焊接该PCBA需要的回流温度曲线设置值，将PCBA热当量取值范围与相应回流温度曲线的对应关系保存在标准炉温曲线设置库中，在 计算得到PCBA热当量后，可直接根据该库中保存的对应关系，找到当前计算得到的PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值，实现起来方便、快捷，进一步减少设定回流温度曲线所需的成本和时间。 
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。 

Claims (10)

1.一种回流温度曲线设定方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据印刷电路板PCB面积、厚度和面阵列器件BGA厚度，计算组装印刷电路板PCBA的热当量；
根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响，得到合格焊接所述PCBA需要的回流温度曲线设置值；
所述回流温度曲线设置值用于设定回流炉，至少包括以下之一：加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。
2.根据权利要求1所述的回流温度曲线设定方法，其特征在于，所述根据PCB面积、厚度和BGA厚度计算PCBA热当量的步骤中，通过以下公式进行所述计算：
PCBA热当量＝10-4×a×Apcb+b×Tpcb+c×Tbga；
其中，Apcb表示PCB的面积，Tpcb表示PCB的厚度，Tbga表示BGA的厚度，a为PCB面积对回流温度的影响系数，b为PCB厚度对回流温度的影响系数，c为BGA厚度对回流温度的影响系数。
3.根据权利要求2所述的回流温度曲线设定方法，其特征在于，
所述PCB面积对回流温度的影响系数的取值范围为0.1-0.5；和/或
所述PCB厚度对回流温度的影响系数的取值范围为3.0-9.0；和/或
所述BGA厚度对回流温度的影响系数的取值范围为4.0-11.0。
4.根据权利要求1所述的回流温度曲线设定方法，其特征在于，所述回流炉对PCBA焊接的影响包括至少以下之一：
加热区面板温度对PCBA焊接的影响、回流炉传送链条的传送速度对PCBA焊接的影响、回流炉风力对PCBA焊接的影响。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的回流温度曲线设定方法，其特征在于，
所述根据计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响，得到合格焊接所述PCBA需要的回流温度曲线设置值的步骤中，包括：
根据所保存的PCBA热当量取值范围与回流温度曲线设置值的对应关系，查找计算得到的PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值。
6.一种回流温度曲线设定装置，其特征在于，包括：
热当量计算单元，用于根据PCB面积、厚度和BGA厚度，计算PCBA的热当量；
设置值获取单元，用于根据所述计算单元计算得到的PCBA热当量和回流炉对PCBA焊接的影响，得到合格焊接所述PCBA需要的回流温度曲线设置值，所述回流温度曲线设置值用于设定回流炉，至少包括以下之一：加热区面板温度、回流炉传送链条的传送速度、回流炉风力。
7.根据权利要求6所述的回流温度曲线设定装置，其特征在于，所述热当量计算单元通过以下公式进行所述计算：
PCBA热当量＝10-4×a×Apcb+b×Tpcb+c×Tbga；
其中，Apcb表示PCB的面积，Tpcb表示PCB的厚度，Tbga表示BGA的厚度，a为PCB面积对回流温度的影响系数，b为PCB厚度对回流温度的影响系数，c为BGA厚度对回流温度的影响系数。
8.根据权利要求7所述的回流温度曲线设定装置，其特征在于，
所述PCB面积对回流温度的影响系数的取值范围为0.1-0.5；和/或
所述PCB厚度对回流温度的影响系数的取值范围为3.0-9.0；和/或
所述BGA厚度对回流温度的影响系数的取值范围为4.0-11.0。
9.根据权利要求6所述的回流温度曲线设定装置，其特征在于，
所述设置值获取单元具体用于：根据所述计算单元计算得到的PCBA热当量，和以下回流炉对PCBA焊接的影响之一或其任意组合：加热区面板温度对PCBA焊接的影响、回流炉传送链条的传送速度对PCBA焊接的影响、回流炉风力对PCBA焊接的影响，得到合格焊接所述PCBA需要的回流温度曲线设置值。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的回流温度曲线设定装置，其特征在于，还包括：
存储单元，用于保存不同的PCBA热当量取值范围、与该范围内合格焊接所述PCBA需要的回流温度曲线设置值的对应关系；
所述设置值获取单元包括以下子单元：
查找子单元，用于根据所述存储单元保存的对应关系，查找所述计算单元计算得到的PCBA热当量对应的回流温度曲线设置值。
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