回流焊曲線講解

1、n理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程n怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線n得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線n群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 n回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 當(dāng)錫膏至于一個(gè)加熱的環(huán)境中，錫膏回流分為五個(gè)階段1.首先，用于達(dá)到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需慢(大約每秒3 C)，以限制沸騰和飛濺，防止形成小錫珠，還有，一些元件對內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果元件外部溫度上升太快，會造成斷裂。 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程4.這個(gè)階段最為重要，當(dāng)

2、單個(gè)的焊錫顆粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫，這時(shí)表面張力作用開始形成焊腳表面，如果元件引腳與PCB焊盤的間隙超過4mil，則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開，即造成錫點(diǎn)開路。 5.冷卻階段，如果冷卻快，錫點(diǎn)強(qiáng)度會稍微大一點(diǎn)，但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 重要的是有充分的緩慢加熱來安全地蒸發(fā)溶劑，防止錫珠形成和限制由于溫度膨脹引起的元件內(nèi)部應(yīng)力，造成斷裂痕可靠性問題。其次，助焊劑活躍階段必須有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和溫度，允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時(shí)完成。回流焊接要求總結(jié)：理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程理解

3、錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線理想的曲線由四個(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)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。功回流。預(yù)熱區(qū)預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將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)品的溫度以不超過每秒25C速度連續(xù)上升，溫度升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會

4、感溫過度，沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的2533%。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線回流區(qū)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。活性溫度總是比合金的熔點(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度范圍是205230C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會使其溫升斜率超過每秒25C，或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損，并損害元件的完整性。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫

5、膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線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34分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時(shí)間，即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時(shí)間，使用六英尺加熱通道長度，計(jì)算為：6 英尺 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線典型典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定回流區(qū)間溫度設(shè)定 區(qū)間區(qū)間區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間末實(shí)際板溫區(qū)間末實(shí)際板溫預(yù)熱預(yù)熱210 C(410

6、F)140 C(284 F)活性活性177 C(350 F)150 C(302 F)回流回流250 C(482 C)210 C(482 F)怎樣設(shè)定錫膏回流溫度線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度線圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較，如果形狀圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較，如果形狀不協(xié)調(diào)，則同下面的圖形進(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖不協(xié)調(diào)，則同下面的圖形進(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線得

7、益于升溫得益于升溫- -到到- -回流回流的的回流溫度曲線回流溫度曲線許多舊式的爐傾向于以不同速率來加熱一個(gè)裝配上的不同零件，取決于回流焊接的零件和線路板層的顏色和質(zhì)地。一個(gè)裝配上的某些區(qū)域可以達(dá)到比其它區(qū)域高得多的溫度，這個(gè)溫度變化叫做裝配的D T。如果D T大，裝配的有些區(qū)域可能吸收過多熱量，而另一些區(qū)域則熱量不夠。這可能引起許多焊接缺陷，包括焊錫球、不熔濕、損壞元件、空洞和燒焦的殘留物。為什么和什么時(shí)候保溫為什么和什么時(shí)候保溫保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的D T。保溫應(yīng)該在裝配達(dá)到焊錫回流溫度之前，把裝配上所有零件的溫度達(dá)到均衡，使得所有的零件同時(shí)回流。由于保溫區(qū)是沒有必要的，因此溫度

8、曲線可以改成線性的升溫-到-回流(RTS)的回流溫度曲線。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線升溫升溫-保溫保溫-回流回流升溫-保溫-回流(RSS)溫度曲線可用于RMA或免洗化學(xué)成分，但一般不推薦用于水溶化學(xué)成分，因?yàn)镽SS保溫區(qū)可能過早地破壞錫膏活性劑，造成不充分的濕潤。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或減少D T。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線整個(gè)溫度曲線應(yīng)該從45 C到峰值溫度215( 5) C持續(xù)3.54分鐘。冷卻速率應(yīng)控制在每秒4 C

9、。一般，較快的冷卻速率可得到較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)和較高強(qiáng)度與較亮的焊接點(diǎn)。可是，超過每秒4 C會造成溫度沖擊。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線升溫升溫- -到到- -回流回流因?yàn)镽TS曲線的升溫速率是如此受控的，所以很少機(jī)會造成焊接缺陷或溫度沖擊。另外，RTS曲線更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)闇p少了爐前半部分的加熱能量。此外，排除RTS的故障相對比較簡單，有排除RSS曲線故障經(jīng)驗(yàn)的操作員應(yīng)該沒有困難來調(diào)節(jié)RTS曲線，以達(dá)到優(yōu)化的溫度曲線效果。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫

10、度曲線設(shè)定設(shè)定RTS溫度曲線溫度曲線RTS曲線簡單地說就是一條從室溫到回流峰值溫度的溫度漸升曲線，RTS曲線溫升區(qū)其作用是裝配的預(yù)熱區(qū)，這里助焊劑被激化，揮發(fā)物被揮發(fā)，裝配準(zhǔn)備回流，并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫速率為每秒0.61.8 C。升溫的最初90秒鐘應(yīng)該盡可能保持線性。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線設(shè)定設(shè)定RTS溫度曲線溫度曲線RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度的階段。在達(dá)到150 C之后，峰值溫度應(yīng)盡快地達(dá)到，峰值溫度應(yīng)控制在215( 5) C，液化居留時(shí)間為6

11、0( 15)秒鐘。液化之上的這個(gè)時(shí)間將減少助焊劑受夾和空洞，增加拉伸強(qiáng)度。和RSS一樣，RTS曲線長度也應(yīng)該是從室溫到峰值溫度最大3.54分鐘，冷卻速率控制在每秒4 C。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線焊錫球焊錫球許多細(xì)小的焊錫球鑲陷在回流后助焊劑殘留的周邊上。在RTS曲線上，這個(gè)通常是升溫速率太慢的結(jié)果，由于助焊劑載體在回流之前燒完，發(fā)生金屬氧化。這個(gè)問題一般可通過曲線溫升速率略微提高達(dá)到解決。焊錫球也可能是溫升速率太快的結(jié)果，但是，這對RTS曲線不大可能，因?yàn)槠湎鄬^慢、較平穩(wěn)的

12、溫升。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線熔濕性差熔濕性差熔濕性差經(jīng)常是時(shí)間與溫度比率的結(jié)果。錫膏內(nèi)的活性劑由有機(jī)酸組成，隨時(shí)間和溫度而退化。如果曲線太長，焊接點(diǎn)的熔濕可能受損害。因?yàn)槭褂肦TS曲線，錫膏活性劑通常維持時(shí)間較長，因此熔濕性差比RSS較不易發(fā)生。如果RTS還出現(xiàn)熔濕性差，應(yīng)采取步驟以保證曲線的前面三分之二發(fā)生在150 C之下。這將延長錫膏活性劑的壽命，結(jié)果改善熔濕性。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -

13、回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線墓碑墓碑墓碑通常是不相等的熔濕力的結(jié)果，使得回流后元件在一端上站起來。一般，加熱越慢，板越平穩(wěn)，越少發(fā)生。降低裝配通過183 C的溫升速率將有助于校正這個(gè)缺陷。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線空洞空洞空洞是錫點(diǎn)的X光或截面檢查通常所發(fā)現(xiàn)的缺陷?？斩词清a點(diǎn)內(nèi)的微小“氣泡” ，可能是被夾住的空氣或助焊劑。空洞一般由三個(gè)曲線錯(cuò)誤所引起：不夠峰值溫度；回流時(shí)間不夠；升溫階段溫度過高。由于RTS曲線升溫速率是嚴(yán)密控制的，空洞通常是第一或第二個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果，造成

14、沒揮發(fā)的助焊劑被夾住在錫點(diǎn)內(nèi)。這種情況下，為了避免空洞的產(chǎn)生，應(yīng)在空洞發(fā)生的點(diǎn)測量溫度曲線，適當(dāng)調(diào)整直到問題解決。無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)一個(gè)相對普遍的回流焊缺陷是無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)。這個(gè)缺陷可能只是美觀上的，但也可能是不牢固焊點(diǎn)的征兆。在RTS曲線內(nèi)改正這個(gè)缺陷，應(yīng)該將回流前兩個(gè)區(qū)的溫度減少5 C；峰值溫度提高5 C。如果這樣還不行，那么，應(yīng)繼續(xù)這樣調(diào)節(jié)溫度直到達(dá)到希望的結(jié)果。這些調(diào)節(jié)將延長錫膏活性劑壽命，減少錫膏的氧化暴露，改善熔濕能力。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲

15、線結(jié)論結(jié)論RTS溫度曲線不是適于每一個(gè)回流焊接問題的萬靈藥，也不能用于所有的爐或所有的裝配?？墒?，采用RTS溫度曲線可以減少能源成本、增加效率、減少焊接缺陷、改善熔濕性能和簡化回流工序。這并不是說RSS溫度曲線已變得過時(shí)，或者RTS曲線不能用于舊式的爐。無論如何，工程師應(yīng)該知道還有更好的回流溫度曲線可以利用。注：所有溫度曲線都是使用Sn63/Pb37合金，183 C的共晶熔點(diǎn)。得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 作溫度曲線是一個(gè)很好的直觀化方法，保持對回流焊接或波峰焊接工藝過程的跟蹤。通過繪制當(dāng)印刷電路裝配(PCA)穿過爐子時(shí)的

16、時(shí)間溫度曲線，可以計(jì)算在任何給定時(shí)間所吸收的熱量。只有當(dāng)所有涉及的零件在正確的時(shí)間暴露給正確的熱量時(shí)，才可以使群焊達(dá)到完善。這不是一個(gè)容易達(dá)到的目標(biāo)，因?yàn)榱慵?jīng)常有不同的熱容量，并在不同的時(shí)間達(dá)到所希望的溫度。經(jīng)常我們看到在一個(gè)經(jīng)常我們看到在一個(gè)PCAPCA上不只一種大小的焊點(diǎn)，同一個(gè)上不只一種大小的焊點(diǎn)，同一個(gè)溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮PCAPCA的定位與的定位與方向、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán)，以給焊接點(diǎn)輸方向、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán)，以給焊接點(diǎn)輸送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗(yàn)中了解到，大型元件底部與送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗(yàn)中了解

17、到，大型元件底部與PCAPCA其它位置的溫度差別是不容忽視的。其它位置的溫度差別是不容忽視的。群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 為什么得到正確的熱量是如此重要呢？當(dāng)焊接點(diǎn)不得到足夠的熱量，助焊劑可能不完全激化，焊接合金可能未完全熔化。在最終產(chǎn)品檢查中，可能觀察到冷焊點(diǎn)(cold solder)、元件豎立(tomb-stoning)、不濕潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solder ball/splash)等結(jié)果。另一方面，如果吸收太多熱量，元件或板可能被損壞。最終結(jié)果可能是元件爆裂或PCB翹曲，同時(shí)不能經(jīng)受對長期的產(chǎn)品可靠性的影響。群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲

18、線 除了熱的數(shù)量之外，加熱時(shí)間也是重要的。PCA溫度必須以預(yù)先決定的速率從室溫提高到液化溫度，而不能給裝配帶來嚴(yán)重的溫度沖擊。這個(gè)預(yù)熱，或升溫階段也將在助焊劑完全被激化之前讓其中的溶劑蒸發(fā)。重要的是要保證，裝配上的所有零件在上升到焊接合金液化溫度之前，以最大的預(yù)熱溫度達(dá)到溫度平衡。這個(gè)預(yù)熱有時(shí)叫作“駐留時(shí)間”或“保溫時(shí)間”。群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 在焊接點(diǎn)形成之后，裝配必須從液化溫度冷卻超過150C到室溫。同樣，這必須一預(yù)先確定的速度來完成，以避免溫度沖擊。穩(wěn)定的降溫將給足夠的時(shí)間讓熔化的焊錫固化。這也將避免由于元件與PCB之間的溫度膨脹系數(shù)(CTE)不同所

19、產(chǎn)生的力對新形成的焊接點(diǎn)損壞。群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 經(jīng)典印刷電路板(PCB)的溫度曲線(profile)作圖，涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數(shù)據(jù)記錄曲線儀上，并把整個(gè)裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個(gè)主要的目的：1) 為給定的PCB裝配確定正確的工藝設(shè)定，2) 檢驗(yàn)工藝的連續(xù)性，以保證可重復(fù)的結(jié)果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的實(shí)際溫度(溫度曲線)，可以檢驗(yàn)和/或糾正爐的設(shè)定，以達(dá)到最終產(chǎn)品的最佳品質(zhì)。經(jīng)典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳的、持續(xù)的質(zhì)量，實(shí)際上降低PCB的報(bào)廢率，提高PCB的生產(chǎn)率和

20、合格率，并且改善整體的獲利能力?；亓鞴に嚮亓鞴に囋诨亓鞴に囘^程中，在爐子內(nèi)的加熱將裝配帶到適當(dāng)?shù)暮附訙囟?，而不損傷產(chǎn)品。為了檢驗(yàn)回流焊接工藝過程，人們使用一個(gè)作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲線是每個(gè)傳感器在經(jīng)過加熱過程時(shí)的時(shí)間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀察這條曲線，你可以視覺上準(zhǔn)確地看出多少能量施加在產(chǎn)品上，能量施加哪里。溫度曲線允許操作員作適當(dāng)?shù)母淖?，以?yōu)化回流工藝過程?；亓骱附庸に嚨慕?jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 在產(chǎn)品的加熱期間，許多因素可能影響裝配的品質(zhì)。最初的升溫是當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入爐子時(shí)的一個(gè)快速的

21、溫度上升。目的是要將錫膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔點(diǎn)之下 - 對于共晶焊錫為183C，保溫時(shí)間在3090秒之間?；亓骱附庸に嚨慕?jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 一旦錫膏在熔點(diǎn)之上，裝配進(jìn)入回流區(qū)，通常叫做液態(tài)以上時(shí)間(TAL, time above liquidous)?；亓鲄^(qū)時(shí)爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段，因?yàn)檠b配上的溫度梯度必須最小，TAL必須保持在錫膏制造商所規(guī)定的參數(shù)之內(nèi)。產(chǎn)品的峰值溫度也是在這個(gè)階段達(dá)到的 - 裝配達(dá)到爐內(nèi)的最高溫度?；亓骱附庸に嚨慕?jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫度曲線，它們通常叫做保溫型(soak)和帳篷型(tent)溫度曲線。在保溫型曲線中，如前面所講到的，裝配在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線是一個(gè)連續(xù)的溫度上升，從裝配進(jìn)入爐子開始，直到裝配達(dá)到所希望的峰值溫度?；亓骱附庸に嚨慕?jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 典