回流焊接技術(shù).doc

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1、焊接(Soldering)2003-12-21PhilZarrow點擊：1947焊接(Soldering)冋流焊接表面貼裝元件現(xiàn)在有二十年之久了。雖然基木理論沒有改變，但在元件包裝和材料方曲已經(jīng)有進步，再加上新一代的、“對流為主(convection-dominant)”的、極大改善熱傳導(dǎo)效率的冋流爐。大規(guī)模的回流焊接，特別是在對流為主的(強制對流forcedconvection),以及激光和凝結(jié)恰性^(condensation-inert)(即汽相Vaporphase)焊接屮，在可見的未來將仍然是大多數(shù)表血貼裝連接工藝的首選方法。盡管如此，新的裝配工藝和那些要求整個基板均勻加

2、熱、溫度變化很小、高的溫度傳導(dǎo)效率的新應(yīng)用技術(shù)，在促進對流為主的冋流焊接的進化。無數(shù)的因素，包括增加的裝配復(fù)雜性、更新的互連材料和環(huán)境考慮，結(jié)合在一起對工藝和設(shè)備提出了額外的要求。更快更經(jīng)濟地制造產(chǎn)品，這個持Z以恒不斷增長的要求驅(qū)動這一切的前進?；亓骱附訙囟惹€作溫度曲線(profiling)是確定在回流整個周期內(nèi)印刷電路板(PCB)裝配必須經(jīng)受的時間/溫度關(guān)系的過程。它決定于錫育的特性，如合金、錫球尺寸、金屬含量和錫膏的化學(xué)成分。裝配的量、表面兒何形狀的復(fù)雜性和基板導(dǎo)熱性、以及爐給出足夠熱能的能力，所有祁影響發(fā)熱器的設(shè)定和爐傳送帶的速度。爐的熱傳播效率，和操作員的經(jīng)驗一起，也

3、影響反復(fù)試驗所得到的溫度Illi線。錫膏制造商提供基木的時間/溫度關(guān)系資料。它應(yīng)用于特定的配方，通?？稍诋a(chǎn)品的數(shù)據(jù)表屮找到?？墒?，元件和材料將決定裝配所能忍受的最高溫度。涉及的第一個溫度是完全液化溫度(fullliquidustemperature)或最低冋流溫度仃1)。這是一個理想的溫度水平，在這點，熔化的焊錫可流過將要熔濕來形成焊接點的金屬表面。它決定于錫育內(nèi)特定的合金成分，但也可能受錫球尺寸和其它配方因索的影響，可能在數(shù)據(jù)表屮指出一個范I韋I。對Sn63/R)37，該范圍平均為200~225°C。對特定錫育給定的最小值成為每個連接點必須獲得焊接的最低溫度。這個溫度通常比焊

4、錫的熔點高出大約15~20°Co(只要達到焊錫熔點是一個常見的錯誤假設(shè)。)I叫流規(guī)格的第二個元索是最脆弱元件(MVC,mostvulnerablecomponent)的溫度(T2)。正如其名所示，MVC就是裝配上最低溫度“痛苦”忍耐度的元件。從這點看，應(yīng)該建立一個低過5°C的“緩沖器”，讓其變成MVC。它可能是連接器、雙排包裝(DIP,dualin-linepackage)的開關(guān)、發(fā)光二極管(LED,lightemittingdiode)、或哄至是基板材料或錫膏。MVC是隨應(yīng)用不同而不同，可能要求元件丁?稈人員在研究屮的幫助。在建立冋流周期峰值溫度范圍后，也要決定貫穿裝配的最大

5、允許溫度變化率(T2-T1)o是否能夠保持在范圍內(nèi)，取決于諸如表面兒何形狀的量與復(fù)雜性、裝配基板的化學(xué)成分、和爐的熱傳導(dǎo)效率等因索。理想地，峰值溫度盡可能靠近(但不低于)T1可望得到最小的溫度變化率。這幫助減少液態(tài)居留時間以及報個對高溫瘵移的暴露量。傳統(tǒng)地，作回流曲線就是使液態(tài)居留時間最小和把時間/溫度范圍與錫膏制造商所制訂的相符合。持續(xù)時間太長可造成連接處過多的金屬間的增長，影響其長期可靠性以及破壞基板和元件。就加熱速率而言，多數(shù)實踐者運行衣每秒4°C或更低，測量如何20秒的時間間隔。一個良好的做法是，保持相同或比加熱更低的冷卻速率來避免元件溫度沖擊。FrrhwtPrvAow

6、MlowCooMownTime(Sto6mln.duratkm)Hgure1.AmtSnaTrtflowprofle圖一是最熟悉的冋流溫度曲線。最初的100°C是預(yù)熱區(qū)，跟著是保溫區(qū)(soakorpreflowzone),在這里溫度持續(xù)在150~170°CZ

7、hJ(對Sn63/Pb37)。然后，裝配被加熱超過焊錫熔點，進入冋流區(qū)，再到峰值溫度，最后離開爐的加熱部分。一旦通過峰值溫度，裝配冷卻下來。溫度熱電偶的安裝適當(dāng)?shù)貙犭娕及惭b于裝配上是關(guān)鍵的。熱電偶或者是用高溫焊錫合金或者是用導(dǎo)電性膠來安裝，提供定期檢測板的溫度曲線精度和可重復(fù)性的工具。對很低數(shù)量的和高混合技術(shù)的板，也可使

8、用非破壞性和可再使用的接觸探頭。應(yīng)該使用裝配了元件的裝配板來通過爐臉。除非是冋流光板(bareboard),否則應(yīng)該避免使用沒有安裝元件的板來作溫度曲線。熱電偶應(yīng)該安裝在那些代表板上故熱與報冷的連接點上(引腳到焊盤的連接點上)。最熱的元件通常是位于板角或板邊附近的低質(zhì)量的元件，如電阻。最冷的點可能在板中心附近的高質(zhì)量的元件,如QFP(quadflatpack).PLCQplasticleadedchipcarrier)或BGA(ballgridarray)o其它的熱電偶應(yīng)該放在熱敏感元件(即