一、什么是回流焊溫度曲線
回流焊溫(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)是(shi)指貼(tie)片元(yuan)件通過回流焊(han)爐時(shi),元(yuan)件上(shang)(shang)某(mou)(mou)一引腳(jiao)上(shang)(shang)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)變化的(de)(de)曲線(xian)(xian)(xian)。溫(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)是(shi)施加于裝配元(yuan)件上(shang)(shang)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)對時(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)函數,即Y=F(T),其中Y表示溫(wen)度(du)(du)(du),T表示時(shi)間(jian)(jian),體現為回流過程中印刷線(xian)(xian)(xian)路板(ban)上(shang)(shang)某(mou)(mou)一給定(ding)點的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)(du)隨時(shi)間(jian)(jian)變化的(de)(de)一條曲線(xian)(xian)(xian)。溫(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)又可分(fen)為RSS曲線(xian)(xian)(xian)和RTS曲線(xian)(xian)(xian)。
1、RSS型回流焊溫度曲線
RSS型回(hui)流焊(han)溫(wen)度(du)曲線是(shi)一(yi)(yi)種由升(sheng)溫(wen)、保(bao)溫(wen)、回(hui)流、冷卻四個溫(wen)度(du)區間組(zu)成(cheng)的(de)溫(wen)度(du)曲線。其每個溫(wen)度(du)區間在整個回(hui)流焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程中扮(ban)演(yan)著不同(tong)的(de)角色。升(sheng)溫(wen)區:通過(guo)緩慢加熱的(de)方式使印刷線路(lu)板(ban)從室溫(wen)加熱至135-170℃(SN63/PB37),升(sheng)溫(wen)速度(du)一(yi)(yi)般在1-3℃/S。保(bao)溫(wen)區:通過(guo)保(bao)持相(xiang)對穩(wen)定的(de)溫(wen)度(du)使錫膏內(nei)的(de)助焊(han)劑發(fa)揮作(zuo)用(yong)并(bing)適當散發(fa)。回(hui)流區:爐(lu)內(nei)的(de)溫(wen)度(du)達到最(zui)高點,使錫膏液(ye)化,印刷線路(lu)板(ban)的(de)焊(han)盤(pan)和元器件的(de)焊(han)極之間形成(cheng)合金,完成(cheng)焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程。冷卻區:對完成(cheng)焊(han)接(jie)(jie)的(de)印刷線路(lu)板(ban)進(jin)行降溫(wen)。
2、RTS型回流焊溫度曲線
RTS型回流焊(han)溫(wen)度(du)曲線(xian)是一種從(cong)升溫(wen)至回流的溫(wen)度(du)曲線(xian)。可分為(wei)升溫(wen)區和冷(leng)卻區。升溫(wen)區:占(zhan)整個回流焊(han)接(jie)(jie)過(guo)程的2/3,速度(du)平(ping)緩一般為(wei)0.5-1.5℃/S。使印刷線(xian)路板(ban)(ban)的溫(wen)度(du)從(cong)室溫(wen)升至峰值溫(wen)度(du)。冷(leng)卻區:對完成焊(han)接(jie)(jie)的印刷線(xian)路板(ban)(ban)進行降溫(wen)。
3、RSS型回流焊溫度曲線與RTS型回流焊溫度曲線的比較
RSS型(xing)回流焊溫度(du)曲(qu)線(xian):重視溫度(du)與時(shi)間的(de)結合,曲(qu)線(xian)的(de)區間劃分祥細,生產(chan)效率(lv)高,適應能力一般。適用(yong)于印刷線(xian)路板(ban)尺寸偏(pian)小(xiao),板(ban)上元(yuan)器(qi)件體積較(jiao)小(xiao)、種(zhong)類較(jiao)少的(de)產(chan)品。
RTS型回流焊溫度曲線:重視升溫速率(lv),曲線的區間劃分模糊,生產效率(lv)不高,適應能(neng)力(li)強。適用于印(yin)刷線路板尺(chi)寸較大,板上元(yuan)器件體積(ji)較大、種類較多的產品。
二、回流焊爐溫曲線怎么看
回(hui)流(liu)焊溫度(du)曲(qu)線圖其(qi)實就(jiu)是根據當前爐子(zi)溫度(du)和(he)速度(du)設(she)定(ding),產品(pin)從爐子(zi)入口(kou)經過(guo)爐內到出(chu)口(kou)的(de)整個焊接工(gong)藝過(guo)程,但爐子(zi)本身無(wu)法(fa)測試告知整個工(gong)藝過(guo)程和(he)結果,只是對爐子(zi)進行加熱,為(wei)了將(jiang)抽(chou)象的(de)文字敘述簡化為(wei)易懂的(de)方便(bian)圖標(biao)起(qi)見,利用(yong)簡單(dan)直(zhi)角坐標(biao)的(de)縱軸表達(da)溫度(du),橫(heng)軸表達(da)時(shi)間(秒數(shu)),描繪(hui)出(chu)組(zu)裝PCB板隨輸送帶按設(she)定(ding)速度(du)(例如0.9m/min)行走,過(guo)程中(zhong)溫度(du)起(qi)伏變化(熱量增(zeng)加或(huo)減(jian)少)的(de)曲(qu)線,即稱(cheng)為(wei)回(hui)焊曲(qu)線。
回(hui)流(liu)焊(han)爐(lu)溫區(qu)的(de)(de)工作原理就是當(dang)組裝PCB板(ban)在(zai)金屬網式或(huo)雙(shuang)軌式輸(shu)送帶上,通過回(hui)焊(han)爐(lu)各溫區(qu)段的(de)(de)熱冷(leng)行程(例(li)如8熱2冷(leng)大(da)型(xing)機,總長5-6m的(de)(de)鉛回(hui)焊(han)爐(lu)),以達(da)到(dao)錫膏(gao)熔融及冷(leng)卻愈合成為焊(han)點(dian)的(de)(de)目(mu)的(de)(de),其主要(yao)溫度變化可分為四(si)部分:
1、回流(liu)焊爐起(qi)步(bu)預(yu)熱段指前(qian)兩(liang)段爐區,從室溫起(qi)步(bu)到達110-120℃鞍而言(例如10段機1-2溫區)。
2、回(hui)流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)(lu)的(de)升溫(恒溫)吸(xi)熱段(duan)(duan)指回(hui)流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)(lu)曲線(xian)緩升而(er)較平坦的(de)鞍部(例(li)如10段(duan)(duan)回(hui)流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)(lu)3-6段(duan)(duan)而(er)言,時間60-90秒),鞍尾溫度150-170℃。希(xi)望能達到電路板與零組件(jian)的(de)內(nei)外均溫,并趕走(zou)溶劑(ji)避免濺錫目(mu)的(de)。
3、回流(liu)焊(han)爐峰溫強熱(re)段(回流(liu)焊(han)爐的(de)熔融區(qu))可(ke)將PCB板面溫度(du)迅速(3℃/秒)沖高(gao)到235-245℃間,以(yi)達到錫(xi)膏熔焊(han)的(de)目的(de);此(ci)段耗(hao)時以(yi)不超過20秒為宜(例如10段回流(liu)焊(han)爐7-8兩段)。
4、回流(liu)焊(han)爐的快(kuai)速冷卻段(duan)后再快(kuai)速降溫(wen)(3-5℃/秒)使回流(liu)焊(han)接點(dian)能瞬間固化形成焊(han)點(dian),如此將可減少焊(han)點(dian)表面(mian)粗糙與微裂,且老化強度也會(hui)更好(例(li)如10段(duan)回流(liu)焊(han)爐9-10段(duan))。
回流焊爐溫(wen)度曲線(xian)(xian)(xian)是(shi)經由移(yi)動(dong)式電子測溫(wen)儀(yi)與紀錄(lu)器(Profiler or Datalogger)所繪制(zhi),此儀(yi)器可引出數條(tiao)K Type感(gan)熱(re)導線(xian)(xian)(xian),并(bing)連接到數枚感(gan)溫(wen)熔合頭,使逐(zhu)固定在(zai)板面(mian)不(bu)同位(wei)置,移(yi)動(dong)中(zhong)執行(xing)“邊(bian)(bian)走邊(bian)(bian)測”的動(dong)作(zuo)。實作(zuo)時(shi)是(shi)走在(zai)前面(mian),隨后(hou)牽引感(gan)溫(wen)儀(yi)通過(guo)全程而自(zi)動(dong)繪制(zhi)多條(tiao)曲線(xian)(xian)(xian)。再自(zi)多條(tiao)曲線(xian)(xian)(xian)中(zhong)折(zhe)衷(zhong)選出中(zhong)道不(bu)傷組(zu)件者,做(zuo)為(wei)(wei)正式產品試焊曲線(xian)(xian)(xian),并(bing)在(zai)出爐完工板的品質經過(guo)認可后(hou),即將該(gai)曲線(xian)(xian)(xian)存檔做(zuo)為(wei)(wei)后(hou)續量產的作(zuo)業根(gen)據。
三、回流焊爐溫曲線調整
1、根據使用焊錫膏的溫度曲線進行設置。不同金屬含量的焊錫膏有不同的溫度曲線,應按照焊錫膏生產廠商提供的溫度曲線進行設置具體產品的回流焊溫度曲線。
2、根據(ju)PCB的(de)材(cai)料、厚度、是否多(duo)層板(ban)、尺寸大(da)小等。
3、根據表面組裝板搭載元(yuan)器件的密度、元(yuan)器件的大小以(yi)及有BGA、CSP等特殊元(yuan)器件進行設(she)置。
4、根據設備的具體情況,例如:加(jia)熱區(qu)的長度(du)、加(jia)熱源的材料、回(再(zai))流焊爐(lu)的構造和熱傳(chuan)導方式等因素進(jin)行設置。
一般錫膏廠商(shang)的(de)TDS(產品(pin)技術資料(liao))都會包(bao)含推薦的(de)爐(lu)溫曲線,這是我(wo)們(men)設置參數的(de)重要(yao)依據(ju)。然后再根據(ju)產品(pin)的(de)復雜度,如(ru)Bottom面(mian)只(zhi)有(you)Chip元件(jian)的(de)爐(lu)溫,可以將制程界(jie)限(xian)適當定義寬松一些,而TOP面(mian)含有(you)密集BGA或(huo)特殊芯片的(de)產品(pin),須將爐(lu)溫制程界(jie)限(xian)的(de)規格(ge)值(zhi)進行加嚴管控。
爐溫(wen)曲線調試中,還需(xu)要(yao)(yao)(yao)滿足PCBA上元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)的(de)(de)封(feng)(feng)裝體耐溫(wen)要(yao)(yao)(yao)求。元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)的(de)(de)封(feng)(feng)裝體耐溫(wen)要(yao)(yao)(yao)求可(ke)參考元(yuan)(yuan)件(jian)的(de)(de)Datasheet。另外,PCB使(shi)用(yong)的(de)(de)板(ban)材(cai),PCB的(de)(de)厚度也是需(xu)考慮的(de)(de)因素,防(fang)止(zhi)過爐后(hou)PCB變(bian)形(xing)量過大(da)。
在(zai)實際生(sheng)產(chan)(chan)中(zhong),對于Bottom面容易發生(sheng)掉件的產(chan)(chan)品,生(sheng)產(chan)(chan)TOP時(shi)(shi),回流(liu)區下爐(lu)溫設置比(bi)上(shang)爐(lu)溫設置低5~10,能夠有效防止過爐(lu)時(shi)(shi)第一面元件掉件。
一般而(er)言,一個比較(jiao)好的溫(wen)度曲線設定應該具備以下(xia)條件:
1、smt電路板上最(zui)大熱(re)(re)容(rong)量處(chu)與(yu)最(zui)小熱(re)(re)容(rong)量處(chu)在預熱(re)(re)結(jie)東時溫度(du)(du)匯交,也就是整板溫度(du)(du)達到熱(re)(re)平衡(heng)。
2、整板(ban)上最高峰值溫度滿足元件耐熱要求,最低峰值溫度符合焊(han)點形成要求。
3、焊膏熔點上(shang)下20℃范圍(wei)內升溫(wen)速(su)度小于1.5℃s。
4、BGA封裝體上最(zui)(zui)高溫(wen)度(du)與最(zui)(zui)低溫(wen)度(du)差小(xiao)于(yu)5℃,絕對不允(yun)許超過7℃。注(zhu)意(yi),有些廠(chang)家聲稱小(xiao)于(yu)2℃,這往往意(yi)味(wei)著測點的固定存在(zai)問題,已經(jing)淹沒(mei)了溫(wen)差的實(shi)際情(qing)況。
5、設定(ding)溫(wen)度與實際(ji)峰值溫(wen)度差原則上控(kong)制在(zai)35℃以內,否則像BGA類元件,其本身的(de)溫(wen)差太大。
使(shi)最(zui)后(hou)(hou)的曲(qu)線(xian)圖(tu)盡可能地與(yu)所希(xi)望(wang)的圖(tu)形相吻合后(hou)(hou),把爐子的參(can)數記錄或儲存起(qi)來(lai)以備后(hou)(hou)用。