如何正確設(shè)定回流爐溫度曲線

《如何正確設(shè)定回流爐溫度曲線》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、如何正確設(shè)定回流爐溫度曲線　前言　　紅外回流焊是SMT大生產(chǎn)中重要的工藝環(huán)節(jié)，它是一種自動群焊過程，成千上萬個焊點在短短幾分鐘內(nèi)一次完成，其焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，對于數(shù)字化的電子產(chǎn)品，產(chǎn)品的質(zhì)量幾乎就是焊接的質(zhì)量。做好回流焊，人們都知道關(guān)鍵是設(shè)定回流爐的爐溫曲線，有關(guān)回流爐的爐溫曲線，許多專業(yè)文章中均有報導(dǎo)，但面對一臺新的紅外回流爐，如何盡快設(shè)定回流爐溫度曲線呢？這就需要我們首先對所使用的錫膏中金屬成分與熔點、活性溫度等特性有一個全面了解，對回流爐的結(jié)構(gòu)，包括加熱溫區(qū)的數(shù)量、熱風(fēng)系統(tǒng)、加熱器的尺寸及其控溫精度、加熱區(qū)的有效長度

2、、冷卻區(qū)特點、傳送系統(tǒng)等應(yīng)有一個全面認識，以及對焊接對象--表面貼裝組件（SMA）尺寸、組件大小及其分布做到心中有數(shù)，不難看出，回流焊是SMT工藝中復(fù)雜而又關(guān)鍵的一環(huán)，它涉及到材料、設(shè)備、熱傳導(dǎo)、焊接等方面的知識?！　”疚膶姆治龅湫偷暮附訙囟惹€入手，較為詳細地介紹如何正確設(shè)定回流爐溫度曲線，并實際介紹BGA以及雙面回流焊的溫度曲線的設(shè)定?！　±硐氲臏囟惹€圖1理想的溫度曲線　　圖1是中溫錫膏（Sn63/Sn62）理想的紅外回流溫度曲線，它反映了SMA通過回流爐時，PCB上某一點的溫度隨時間變化的曲線，它能直觀反映出該點在整個焊接過程中的溫度變化

3、，為獲得最佳焊接效果提供了科學(xué)的依據(jù)，從事SMT焊接的工程技術(shù)人員，應(yīng)對理想的溫度曲線有一個基本的認識，該曲線由四個區(qū)間組成，即預(yù)熱區(qū)、保溫區(qū)/活性區(qū)、回流區(qū)、冷卻區(qū)，前三個階段為加熱區(qū)，最后一階段為冷卻區(qū)，大部分焊錫膏都能用這四個溫區(qū)成功實現(xiàn)回流焊。故紅外回流爐均設(shè)有4-5個溫度，以適應(yīng)焊接的需要?！　榱思由顚硐氲臏囟惹€的認識，現(xiàn)將各區(qū)的溫度、停留時間以及焊錫膏在各區(qū)的變化情況，介紹如下：　?。?）預(yù)熱區(qū)　　預(yù)熱區(qū)通常指由室溫升至150℃左右的區(qū)域。在這個區(qū)域，SMA平穩(wěn)升溫，在預(yù)熱區(qū)，焊膏中的部分溶劑能夠及時揮發(fā)，元器件特別是IC器件緩緩

4、升溫，以適應(yīng)以后的高溫。但SMA表面由于元器件大小不一，其溫度有不均勻現(xiàn)象，在預(yù)熱區(qū)升溫的速率通?？刂圃?.5℃-3℃/sec。若升溫太快，由于熱應(yīng)力的作用，導(dǎo)致陶瓷電容的細微裂紋、PCB變形、IC芯片損壞，同時錫膏中溶劑揮發(fā)太快，導(dǎo)致飛珠的發(fā)生。爐子的預(yù)熱區(qū)一般占加熱信道長度的1/4-1/3，其停留時間計算如下：設(shè)環(huán)境溫度為25℃，若升溫速率按3℃/sec計算則（150-25）/3即為42sec，若升溫速率按1.5℃/sec計算則（150-25）/1.5即為85sec。通常根據(jù)組件大小差異程度調(diào)整時間以調(diào)控升溫速率在2℃/sec以下為最佳?！　。?/p>

5、2）保溫區(qū)/活性區(qū)　　保溫區(qū)又稱活性區(qū)，在保溫區(qū)溫度通常維持在150℃±10℃的區(qū)域，此時錫膏處于熔化前夕，焊膏中的揮發(fā)物進一步被去除，活化劑開始激活，并有效地去除焊接表面的氧化物，SMA表面溫度受熱風(fēng)對流的影響，不同大小、不同質(zhì)地的元器件溫度能保持均勻，板面溫度差△T接近最小值，曲線形態(tài)接近水平狀，它也是評估回流爐工藝性的一個窗口，選擇能維持平坦活性溫度曲線的爐子將提高SMA的焊接效果，特別是防止立碑缺陷的產(chǎn)生。通常保溫區(qū)在爐子的二、三區(qū)之間，維持時間約60-120s，若時間過長也會導(dǎo)致錫膏氧化問題，以致焊接后飛珠增多?！　。?）回流區(qū)　　回流區(qū)

6、的溫度最高，SMA進入該區(qū)后迅速升溫，并超出錫膏熔點約30℃-40℃，即板面溫度瞬時達到215℃-225℃（此溫度又稱之為峰值溫度），時間約為5-10sec，在回流區(qū)焊膏很快熔化，并迅速潤濕焊盤，隨著溫度的進一步提高，焊料表面張力降低，焊料爬至組件引腳的一定高度，形成一個"彎月面"。從微觀上看，此時焊料中的錫與焊盤中的銅或金由于擴散作用而形成金屬間化合物，以錫銅合金為例，當(dāng)錫膏熔化后，并迅速潤濕銅層，錫原子與銅原子在其界面上互相滲透初期Sn-Cu合金的結(jié)構(gòu)為Cu6Sn5，其厚度為1-3μ，若時間過長、溫度過高時，Cu原子進一步滲透到Cu6Sn5中，

7、其局部組織將由Cu6Sn5轉(zhuǎn)變?yōu)镃u3Sn合金，前者合金焊接強度高，導(dǎo)電性能好，而后者則呈脆性，焊接強度低、導(dǎo)電性能差，SMA在回流區(qū)停留時間過長或溫度超高會造成PCB板面發(fā)黃、起泡、以致元器件損壞。SMA在理想的溫度下回流，PCB色質(zhì)保持原貌，焊點光亮。在回流區(qū)，錫膏熔化后產(chǎn)生的表面張力能適度校準(zhǔn)由貼片過程中引起的元器件引腳偏移，但也會由于焊盤設(shè)計不正確引起多種焊接缺陷，如"立碑"、"橋聯(lián)"等?；亓鲄^(qū)的升溫速率控制在2.5-3℃/sec，一般應(yīng)在25sec-30sec內(nèi)達到峰值溫度?！　。?）冷卻區(qū)　　SMA運行到冷卻區(qū)后，焊點迅速降溫，焊料凝固

8、。焊點迅速冷卻可使焊料晶格細化，結(jié)合強度提高，焊點光亮，表面連續(xù)呈彎月面狀。通常冷卻的方法是在回流爐出口處安裝風(fēng)扇，強行冷