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(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

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(dòng)群焊過(guò)程，成千上萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)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(duì)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(bào)導(dǎo)，但面對(duì)一臺(tái)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(duì)所使用的錫膏中金屬成分與熔點(diǎn)、活性溫度等特性有一個(gè)全面了解，對(duì)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(zhǎng)度

2、、冷卻區(qū)特點(diǎn)、傳送系統(tǒng)等應(yīng)有一個(gè)全面認(rèn)識(shí)，以及對(duì)焊接對(duì)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(shí)?！　”疚膶姆治龅湫偷暮附訙囟惹€入手，較為詳細(xì)地介紹如何正確設(shè)定回流爐溫度曲線，并實(shí)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(guò)回流爐時(shí)，PCB上某一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線，它能直觀反映出該點(diǎn)在整個(gè)焊接過(guò)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(duì)理想的溫度曲線有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，該曲線由四個(gè)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(gè)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(gè)溫區(qū)成功實(shí)現(xiàn)回流焊。故紅外回流爐均設(shè)有4-5個(gè)溫度，以適應(yīng)焊接的需要?！　榱思由顚?duì)理想的溫度曲線的認(rèn)識(shí)，現(xiàn)將各區(qū)的溫度、停留時(shí)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(gè)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(shí)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)升溫的速率通常控制在1.5℃-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(xì)微裂紋、PCB變形、IC芯片損壞，同時(shí)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(zhǎng)度的1/4-1/3，其停留時(shí)間計(jì)算如下：設(shè)環(huán)境溫度為25℃，若升溫速率按3℃/sec計(jì)算則（150-25）/3即為42sec，若升溫速率按1.5℃/sec計(jì)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(shí)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(shí)錫膏處于熔化前夕，焊膏中的揮發(fā)物進(jìn)一步被去除，活化劑開(kāi)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(duì)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(píng)估回流爐工藝性的一個(gè)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(shí)間約60-120s，若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)也會(huì)導(dǎo)致錫膏氧化問(wèn)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(jìn)入該區(qū)后迅速升溫，并超出錫膏熔點(diǎn)約30℃-40℃，即板面溫度瞬時(shí)達(dá)到215℃-225℃（此溫度又稱之為峰值溫度），時(shí)間約為5-10sec，在回流區(qū)焊膏很快熔化，并迅速潤(rùn)濕焊盤，隨著溫度的進(jìn)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(gè)"彎月面"。從微觀上看，此時(shí)焊料中的錫與焊盤中的銅或金由于擴(kuò)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(rùn)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)、溫度過(guò)高時(shí)，Cu原子進(jìn)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(qiáng)度高，導(dǎo)電性能好，而后者則呈脆性，焊接強(qiáng)度低、導(dǎo)電性能差，SMA在回流區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度超高會(huì)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(diǎn)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(guò)程中引起的元器件引腳偏移，但也會(huì)由于焊盤設(shè)計(jì)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(dá)到峰值溫度?！　。?）冷卻區(qū)　　SMA運(yùn)行到冷卻區(qū)后，焊點(diǎn)迅速降溫，焊料凝固

8、。焊點(diǎn)迅速冷卻可使焊料晶格細(xì)化，結(jié)合強(qiáng)度提高，焊點(diǎn)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(qiáng)行冷