回流焊曲線講解

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1、回流焊溫度曲線講解目錄1.如何設(shè)定爐溫曲線？1.1錫膏特性與回流曲線的重要關(guān)系1.2PCB板的特性與回流曲線的關(guān)系(測溫板）1.3回流爐設(shè)備的特點(diǎn)與回流曲線的關(guān)系1.4設(shè)定爐溫曲線的方法2.如何應(yīng)用Reflow改善制程的品性良率？設(shè)定一個回流曲線之前要考慮的因素有很多，一般包括：所使用的錫膏特性，PCB板的特性，回流爐的特點(diǎn)等。下面分別討論。1.如何設(shè)定爐溫曲線？錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由于助焊劑（Flux）有不同的化學(xué)組分，因此它的化學(xué)變化有不同的溫度要求，對回流溫度曲線也有不同的要求。一般錫膏

2、供應(yīng)商都能提供一個參考回流曲線，我們可在此基礎(chǔ)上根據(jù)自己的產(chǎn)品特性優(yōu)化。以下圖為例，來分析回流焊曲線。它可分為4個主要階段：1.1錫膏特性與回流曲線的重要關(guān)系圖一回流爐曲線1）預(yù)熱（Preheat）階段，2）恒溫（Soak或Equilibrium）階段。3）回流（ReflowSpike）階段。在回流階段PCB達(dá)到最高溫度。4）冷卻（Cooling）階段，曲線由最高溫度點(diǎn)下降的過程。1.1.1預(yù)熱階段預(yù)熱階段的目的是把錫膏中較低熔點(diǎn)的溶劑揮發(fā)走。錫膏中助焊劑的主要成分包括松香，活性劑，黏度改善劑，和溶劑。溶劑的作用主

3、要作為松香的載體和保證錫膏的儲藏時間。預(yù)熱階段需把過多的溶劑揮發(fā)掉，但是一定要控制升溫斜率，太高的升溫速度會造成元件的熱應(yīng)力沖擊，損傷元件或減低元件性能和壽命，后者帶來的危害更大，因?yàn)楫a(chǎn)品已流到了客戶手里。另一個原因是太高的升溫速度會造成錫膏的塌陷，引起短路的危險恒溫階段的設(shè)定主要應(yīng)參考焊錫膏供應(yīng)商的建議和PCB板熱容的大小。因?yàn)楹銣仉A段有兩個作用，一個是使整個PCB板都能達(dá)到均勻的溫度（175℃左右），恒溫的目的是為了減少進(jìn)入回流區(qū)的熱應(yīng)力沖擊，以及其它焊接缺陷如元件翹起（立碑）等。恒溫階段另一個重要作用就是焊錫

4、膏中的助焊劑開始發(fā)生活性反應(yīng)，它將清除焊件表面的氧化物和雜質(zhì)，增大焊件表面潤濕性能（及表面能），使得融化的焊錫能夠很好地潤濕焊件表面。由于恒溫段的重要性，因此恒溫時間和溫度必須很好地控制，既要保證助焊劑能很好地清潔焊面，又要保證助焊劑到達(dá)回流之前沒有完全消耗掉。助焊劑要保留到回流焊階段是必需的，它能促進(jìn)焊錫潤濕過程和防止焊接表面的再氧化。1.1.2恒溫階段溫度繼續(xù)升高越過回流線（217℃），錫膏融化并發(fā)生潤濕反應(yīng)，開始生成金屬間化合物層。到達(dá)最高溫度（240℃左右），然后開始降溫，落到回流線以下，焊錫凝固?；亓鲄^(qū)同

5、樣應(yīng)考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱沖擊?；亓鲄^(qū)的最高溫度是由PCB板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的。在回流區(qū)的時間應(yīng)該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好，一般為30-60秒最好，過長的回流時間和較高溫度，如回流時間大于90秒，最高溫度大于260℃，會造成金屬間化合物層增厚，影響焊點(diǎn)的長期可靠性。1.1.3回流階段1.1.4冷卻階段冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過程對焊接的最后結(jié)果也起著關(guān)鍵作用。好的焊點(diǎn)應(yīng)該是光亮的，平滑的。而如果冷卻效果不好，會產(chǎn)生很多問題諸如元件翹起，焊點(diǎn)發(fā)暗，焊點(diǎn)表面不光

6、滑，以及會造成金屬間化合物層增厚等問題。因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線，既不能過慢造成冷卻不良，又不能太快，造成元件的熱沖擊。1.2PCB板的特性與回流曲線的關(guān)系(測溫板）回流曲線的設(shè)定，與要焊接的PCB板的特性也有重要關(guān)系。板子的厚薄，元件的大小，元件周圍有無大的吸熱部件，如金屬屏蔽材料，大面積的地線焊盤等，都對板子的溫度變化有影響。因此籠統(tǒng)地說一個回流曲線的好壞是無意義的。一個回流曲線必須是針對某一個或某一類產(chǎn)品而測量得到的。一般我們推薦客戶都用需要生產(chǎn)的實(shí)際產(chǎn)品作為測溫板。目前常用的測量回流焊曲線的方法有

7、三種：1）用回流爐本身配備的長熱偶線（一般常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是K型熱偶線），熱偶線的一端焊接到PCB板上，另一端插到設(shè)備的預(yù)設(shè)熱偶插口上。把板放進(jìn)爐內(nèi)，當(dāng)板子從爐另一端出來時，用熱偶線把板子從出口端拉回來。在測量的同時溫度曲線就可顯示到設(shè)備的顯示器上。一般回流爐都帶有多個K型熱偶插口，因此可連接多根熱偶線，同時測量PCB板幾個點(diǎn)的溫度曲線。2）用一個小的溫度跟蹤記錄器。它能夠跟隨待測PCB板進(jìn)入回流爐。記錄器上也有多個熱偶插口，可因此可連接多根熱偶線。記錄器里存放的溫度數(shù)據(jù)，只有在出爐后，才可輸?shù)诫娔X里分析或從打印機(jī)中

8、輸出。3）帶無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟雀櫽涗浧?。與第2種方法相同，只是多了一個無線傳輸功能。當(dāng)它在爐內(nèi)測溫時，在存儲溫度數(shù)據(jù)的同時把數(shù)據(jù)用無線方式傳到外面的接受器上，接受器與電腦相連。目前我們見得最多的是第二種方法。熱偶線的安裝有一般兩種，一是高溫焊錫絲，溫度在300℃以上（高于回流最高溫度）。另一種方法是用膠或是高溫膠帶把它粘住。這樣熱偶線就不會在回流區(qū)脫落。焊