如何設(shè)定回流溫度.doc

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1、怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線“正確的溫度曲線將保證高品質(zhì)的焊接錫點(diǎn)?！奔s翰.希羅與約翰.馬爾波尤夫(美)在使用表面貼裝元件的印刷電路板(PCB)裝配中，要得到優(yōu)質(zhì)的焊點(diǎn)，一條優(yōu)化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路裝配上的溫度對(duì)時(shí)間的函數(shù)，當(dāng)在笛卡爾平面作圖時(shí)，回流過(guò)程中在任何給定的時(shí)間上，代表PCB上一個(gè)特定點(diǎn)上的溫度形成一條曲線。幾個(gè)參數(shù)影響曲線的形狀，其中最關(guān)鍵的是傳送帶速度和每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定。帶速?zèng)Q定機(jī)板暴露在每個(gè)區(qū)所設(shè)定的溫度下的持續(xù)時(shí)間，增加持續(xù)時(shí)間可以允許更多時(shí)間使電路裝配接近該區(qū)的溫度設(shè)定。每個(gè)區(qū)所花的持續(xù)時(shí)

2、間總和決定總共的處理時(shí)間。每個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區(qū)的溫度之間產(chǎn)生一個(gè)較大的溫差。增加區(qū)的設(shè)定溫度允許機(jī)板更快地達(dá)到給定溫度。因此，必須作出一個(gè)圖形來(lái)決定PCB的溫度曲線。接下來(lái)是這個(gè)步驟的輪廓，用以產(chǎn)生和優(yōu)化圖形。在開(kāi)始作曲線步驟之前，需要下列設(shè)備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的工具和錫膏參數(shù)表。可從大多數(shù)主要的電子工具供應(yīng)商買到溫度曲線附件工具箱，這工具箱使得作曲線方便，因?yàn)樗克璧母郊?除了曲線儀本身)。現(xiàn)在許多回流焊機(jī)器包括了一個(gè)板上測(cè)溫儀，甚至一些較小的、便宜的臺(tái)面式

3、爐子。測(cè)溫儀一般分為兩類：實(shí)時(shí)測(cè)溫儀，即時(shí)傳送溫度/時(shí)間數(shù)據(jù)和作出圖形；而另一種測(cè)溫儀采樣儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，然后上載到計(jì)算機(jī)。熱電偶必須長(zhǎng)度足夠，并可經(jīng)受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質(zhì)量小響應(yīng)快，得到的結(jié)果精確。有幾種方法將熱電偶附著于PCB，較好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點(diǎn)盡量最小。另一種可接受的方法，快速、容易和對(duì)大多數(shù)應(yīng)用足夠準(zhǔn)確，少量的熱化合物(也叫熱導(dǎo)膏或熱油脂)斑點(diǎn)覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。還有一種方法來(lái)附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此方法通常沒(méi)有其它方法可靠。附著的位置

4、也要選擇，通常最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間。(圖一、將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應(yīng)的元件引腳或金屬端之間)錫膏特性參數(shù)表也是必要的，其包含的信息對(duì)溫度曲線是至關(guān)重要的，如：所希望的溫度曲線持續(xù)時(shí)間、錫膏活性溫度、合金熔點(diǎn)和所希望的回流最高溫度。開(kāi)始之前，必須理想的溫度曲線有個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。理論上理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成功回流。(圖二、理論上理想的回流曲線由四個(gè)區(qū)組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、

5、最后一個(gè)區(qū)冷卻)預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來(lái)將PCB的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過(guò)每秒2~5°C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會(huì)引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過(guò)度，沒(méi)有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長(zhǎng)度的25~33%?；钚詤^(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的33~50%，有兩個(gè)功用，第一是，將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，減少它們的相當(dāng)溫差。第二個(gè)功能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般

6、普遍的活性溫度范圍是120~150°C，如果活性區(qū)的溫度設(shè)定太高，助焊劑沒(méi)有足夠的時(shí)間活性化，溫度曲線的斜率是一個(gè)向上遞增的斜率。雖然有的錫膏制造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是理想的曲線要求相當(dāng)平穩(wěn)的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區(qū)開(kāi)始和結(jié)束時(shí)是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫度曲線的爐子，將提高可焊接性能，使用者有一個(gè)較大的處理窗口。回流區(qū)，有時(shí)叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個(gè)區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)

7、上。典型的峰值溫度范圍是205~230°C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會(huì)使其溫升斜率超過(guò)每秒2~5°C，或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過(guò)分卷曲、脫層或燒損，并損害元件的完整性。今天，最普遍使用的合金是Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個(gè)特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個(gè)熔化的范圍，而不是熔點(diǎn)，有時(shí)叫做塑性裝態(tài)。本文所述的所有例子都是指共晶錫/鉛，因?yàn)槠涫褂脧V泛，該合金的熔點(diǎn)為183°C。理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系，焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密，得到焊

8、接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時(shí)間。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長(zhǎng)度除以總的加