鄭曉敏,李鎖印,韓志國(guó),孫悅
(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所,河北石家莊050051)
表面組裝技術(shù)(SMT,Surface Mounted Technology)是電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“輕、薄、短、小”,低成本、多功能、高可靠的主要技術(shù)手段之一。該技術(shù)是電子封裝技術(shù)的主要發(fā)展方向,已成為世界電子產(chǎn)品組裝技術(shù)的主流。SMT工藝過(guò)程一般包括:點(diǎn)膠、固化、焊接、清洗、檢測(cè)、返修等工藝環(huán)節(jié)。焊接是SMT生產(chǎn)線(xiàn)最基本的組成,焊接的質(zhì)量直接影響器件的可靠性。為了得到質(zhì)量好的焊點(diǎn),往往需要將電烙鐵的溫度調(diào)高,使焊錫快速熔化,這樣得到的焊點(diǎn)質(zhì)量就會(huì)較好。但是,如果電烙鐵溫度設(shè)定過(guò)高,焊接時(shí),烙鐵過(guò)高的溫度容易導(dǎo)致元器件損壞。為了解決這個(gè)問(wèn)題,工藝線(xiàn)上經(jīng)常使用加熱平臺(tái)先為器件整體進(jìn)行預(yù)熱,然后再使用電烙鐵進(jìn)行焊接,這時(shí)電烙鐵不需要設(shè)置過(guò)高的溫度就能得到較好的焊點(diǎn),從而保證了器件的可靠性。
加熱平臺(tái)有分體式和整體式等各種形式,一般以電熱管的形式進(jìn)行加熱。其應(yīng)用范圍非常廣泛:電子行業(yè)封膠、點(diǎn)膠恒溫加熱;LED行業(yè)鋁基板,燈珠焊接,維修;SMT生產(chǎn)線(xiàn)器件預(yù)熱等。
鑒于加熱平臺(tái)的重要性,各單位對(duì)加熱平臺(tái)均勻性、溫度偏差提出了計(jì)量性能方面的要求。目前,國(guó)內(nèi)暫未發(fā)布專(zhuān)門(mén)用于校準(zhǔn)加熱平臺(tái)的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范,現(xiàn)參照J(rèn)JF1409-2013《表面溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》中附錄D給出的“表面溫度源控溫穩(wěn)定性及溫度均勻性測(cè)量方法”對(duì)加熱平臺(tái)進(jìn)行校準(zhǔn)[1],具體做法如下。
1.1.1 測(cè)量?jī)x器
測(cè)量?jī)x器選擇福祿克公司的手持溫度表,型號(hào)為51II,配置表面探頭,指標(biāo)為:在-55~400℃范圍內(nèi),擴(kuò)展不確定度為1.4℃。
1.1.2 測(cè)量方法
選擇加熱平臺(tái)工作區(qū)為測(cè)量區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)選5個(gè)測(cè)量位置,如圖1所示。根據(jù)使用人的使用要求選擇測(cè)量溫度點(diǎn)。首先將加熱平臺(tái)升溫至要測(cè)試的溫度點(diǎn),待穩(wěn)定后,使用手持溫度表分別在圖2所示的五個(gè)測(cè)量位置,按照位置編號(hào)0-1-0-2-0-3-0-4-0的順序,1 min測(cè)量一個(gè)位置,讀數(shù)后迅速將手持溫度表移至下一測(cè)量位置,共測(cè)一遍。然后將加熱平臺(tái)升溫至下一個(gè)溫度點(diǎn)。重復(fù)上述操作過(guò)程,依次完成各溫度點(diǎn)的溫度均勻性的測(cè)量。
圖1 測(cè)量位置示意圖
1.1.3 測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理
分別計(jì)算各測(cè)量溫度點(diǎn)位置1、位置2、位置3、位置4測(cè)量結(jié)果與該測(cè)量前后相鄰兩次位置0測(cè)量結(jié)果平均值的差值,取這4個(gè)值絕對(duì)值的最大值為相應(yīng)溫度點(diǎn)加熱平臺(tái)的溫度均勻性。
1.2.1 測(cè)量?jī)x器
測(cè)量?jī)x器依然選擇福祿克公司的手持溫度表。型號(hào)為51II,配置表面探頭,指標(biāo)為:在-55~400℃范圍內(nèi),擴(kuò)展不確定度為1.4℃。
1.2.2 測(cè)量方法
首先將加熱平臺(tái)升溫至要測(cè)試的溫度點(diǎn),待穩(wěn)定后,使用手持溫度表分別在圖2所示的五個(gè)測(cè)量位置進(jìn)行測(cè)試,每個(gè)位置在1分鐘內(nèi)測(cè)量5個(gè)數(shù)據(jù),讀數(shù)后迅速將手持溫度表移至下一測(cè)量位置,共測(cè)一遍。然后將加熱平臺(tái)升溫至下一個(gè)溫度點(diǎn),重復(fù)上述操作過(guò)程,依次完成各溫度點(diǎn)的測(cè)量。
1.2.3 測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理
分別計(jì)算各測(cè)量溫度點(diǎn)位置0、位置1、位置2、位置3、位置4測(cè)量結(jié)果的平均值,測(cè)量結(jié)果的平均值加上手持溫度表與之對(duì)應(yīng)的溫度修正值為實(shí)際溫度,顯示溫度與實(shí)際溫度的差值為該位置的溫度偏差。
以校準(zhǔn)型號(hào)為JRT-1612的加熱平臺(tái)220℃為例,介紹加熱平臺(tái)的校準(zhǔn)方法及溫度偏差測(cè)量結(jié)果的不確定度評(píng)定。
校準(zhǔn)結(jié)果分別在表1和表2中給出。
表1 溫度均勻性校準(zhǔn)結(jié)果
表2 溫度偏差校準(zhǔn)結(jié)果(設(shè)定溫度220℃,顯示溫度200℃)
測(cè)量不確定度來(lái)源:標(biāo)準(zhǔn)器、加熱平臺(tái)穩(wěn)定性,測(cè)量結(jié)果重復(fù)性。
2.2.1 手持溫度表的不確定度引入的不確定度u1
手持溫度表的表面探頭校準(zhǔn)證書(shū)給出的擴(kuò)展不確定度為1.4℃,取k=2,則
2.2.2 加熱平臺(tái)穩(wěn)定性引入的不確定度u2
2.2.3 測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度u3
以表2中五個(gè)測(cè)量位置測(cè)量重復(fù)性最大值進(jìn)行計(jì)算,則
2.2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
2.2.5 擴(kuò)展不確定度
取k=2,則擴(kuò)展不確定度為U=1.5℃。
為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確,在加熱平臺(tái)的校準(zhǔn)過(guò)程中應(yīng)該注意以下事項(xiàng):
1)測(cè)量前,對(duì)加熱平臺(tái)及探頭的表面進(jìn)行清潔處理,去掉影響測(cè)溫準(zhǔn)確度的污物;
2)手持溫度表在加熱平臺(tái)上預(yù)熱5分鐘后,方可開(kāi)始各溫度點(diǎn)的測(cè)量;
3)測(cè)量時(shí),表面探頭應(yīng)該與加熱平臺(tái)表面垂直,保證探頭與測(cè)量位置良好接觸。
4)加熱平臺(tái)表面溫度與探頭感應(yīng)溫度之間的差異,通過(guò)在其之間加入導(dǎo)熱硅脂保證良好接觸及溫度傳導(dǎo),減小差異。
JJF1409-2013《表面溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》附錄D為加熱平臺(tái)的校準(zhǔn)提供了技術(shù)依據(jù),解決了加熱平臺(tái)的校準(zhǔn)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)本單位加熱平臺(tái)的校準(zhǔn),總結(jié)了在校準(zhǔn)加熱平臺(tái)中應(yīng)該注意的事項(xiàng),希望可以為加熱平臺(tái)的校準(zhǔn)提供有益的借鑒。
[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JJF 1409-2013表面溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范[S].北京:中國(guó)質(zhì)檢出版社,2013.
[2]徐智.高精度加熱平臺(tái)的研制[D].武漢:華中科技大學(xué),2009.
[3]吳文棟,李茂東,涂欣,等.熱板溫度的控制要求與檢測(cè)方法的探討[J].機(jī)電工程技術(shù),2014,43(8):132-135.