一、什么是回流焊溫度曲線
回流焊溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)是指(zhi)貼片元(yuan)件通過(guo)回流(liu)焊爐時(shi)(shi),元(yuan)件上(shang)某一(yi)引腳上(shang)的溫度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間變化的曲(qu)線(xian)(xian)。溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)是施加于裝配(pei)元(yuan)件上(shang)的溫度(du)對(dui)時(shi)(shi)間的函數,即Y=F(T),其中(zhong)Y表示溫度(du),T表示時(shi)(shi)間,體現為回流(liu)過(guo)程中(zhong)印刷線(xian)(xian)路板上(shang)某一(yi)給定點的溫度(du)隨(sui)時(shi)(shi)間變化的一(yi)條曲(qu)線(xian)(xian)。溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)又可分為RSS曲(qu)線(xian)(xian)和RTS曲(qu)線(xian)(xian)。
1、RSS型回流焊溫度曲線
RSS型(xing)回流(liu)焊(han)溫(wen)(wen)(wen)度(du)曲線(xian)(xian)是一種(zhong)由升溫(wen)(wen)(wen)、保溫(wen)(wen)(wen)、回流(liu)、冷卻四個(ge)溫(wen)(wen)(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)組(zu)成的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)曲線(xian)(xian)。其(qi)每個(ge)溫(wen)(wen)(wen)度(du)區(qu)間(jian)(jian)在(zai)整個(ge)回流(liu)焊(han)接過(guo)(guo)(guo)程中扮演著不同的(de)角(jiao)色。升溫(wen)(wen)(wen)區(qu):通(tong)過(guo)(guo)(guo)緩(huan)慢(man)加(jia)熱的(de)方式使印(yin)刷(shua)(shua)線(xian)(xian)路板(ban)從室溫(wen)(wen)(wen)加(jia)熱至135-170℃(SN63/PB37),升溫(wen)(wen)(wen)速度(du)一般(ban)在(zai)1-3℃/S。保溫(wen)(wen)(wen)區(qu):通(tong)過(guo)(guo)(guo)保持相對穩定的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)使錫膏內的(de)助焊(han)劑(ji)發揮作用并適當散發。回流(liu)區(qu):爐內的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)達到最高點,使錫膏液化,印(yin)刷(shua)(shua)線(xian)(xian)路板(ban)的(de)焊(han)盤(pan)和元器件(jian)的(de)焊(han)極之間(jian)(jian)形成合金,完成焊(han)接過(guo)(guo)(guo)程。冷卻區(qu):對完成焊(han)接的(de)印(yin)刷(shua)(shua)線(xian)(xian)路板(ban)進行降溫(wen)(wen)(wen)。
2、RTS型回流焊溫度曲線
RTS型(xing)回(hui)流焊(han)溫度(du)(du)曲線是一種從升溫至(zhi)回(hui)流的溫度(du)(du)曲線。可(ke)分為升溫區(qu)和冷(leng)卻(que)區(qu)。升溫區(qu):占整個回(hui)流焊(han)接過程的2/3,速度(du)(du)平緩(huan)一般為0.5-1.5℃/S。使(shi)印(yin)刷線路板的溫度(du)(du)從室溫升至(zhi)峰值(zhi)溫度(du)(du)。冷(leng)卻(que)區(qu):對完成(cheng)焊(han)接的印(yin)刷線路板進行降(jiang)溫。
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(hui)流(liu)焊溫度曲線:重視溫度與時間的(de)結合,曲線的(de)區間劃分祥(xiang)細,生產(chan)效率高,適(shi)應能(neng)力一(yi)般。適(shi)用于印刷線路板尺寸偏小,板上元器件體積較小、種(zhong)類(lei)較少的(de)產(chan)品。
RTS型回流焊(han)溫(wen)(wen)度曲線(xian):重(zhong)視升溫(wen)(wen)速(su)率(lv),曲線(xian)的區(qu)間劃(hua)分(fen)模糊,生產(chan)效率(lv)不高,適應能力強。適用于印刷線(xian)路板(ban)尺寸較(jiao)(jiao)大(da),板(ban)上元器件體積較(jiao)(jiao)大(da)、種類較(jiao)(jiao)多的產(chan)品。
二、回流焊爐溫曲線怎么看
回(hui)流焊溫度(du)曲線圖其實就是根(gen)據當前(qian)爐(lu)(lu)(lu)子(zi)溫度(du)和速度(du)設定,產品從爐(lu)(lu)(lu)子(zi)入口(kou)經過(guo)爐(lu)(lu)(lu)內(nei)到出口(kou)的整個(ge)焊接工(gong)藝過(guo)程,但爐(lu)(lu)(lu)子(zi)本(ben)身無法測試告知(zhi)整個(ge)工(gong)藝過(guo)程和結果(guo),只是對爐(lu)(lu)(lu)子(zi)進行加熱(re),為了將(jiang)抽象的文字敘述簡(jian)化為易(yi)懂的方(fang)便圖標起(qi)見,利用簡(jian)單直(zhi)角坐標的縱軸表(biao)達(da)溫度(du),橫軸表(biao)達(da)時間(秒數(shu)),描繪出組(zu)裝PCB板隨輸(shu)送帶按(an)設定速度(du)(例如(ru)0.9m/min)行走,過(guo)程中溫度(du)起(qi)伏(fu)變化(熱(re)量增加或減少)的曲線,即稱(cheng)為回(hui)焊曲線。
回流焊(han)爐(lu)溫(wen)區的工(gong)作原(yuan)理(li)就是當組裝PCB板(ban)在(zai)金(jin)屬網(wang)式或雙軌(gui)式輸送帶上,通過(guo)回焊(han)爐(lu)各溫(wen)區段(duan)的熱冷(leng)行程(例如8熱2冷(leng)大型機(ji),總(zong)長5-6m的鉛回焊(han)爐(lu)),以達到(dao)錫膏熔(rong)融及冷(leng)卻(que)愈合成為焊(han)點的目的,其主要溫(wen)度變(bian)化可分為四部分:
1、回流焊(han)爐起步預熱段(duan)指前兩段(duan)爐區,從室(shi)溫起步到達110-120℃鞍而(er)言(例(li)如10段(duan)機1-2溫區)。
2、回流焊爐的(de)升溫(wen)(恒溫(wen))吸(xi)熱段(duan)指(zhi)回流焊爐曲線緩升而(er)較(jiao)平坦(tan)的(de)鞍部(bu)(例如(ru)10段(duan)回流焊爐3-6段(duan)而(er)言,時間(jian)60-90秒),鞍尾溫(wen)度150-170℃。希望能達到電(dian)路(lu)板與零組件的(de)內外均溫(wen),并(bing)趕走溶(rong)劑避免濺錫(xi)目(mu)的(de)。
3、回流(liu)焊(han)爐(lu)峰溫(wen)強熱(re)段(duan)(回流(liu)焊(han)爐(lu)的熔融區)可將PCB板面溫(wen)度迅速(3℃/秒)沖高到(dao)235-245℃間,以達到(dao)錫(xi)膏(gao)熔焊(han)的目的;此(ci)段(duan)耗(hao)時以不超(chao)過(guo)20秒為宜(yi)(例如10段(duan)回流(liu)焊(han)爐(lu)7-8兩(liang)段(duan))。
4、回(hui)(hui)流(liu)焊(han)爐的快速冷卻段后再(zai)快速降溫(3-5℃/秒)使回(hui)(hui)流(liu)焊(han)接點能(neng)瞬間固(gu)化(hua)形(xing)成焊(han)點,如此(ci)將可減少焊(han)點表面粗糙與微(wei)裂,且老化(hua)強度也(ye)會更好(例如10段回(hui)(hui)流(liu)焊(han)爐9-10段)。
回流焊爐溫(wen)(wen)度曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)是經由移(yi)動式電子測溫(wen)(wen)儀與(yu)紀錄器(qi)(Profiler or Datalogger)所繪(hui)制,此儀器(qi)可引(yin)出數(shu)條(tiao)(tiao)K Type感(gan)熱導線(xian)(xian),并連接(jie)到數(shu)枚感(gan)溫(wen)(wen)熔合(he)頭(tou),使逐(zhu)固定在(zai)(zai)板面不(bu)(bu)同(tong)位置,移(yi)動中執行“邊走邊測”的動作。實(shi)作時(shi)是走在(zai)(zai)前面,隨后(hou)牽引(yin)感(gan)溫(wen)(wen)儀通過全程而自動繪(hui)制多條(tiao)(tiao)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)。再(zai)自多條(tiao)(tiao)曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)中折衷(zhong)選出中道不(bu)(bu)傷組件者,做為(wei)正式產品試焊曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian),并在(zai)(zai)出爐完(wan)工板的品質(zhi)經過認可后(hou),即將(jiang)該曲(qu)(qu)(qu)線(xian)(xian)存檔做為(wei)后(hou)續量(liang)產的作業根據。
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、根據PCB的材料、厚度、是否(fou)多層板、尺寸大小等。
3、根據表(biao)面組裝板搭載元器(qi)件的密(mi)度、元器(qi)件的大小以及有BGA、CSP等特殊元器(qi)件進行設(she)置(zhi)。
4、根(gen)據設備的具體情況,例(li)如:加熱區的長度、加熱源的材料、回(再)流焊爐的構造和熱傳導方式等因素進行設置。
一(yi)般錫膏廠(chang)商的TDS(產(chan)(chan)品(pin)技術資料)都(dou)會包含推(tui)薦的爐溫曲(qu)線,這是(shi)我們設置參數的重要依據。然后再(zai)根據產(chan)(chan)品(pin)的復雜度,如Bottom面只有Chip元(yuan)件的爐溫,可(ke)以(yi)將制程界(jie)限適當定義寬(kuan)松(song)一(yi)些,而TOP面含有密集(ji)BGA或特(te)殊芯片的產(chan)(chan)品(pin),須(xu)將爐溫制程界(jie)限的規(gui)格值進行加嚴管控。
爐(lu)溫(wen)曲線調試(shi)中,還需要(yao)(yao)(yao)滿足PCBA上元(yuan)器件的(de)(de)封裝體耐溫(wen)要(yao)(yao)(yao)求。元(yuan)器件的(de)(de)封裝體耐溫(wen)要(yao)(yao)(yao)求可參考(kao)元(yuan)件的(de)(de)Datasheet。另外(wai),PCB使用的(de)(de)板(ban)材,PCB的(de)(de)厚度(du)也(ye)是需考(kao)慮的(de)(de)因(yin)素(su),防止過爐(lu)后PCB變形(xing)量過大。
在實際生(sheng)產(chan)中(zhong),對(dui)于Bottom面容易發生(sheng)掉件(jian)的產(chan)品,生(sheng)產(chan)TOP時,回流區下(xia)爐溫設(she)置比(bi)上爐溫設(she)置低5~10,能夠有效防止過爐時第(di)一面元件(jian)掉件(jian)。
一(yi)般而(er)言(yan),一(yi)個(ge)比較好的溫度(du)曲線設定應該具備以(yi)下條(tiao)件(jian):
1、smt電(dian)路板上最大熱容量處(chu)與最小熱容量處(chu)在預熱結東時溫度匯交,也就是整板溫度達(da)到熱平衡。
2、整板上最高峰值溫度(du)滿足元(yuan)件(jian)耐熱要(yao)求,最低峰值溫度(du)符合焊點形成(cheng)要(yao)求。
3、焊膏熔點上下20℃范圍內升(sheng)溫速度小于1.5℃s。
4、BGA封(feng)裝體(ti)上最高(gao)溫度與最低溫度差小(xiao)于(yu)5℃,絕對(dui)不(bu)允許(xu)超過7℃。注意,有(you)些廠家聲稱(cheng)小(xiao)于(yu)2℃,這往往意味著測點的(de)固定存(cun)在問題,已經(jing)淹沒了溫差的(de)實際情況。
5、設定(ding)溫(wen)度(du)與實際峰(feng)值溫(wen)度(du)差(cha)原則上控制在35℃以內(nei),否則像(xiang)BGA類元件,其本身的(de)溫(wen)差(cha)太大。
使最后的曲線圖盡可能地與所希望的圖形(xing)相吻合后,把(ba)爐子的參數(shu)記錄或儲(chu)存起來以(yi)備后用。