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回流焊技术资料

回流焊温度曲线设定与测试

发布时间:2018-12-17  新闻来源:

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。在使用回流焊时个重要的技术参数就是回流焊炉的温度曲线值,回流焊炉的温度曲线调好了才能焊接出合格的电子产品,那么回流焊炉的温度曲线到底是怎么回事呢?下面广晟德来与大家分享一下回流焊温度曲线设定与测试。

回流焊温度曲线


一、回流焊温度曲线的设定及分析 


温度曲线是指PCB通过回流焊炉时,PCB上某一焊点的温度随时间变化的曲线。温度曲线提供了一种直观的方法来分析某个焊点在整个回流焊过程中的温度变化情况。这对于获得最佳的可焊性,避免由于过热造成元器件损坏,以及保证焊接质量都是非常有用的。

 

对于Sn/Pb焊膏一个典型的温度曲线分为预热区、保温区、回流区、冷却区四个阶段,如下图所示:以下对这四个区进行简要分析。 


预热区:该区段的作用是把室温的PCB尽快加热,以达到第二个设定目标,但升温速率要控制在适当范围内,如果过快会产生热冲击,PCB和元器件易受损;过慢则助焊剂活性作用影响焊接质量。由于该区加热速度较快,在温区的后段元器件间的温差较大。为防止热冲击对元件造成损伤,一般规定最大升温速率为4度/秒。通常上升速率设定为1—3度/秒。我公司设定的升温速率控制在1.5—3度/秒。 


保温区:是指温度从120℃升温至160℃的区域。该区段的主要目的是使PCB上各元件的温度趋于均匀,尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件,并保证锡膏中助焊剂活性成份充分作用溶剂得到充分挥发。到保温区结束时,焊盘、锡膏球及元件引脚上氧化物应被除去,整个印制板的温度达到均衡。应注意的PCB上所有元件在这一区段结束时应具有相同的温度,否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象,所以应控制好这一区的时间,经过多次实验我们设定该区的时间范围为60—100秒。 


回流区:在这一区域里加热器的温度设置得最高,使组件的温度快速上升至峰值温度。在回流段其焊接峰值温度视所有锡膏的不同而不同,一般推荐为锡膏的熔点温度加20—40℃。对于熔点为183℃的63Sn/37Pb锡膏,峰值温度一般为210—230℃,回流时间不要过长,以防止对PCB造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的体积最小且左右对称,一般情况下超过200℃的时间范围为30秒,但这要视具体情况而定,如果有其它如虚焊、冷焊等缺陷时,也可以适当延长。 


冷却区:这一区段熔融状焊料已充分润湿被连接表面,应该用尽可能快的速度进行冷却,有助于得到明亮的焊点并饱满的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中,从而产生灰暗毛糙焊点。在极端的情形下,它能引起沾锡不良和弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为3—10℃/秒,冷却至75℃即可,一般情况下都要用离子风扇进行强制冷却。 

二、回流焊温度曲线的测试 

测量回流焊接温度曲线测试仪(以下简称测温仪),其主体是扁平金属盒子,一端插座接着几个带有细导线的微型热电偶探头。测量时可用高温焊锡或高温胶带等固定在测试点上,打开测温仪上开关,测温仪随同被测印制板一起进入炉腔,自动按内编时间程序进行采样记录。测试记录完毕,将测试仪与电脑连接将数据下载至电脑并经打印机打印出来。测温仪作为SMT工艺人员的眼睛与工具,在国内外SMT行业中已相当普遍地使用。在使用测温仪时,应注意以下几点:


1、测定回流焊温度曲线时,必须使用已完全装配完毕的成品板,首先对印制板元器件进行热特性分析,由于印制板受热性能不同,元器件体积大小及材料差异等原因,各点实际受热升温不相同,找出最热点、最冷点,分别设置热电偶便可测量出最高温度与最低温度。


2、尽可能多设置热电偶测试点,以求全面反映印制板各部分真实受热状态。


3、热电偶探头用高温焊锡或胶带固定在测试位置,否则受一些热松动,偏离预定测试点引起测试误差。


4、测试温度曲线的影响,有负载与空载时的测量结果是不同的,温度曲线的调整要考虑在空载、负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。负载因子定义为:LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度,S=组装基板的间隔。回流焊接工艺要得到重复性好的结果,负载因子愈大愈困难。通常最大负载因子的范围为0.5—0.9。 
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