一、什么是回流焊溫度曲線
回流焊溫(wen)度(du)曲(qu)線是(shi)指貼片元(yuan)件(jian)通(tong)過(guo)回流(liu)(liu)焊爐時(shi),元(yuan)件(jian)上(shang)某一(yi)(yi)引腳上(shang)的溫(wen)度(du)隨(sui)(sui)時(shi)間(jian)變化(hua)的曲(qu)線。溫(wen)度(du)曲(qu)線是(shi)施加于裝(zhuang)配元(yuan)件(jian)上(shang)的溫(wen)度(du)對(dui)時(shi)間(jian)的函數,即Y=F(T),其中Y表示溫(wen)度(du),T表示時(shi)間(jian),體現為回流(liu)(liu)過(guo)程中印刷線路(lu)板上(shang)某一(yi)(yi)給定點的溫(wen)度(du)隨(sui)(sui)時(shi)間(jian)變化(hua)的一(yi)(yi)條曲(qu)線。溫(wen)度(du)曲(qu)線又(you)可(ke)分為RSS曲(qu)線和RTS曲(qu)線。
1、RSS型回流焊溫度曲線
RSS型回(hui)流焊(han)(han)(han)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)是一種由升溫(wen)(wen)(wen)、保溫(wen)(wen)(wen)、回(hui)流、冷(leng)卻四(si)個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區(qu)(qu)間組成的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)。其每個溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區(qu)(qu)間在整(zheng)個回(hui)流焊(han)(han)(han)接過程(cheng)中扮(ban)演著不同的(de)(de)(de)角(jiao)色。升溫(wen)(wen)(wen)區(qu)(qu):通過緩(huan)慢(man)加熱的(de)(de)(de)方式使印(yin)刷線(xian)(xian)路板從室溫(wen)(wen)(wen)加熱至135-170℃(SN63/PB37),升溫(wen)(wen)(wen)速(su)度(du)(du)(du)一般在1-3℃/S。保溫(wen)(wen)(wen)區(qu)(qu):通過保持(chi)相對(dui)(dui)穩定的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)使錫膏內(nei)的(de)(de)(de)助焊(han)(han)(han)劑發揮作用并適當散(san)發。回(hui)流區(qu)(qu):爐內(nei)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)達到最高點(dian),使錫膏液(ye)化,印(yin)刷線(xian)(xian)路板的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)盤和元器件的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)極之間形成合金,完成焊(han)(han)(han)接過程(cheng)。冷(leng)卻區(qu)(qu):對(dui)(dui)完成焊(han)(han)(han)接的(de)(de)(de)印(yin)刷線(xian)(xian)路板進行降溫(wen)(wen)(wen)。
2、RTS型回流焊溫度曲線
RTS型回流焊溫(wen)(wen)(wen)度(du)曲線(xian)是一(yi)種從升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)至(zhi)回流的溫(wen)(wen)(wen)度(du)曲線(xian)。可(ke)分為升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)區(qu)和冷卻區(qu)。升(sheng)溫(wen)(wen)(wen)區(qu):占整個回流焊接過程(cheng)的2/3,速度(du)平緩一(yi)般為0.5-1.5℃/S。使印刷(shua)線(xian)路(lu)板(ban)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)從室溫(wen)(wen)(wen)升(sheng)至(zhi)峰值溫(wen)(wen)(wen)度(du)。冷卻區(qu):對完(wan)成焊接的印刷(shua)線(xian)路(lu)板(ban)進行降溫(wen)(wen)(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型回流焊溫(wen)度(du)曲線:重視(shi)溫(wen)度(du)與時(shi)間的(de)結(jie)合,曲線的(de)區間劃分祥細,生產效率高(gao),適應能力(li)一般(ban)。適用(yong)于印刷線路板(ban)尺(chi)寸偏小,板(ban)上元器件體(ti)積較(jiao)小、種類較(jiao)少的(de)產品。
RTS型回流焊溫度曲(qu)線(xian):重視升溫速(su)率(lv)(lv),曲(qu)線(xian)的(de)區(qu)間劃分模糊,生產效率(lv)(lv)不高,適應能力強。適用于印刷(shua)線(xian)路板(ban)尺寸較大(da),板(ban)上元器件體積較大(da)、種(zhong)類較多(duo)的(de)產品。
二、回流焊爐溫曲線怎么看
回流焊溫度(du)曲線(xian)圖(tu)其實就是根(gen)據當前爐子(zi)溫度(du)和速(su)(su)度(du)設定,產品從爐子(zi)入(ru)口(kou)經過爐內到出(chu)口(kou)的整(zheng)個焊接工藝(yi)過程,但爐子(zi)本身無法測試告(gao)知整(zheng)個工藝(yi)過程和結果,只是對爐子(zi)進行加熱,為了將抽象的文字敘述簡化為易懂的方便圖(tu)標起見,利用(yong)簡單(dan)直角坐標的縱軸表達(da)溫度(du),橫軸表達(da)時間(秒數(shu)),描繪出(chu)組裝PCB板隨(sui)輸送帶按設定速(su)(su)度(du)(例如(ru)0.9m/min)行走,過程中溫度(du)起伏變化(熱量增加或減(jian)少)的曲線(xian),即稱(cheng)為回焊曲線(xian)。
回流(liu)焊(han)爐(lu)溫區(qu)(qu)的(de)工作原理(li)就是當(dang)組裝PCB板在金屬網(wang)式(shi)或雙軌式(shi)輸(shu)送帶上(shang),通過(guo)回焊(han)爐(lu)各(ge)溫區(qu)(qu)段的(de)熱冷(leng)行程(例如8熱2冷(leng)大型機,總(zong)長(chang)5-6m的(de)鉛回焊(han)爐(lu)),以達(da)到錫(xi)膏熔融及(ji)冷(leng)卻愈合成為(wei)焊(han)點的(de)目的(de),其主要溫度變化可分(fen)為(wei)四(si)部分(fen):
1、回流焊爐(lu)起步預(yu)熱段指前兩段爐(lu)區(qu)(qu),從室(shi)溫(wen)起步到達110-120℃鞍而言(例如10段機1-2溫(wen)區(qu)(qu))。
2、回(hui)流焊(han)爐(lu)的(de)(de)升溫(恒溫)吸熱段指回(hui)流焊(han)爐(lu)曲線緩升而較平坦的(de)(de)鞍(an)部(bu)(例(li)如10段回(hui)流焊(han)爐(lu)3-6段而言,時間60-90秒),鞍(an)尾溫度150-170℃。希(xi)望能(neng)達(da)到電路板與零組件的(de)(de)內外均溫,并趕走溶劑(ji)避免濺錫目的(de)(de)。
3、回流(liu)焊(han)(han)爐(lu)峰溫(wen)強熱段(回流(liu)焊(han)(han)爐(lu)的熔(rong)融區)可將PCB板(ban)面溫(wen)度迅速(su)(3℃/秒(miao))沖高到235-245℃間,以達到錫膏熔(rong)焊(han)(han)的目的;此段耗時以不超過20秒(miao)為宜(yi)(例如10段回流(liu)焊(han)(han)爐(lu)7-8兩(liang)段)。
4、回(hui)流焊爐的快(kuai)速冷卻段后再(zai)快(kuai)速降溫(3-5℃/秒)使(shi)回(hui)流焊接(jie)點能瞬間固(gu)化形成焊點,如此將可減少焊點表面粗糙(cao)與(yu)微(wei)裂(lie),且老化強度也會更好(例如10段回(hui)流焊爐9-10段)。
回流焊爐溫度(du)曲線是經由移(yi)動(dong)(dong)式電子測溫儀(yi)(yi)與紀錄器(Profiler or Datalogger)所繪(hui)制,此儀(yi)(yi)器可引出數(shu)條(tiao)K Type感(gan)熱導線,并(bing)連接到(dao)數(shu)枚感(gan)溫熔合頭,使逐固定(ding)在板(ban)面不同位置,移(yi)動(dong)(dong)中執行“邊走邊測”的動(dong)(dong)作。實作時是走在前面,隨后牽引感(gan)溫儀(yi)(yi)通過全程而自(zi)動(dong)(dong)繪(hui)制多條(tiao)曲線。再自(zi)多條(tiao)曲線中折衷(zhong)選出中道不傷組(zu)件者,做為正式產品(pin)試焊曲線,并(bing)在出爐完工板(ban)的品(pin)質經過認可后,即將該曲線存檔做為后續量產的作業根(gen)據(ju)。
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PCB的材料(liao)、厚度(du)、是(shi)否多(duo)層板(ban)、尺寸大小等。
3、根據表面組(zu)裝板搭載(zai)元(yuan)(yuan)器件(jian)的(de)密度(du)、元(yuan)(yuan)器件(jian)的(de)大小以及有BGA、CSP等特殊(shu)元(yuan)(yuan)器件(jian)進行設置。
4、根據設備的具體情況,例(li)如:加熱(re)區的長度(du)、加熱(re)源的材(cai)料(liao)、回(再(zai))流焊爐的構造和熱(re)傳導方(fang)式(shi)等因素進行(xing)設置。
一般錫膏廠商的(de)(de)(de)TDS(產(chan)品(pin)技術資料)都會包含推薦的(de)(de)(de)爐溫(wen)(wen)曲線,這是我(wo)們(men)設置參數的(de)(de)(de)重要依據。然后(hou)再根據產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)復(fu)雜(za)度,如Bottom面只有Chip元件的(de)(de)(de)爐溫(wen)(wen),可(ke)以將(jiang)制程(cheng)界限適當(dang)定義寬松一些,而TOP面含有密集BGA或特殊芯片的(de)(de)(de)產(chan)品(pin),須將(jiang)爐溫(wen)(wen)制程(cheng)界限的(de)(de)(de)規格(ge)值進行加(jia)嚴管控。
爐溫曲(qu)線調試(shi)中,還需(xu)要滿(man)足PCBA上元(yuan)器(qi)件的(de)(de)封裝體耐溫要求。元(yuan)器(qi)件的(de)(de)封裝體耐溫要求可(ke)參考元(yuan)件的(de)(de)Datasheet。另(ling)外,PCB使用的(de)(de)板材,PCB的(de)(de)厚度也是(shi)需(xu)考慮的(de)(de)因素,防止過爐后PCB變形量過大。
在實(shi)際生產(chan)中,對(dui)于Bottom面容易發生掉件(jian)(jian)的產(chan)品,生產(chan)TOP時,回流區下爐(lu)(lu)(lu)溫(wen)設(she)置比上(shang)爐(lu)(lu)(lu)溫(wen)設(she)置低5~10,能夠有效防止(zhi)過爐(lu)(lu)(lu)時第一面元件(jian)(jian)掉件(jian)(jian)。
一(yi)(yi)般而(er)言,一(yi)(yi)個比較(jiao)好(hao)的溫度曲(qu)線設定應(ying)該具備以下(xia)條件:
1、smt電路板(ban)上最大(da)熱(re)容量(liang)處(chu)與最小(xiao)熱(re)容量(liang)處(chu)在預熱(re)結東(dong)時溫度(du)匯交,也就是整板(ban)溫度(du)達(da)到(dao)熱(re)平衡。
2、整(zheng)板上(shang)最高峰值溫(wen)度(du)滿(man)足元件耐熱要求,最低峰值溫(wen)度(du)符合焊點形成要求。
3、焊膏熔點上下20℃范圍內升溫速度小于1.5℃s。
4、BGA封裝體上最(zui)高溫(wen)度(du)與(yu)最(zui)低溫(wen)度(du)差小于5℃,絕(jue)對不允許超過(guo)7℃。注意,有些廠家(jia)聲稱小于2℃,這往(wang)往(wang)意味著(zhu)測(ce)點的固定存在問(wen)題,已(yi)經淹沒了溫(wen)差的實際情(qing)況(kuang)。
5、設定(ding)溫(wen)(wen)度與實際峰(feng)值溫(wen)(wen)度差原則上控制在35℃以內,否則像BGA類元件(jian),其本身的溫(wen)(wen)差太大。
使最后的曲線圖(tu)盡可(ke)能地與所希(xi)望的圖(tu)形相吻合后,把爐子的參數記錄(lu)或儲存起來以備后用。