一、什么是回流焊溫度曲線
回流焊溫(wen)(wen)度(du)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)是指貼(tie)片元(yuan)(yuan)件(jian)通過(guo)回流(liu)焊(han)爐時(shi),元(yuan)(yuan)件(jian)上(shang)某一引腳上(shang)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)隨(sui)時(shi)間變(bian)化的(de)(de)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)。溫(wen)(wen)度(du)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)是施(shi)加于裝配元(yuan)(yuan)件(jian)上(shang)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)對(dui)時(shi)間的(de)(de)函數,即Y=F(T),其中Y表示(shi)溫(wen)(wen)度(du),T表示(shi)時(shi)間,體(ti)現為回流(liu)過(guo)程中印刷(shua)線(xian)(xian)(xian)路板上(shang)某一給(gei)定(ding)點的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)隨(sui)時(shi)間變(bian)化的(de)(de)一條(tiao)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)。溫(wen)(wen)度(du)曲(qu)線(xian)(xian)(xian)又可分(fen)為RSS曲(qu)線(xian)(xian)(xian)和(he)RTS曲(qu)線(xian)(xian)(xian)。
1、RSS型回流焊溫度曲線
RSS型回流(liu)焊溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)曲(qu)線是(shi)一(yi)種由升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)、保(bao)溫(wen)(wen)(wen)、回流(liu)、冷(leng)卻(que)四個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)(qu)間組成(cheng)的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)曲(qu)線。其每個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)區(qu)(qu)間在整個回流(liu)焊接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中扮演著不同的(de)(de)角色。升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)(qu):通過(guo)(guo)緩慢(man)加(jia)熱的(de)(de)方式使印(yin)刷線路板(ban)從室(shi)溫(wen)(wen)(wen)加(jia)熱至135-170℃(SN63/PB37),升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速度(du)(du)一(yi)般在1-3℃/S。保(bao)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)(qu):通過(guo)(guo)保(bao)持相對(dui)穩定的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)使錫(xi)膏(gao)(gao)內的(de)(de)助焊劑發揮作用(yong)并適當(dang)散發。回流(liu)區(qu)(qu):爐內的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)達到最高點,使錫(xi)膏(gao)(gao)液(ye)化,印(yin)刷線路板(ban)的(de)(de)焊盤和元(yuan)器件的(de)(de)焊極之(zhi)間形成(cheng)合金(jin),完成(cheng)焊接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)。冷(leng)卻(que)區(qu)(qu):對(dui)完成(cheng)焊接(jie)的(de)(de)印(yin)刷線路板(ban)進(jin)行(xing)降溫(wen)(wen)(wen)。
2、RTS型回流焊溫度曲線
RTS型回(hui)流(liu)焊溫(wen)度(du)(du)曲(qu)線是(shi)一種從升溫(wen)至回(hui)流(liu)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)曲(qu)線。可分為(wei)升溫(wen)區(qu)和冷(leng)卻(que)區(qu)。升溫(wen)區(qu):占整個回(hui)流(liu)焊接過程的(de)(de)2/3,速度(du)(du)平緩一般為(wei)0.5-1.5℃/S。使(shi)印刷(shua)線路板的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從室溫(wen)升至峰(feng)值(zhi)溫(wen)度(du)(du)。冷(leng)卻(que)區(qu):對完(wan)成焊接的(de)(de)印刷(shua)線路板進行降(jiang)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(hui)流焊溫(wen)度(du)曲線(xian):重視溫(wen)度(du)與時間的(de)結(jie)合(he),曲線(xian)的(de)區間劃分祥細,生產(chan)效率(lv)高,適應能力一般。適用于印刷(shua)線(xian)路板尺寸偏小,板上元器件體(ti)積較(jiao)小、種類較(jiao)少的(de)產(chan)品。
RTS型回(hui)流焊溫度曲(qu)(qu)線:重視(shi)升溫速(su)率(lv),曲(qu)(qu)線的區間(jian)劃分(fen)模糊,生產(chan)效(xiao)率(lv)不高,適應能力強。適用于印(yin)刷線路板尺寸較(jiao)大,板上元器件體(ti)積較(jiao)大、種(zhong)類(lei)較(jiao)多(duo)的產(chan)品。
二、回流焊爐溫曲線怎么看
回流(liu)焊溫(wen)度(du)(du)曲(qu)線(xian)圖其(qi)實就是(shi)根據當(dang)前爐子溫(wen)度(du)(du)和速(su)(su)度(du)(du)設定,產(chan)品從爐子入口(kou)(kou)經過爐內到出(chu)口(kou)(kou)的(de)整(zheng)個焊接工(gong)藝過程,但爐子本身無法(fa)測試告(gao)知整(zheng)個工(gong)藝過程和結果,只是(shi)對爐子進行加(jia)熱(re),為(wei)(wei)了將抽象的(de)文字敘述(shu)簡(jian)化為(wei)(wei)易懂的(de)方(fang)便(bian)圖標起(qi)(qi)見,利(li)用簡(jian)單直(zhi)角(jiao)坐標的(de)縱軸(zhou)表(biao)達溫(wen)度(du)(du),橫軸(zhou)表(biao)達時間(秒數),描繪出(chu)組裝PCB板隨輸(shu)送(song)帶按(an)設定速(su)(su)度(du)(du)(例如0.9m/min)行走(zou),過程中溫(wen)度(du)(du)起(qi)(qi)伏變化(熱(re)量增加(jia)或減少)的(de)曲(qu)線(xian),即(ji)稱為(wei)(wei)回焊曲(qu)線(xian)。
回流焊爐溫區(qu)的(de)工作原(yuan)理就是當組裝PCB板在金屬網(wang)式(shi)或雙軌式(shi)輸送帶(dai)上(shang),通(tong)過回焊爐各溫區(qu)段的(de)熱冷(leng)(leng)行程(cheng)(例如8熱2冷(leng)(leng)大型機,總長(chang)5-6m的(de)鉛(qian)回焊爐),以達(da)到(dao)錫膏熔融及冷(leng)(leng)卻愈合成為焊點的(de)目的(de),其(qi)主要溫度(du)變化可分為四部(bu)分:
1、回流焊爐起(qi)步(bu)預熱(re)段指前兩段爐區(qu),從室溫起(qi)步(bu)到達110-120℃鞍而(er)言(例如(ru)10段機1-2溫區(qu))。
2、回流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)的升溫(wen)(恒溫(wen))吸熱(re)段指回流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)曲線(xian)緩升而較(jiao)平坦的鞍部(例如10段回流(liu)(liu)焊(han)爐(lu)3-6段而言,時間60-90秒),鞍尾(wei)溫(wen)度150-170℃。希望(wang)能達(da)到電路板與零組件(jian)的內外均(jun)溫(wen),并(bing)趕走溶劑避免濺錫目的。
3、回(hui)流(liu)焊(han)爐峰溫強熱段(duan)(回(hui)流(liu)焊(han)爐的(de)熔融區(qu))可將(jiang)PCB板面溫度迅速(3℃/秒(miao))沖高到235-245℃間,以達到錫膏(gao)熔焊(han)的(de)目的(de);此段(duan)耗(hao)時以不超過20秒(miao)為宜(例如10段(duan)回(hui)流(liu)焊(han)爐7-8兩段(duan))。
4、回(hui)流焊爐的快(kuai)速冷卻段(duan)后再(zai)快(kuai)速降溫(3-5℃/秒(miao))使回(hui)流焊接點能瞬間固化形成焊點,如此將可減少焊點表面粗糙與微裂(lie),且老(lao)化強(qiang)度也會更好(例如10段(duan)回(hui)流焊爐9-10段(duan))。
回流焊爐溫(wen)度曲(qu)線(xian)是(shi)經由移動(dong)(dong)式(shi)電子測溫(wen)儀與紀錄器(qi)(Profiler or Datalogger)所繪(hui)制,此儀器(qi)可引(yin)出(chu)數條K Type感熱導線(xian),并(bing)連接到(dao)數枚感溫(wen)熔合頭,使逐固定在板面不(bu)同位置,移動(dong)(dong)中(zhong)執行“邊走(zou)邊測”的(de)(de)動(dong)(dong)作。實作時(shi)是(shi)走(zou)在前面,隨后牽(qian)引(yin)感溫(wen)儀通過全(quan)程而自動(dong)(dong)繪(hui)制多(duo)條曲(qu)線(xian)。再自多(duo)條曲(qu)線(xian)中(zhong)折衷選(xuan)出(chu)中(zhong)道不(bu)傷(shang)組件(jian)者,做(zuo)為(wei)正式(shi)產品(pin)試(shi)焊曲(qu)線(xian),并(bing)在出(chu)爐完工(gong)板的(de)(de)品(pin)質經過認可后,即將該曲(qu)線(xian)存檔做(zuo)為(wei)后續量產的(de)(de)作業根據。
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(gen)據PCB的材料、厚度(du)、是否多層板、尺寸大小(xiao)等。
3、根據表面組裝板搭載(zai)元(yuan)器件的密(mi)度、元(yuan)器件的大小(xiao)以及有BGA、CSP等特(te)殊(shu)元(yuan)器件進行設置。
4、根據設備的(de)具體(ti)情況,例如:加熱區(qu)的(de)長度、加熱源的(de)材料、回(再)流焊爐的(de)構(gou)造和熱傳導方式等因素(su)進行設置。
一般錫膏廠商(shang)的(de)(de)TDS(產品技術資料)都(dou)會包含推薦(jian)的(de)(de)爐溫(wen)曲線,這是我們設置參數的(de)(de)重要依(yi)據(ju)。然后再根(gen)據(ju)產品的(de)(de)復雜度,如Bottom面只有Chip元(yuan)件的(de)(de)爐溫(wen),可以將(jiang)制(zhi)程界(jie)限(xian)適當定義寬松一些,而TOP面含有密(mi)集(ji)BGA或(huo)特(te)殊芯片的(de)(de)產品,須將(jiang)爐溫(wen)制(zhi)程界(jie)限(xian)的(de)(de)規格(ge)值進行加(jia)嚴(yan)管控。
爐(lu)溫(wen)曲線調試中,還(huan)需要(yao)滿足PCBA上元(yuan)(yuan)器件的(de)(de)(de)封裝體(ti)耐溫(wen)要(yao)求(qiu)(qiu)。元(yuan)(yuan)器件的(de)(de)(de)封裝體(ti)耐溫(wen)要(yao)求(qiu)(qiu)可參(can)考元(yuan)(yuan)件的(de)(de)(de)Datasheet。另外,PCB使用的(de)(de)(de)板材,PCB的(de)(de)(de)厚度也是(shi)需考慮的(de)(de)(de)因素,防(fang)止過爐(lu)后PCB變(bian)形量過大(da)。
在實際生產中,對于(yu)Bottom面(mian)容易(yi)發生掉件(jian)的(de)產品,生產TOP時(shi),回流區下爐溫設置(zhi)比(bi)上爐溫設置(zhi)低5~10,能夠有效(xiao)防止過爐時(shi)第一(yi)面(mian)元件(jian)掉件(jian)。
一般而言(yan),一個比較好(hao)的溫度(du)曲線設定應該具備以(yi)下條件(jian):
1、smt電路板(ban)上最(zui)大熱(re)(re)容量(liang)處與最(zui)小(xiao)熱(re)(re)容量(liang)處在(zai)預熱(re)(re)結東時溫度匯交,也就是(shi)整板(ban)溫度達到熱(re)(re)平衡。
2、整板上最高(gao)峰(feng)(feng)值(zhi)溫(wen)度滿足元件耐熱要求,最低峰(feng)(feng)值(zhi)溫(wen)度符合焊點(dian)形成要求。
3、焊膏熔點上下20℃范圍內(nei)升溫速度小于1.5℃s。
4、BGA封裝體上最高(gao)溫(wen)度與最低溫(wen)度差(cha)小(xiao)于5℃,絕(jue)對不允許(xu)超過7℃。注意,有些廠家(jia)聲稱小(xiao)于2℃,這往往意味著測點的(de)固定存在問題(ti),已(yi)經淹(yan)沒(mei)了溫(wen)差(cha)的(de)實際情況。
5、設定溫度與實(shi)際峰值溫度差原(yuan)則上控制在35℃以內,否則像BGA類(lei)元件(jian),其本身的(de)溫差太大。
使最后的(de)(de)曲線圖盡可能地與所希望的(de)(de)圖形相吻合后,把爐子的(de)(de)參數記錄或(huo)儲存起來以備后用(yong)。