工艺/制造
随着电子产业的飞速发展,高集成度、高可靠性已经成为行业的新潮流。在这种趋势的推动下,SMT回流焊在中也得到了进步的推广和发展。很多公司在生产和研发中已经大量的应用了SMT工艺和表面贴装元器件(SMC/SMD)。因此,焊接过程也就法避免的大量的使用回流焊机。小编为大讲解下,回流焊作为表面贴装工艺生产的个主要设备,它的正确使用疑是进步确保焊接质量和产品质量。
1.回流温度曲线各环节的一般技术要求: 一般而言,回流温度曲线可分为三个阶段:预热阶段、回流阶段、冷却阶段。
①预热阶段: 预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。
•预热温度:依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。一般设定在80~160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140~160℃间,注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大,在150℃左右的预热温度下,氧化速度是常温下的数倍,铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。
•预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。一般在80~160℃预热段内时间为60~120sec,由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热冲击,同时使助焊剂充分活化,并且使温度差变得较小。
•预热段温度上升率:就加热阶段而言,温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。对最佳曲线而言推荐以0.5~1℃/sec的慢上升率,对传统曲线而言要求在3~4℃/sec以下进行升温较好。
②回流阶段:
•回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb焊锡,183℃熔融点,则最低峰值温度约210℃左右)。峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够,熔融不足而致生半田, 一般最高温度约235℃,过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生,再者超额的共界金属化合物将形成,并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。
•超过焊锡溶点以上的时间:由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素,其产生及滤出不仅与温度成正比,且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比,为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少,一般设定在45~90秒之间,此时间限制需要使用一个快速温升率,从熔点温度快速上升到峰值温度,同时考虑元件承受热应力因素,上升率须介于2.5~3.5℃/see之间,且最大改变率不可超过4℃/sec。
③冷却阶段: 高于焊锡熔点温度以上的慢冷却率将导致过量共界金属化合物产生,以及在焊接点处易发生大的晶粒结构,使焊接点强度变低,此现象一般发生在熔点温度和低于熔点温度一点的温度范围内。快速冷却将导致元件和基板间太高的温度梯度,产生热膨胀的不匹配,导致焊接点与焊盘的分裂及基板的变形,一般情况下可容许的最大冷却率是由元件对热冲击的容忍度决定的。综合以上因素,冷却区降温速率一般在4℃/S左右,冷却至75℃即可。
我们要了解回流焊的几个关键的地方及温度的分区情况及回流焊的种类。
A.影响炉温的关键地方是:
1:各温区的温度设定数值
2:各加热马达的温差
3:链条及网带的速度
4:锡膏的成份
5:PCB板的厚度及元件的大小和密度
6:加热区的数量及回流焊的长度
7:加热区的有效长度及泠却的特点等
B.回流焊的分区情况:
1:预热区(又名:升温区)
2:恒温区(保温区/活性区)
3:回流区
4:泠却区如何来设置回流焊机温度曲线的数据
1、根据使用焊锡膏的温度曲线进行设置。不同金属含量的焊锡膏有不同的温度曲线,应按照焊锡膏生产厂商提供的温度曲线进行设置具体产品的回流焊温度曲线;
2、根据PCB的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小等;
3、根据表面组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及有BGA、CSP等特殊元器件进行设置。
4、根据设备的具体情况,例如:加热区的长度、加热源的材料、回(再)流焊炉的构造和热传导方式等因素进行设置
铅温度分析:
铅锡膏的熔点是217度,常见的铅锡膏的成份为:Sn/Ag/Gu其比率是:96.5/3.0/0.5如图()所示:
一、预热区
预热区升温到175度,时间为100S左右,由此可得预热区的升温率(由于本测试仪是采用在线测试,所以从0—46S这段时间还没有进入预热区,时间146-46=100S,由于室温为26度175-26=149度升温率为;149度/100S=1.49度/S)
二、恒温区
恒温区的高温度是200度左右,时间为80S,高温度和低温度差25度
三、回流区
回流区的高温度是245度,低温度为200度,达到值的时间大概是35/S左右;回流区的升温率为:45度/35S=1.3度/S按照(如何正确的设定温度曲线)可知:此温度曲线达到值的时间太长。整个回流的时间大概是60S
四、泠却区
泠却区的时间为100S左右,温度由245度降到45度左右,泠却的速度为:245度—45度=200度/100S=2度/S
图二(铅温度曲线)
如图(二)所示:泠却温度曲线没有同回流区升温曲线呈镜像关系(对称分布)所以上图并非为理想标准曲线
图(三)理想标准温度曲线(黑线)
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