PCB電路板回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線

1、PCB電路板回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線本文介紹對于回流焊接工藝的經(jīng)典的PCB溫度曲線作圖方法，分析了兩種最常見的回流焊接溫度曲線類型：保溫型和帳篷型.。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，并把整個裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個主要的目的：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)過的實際溫度(溫度曲線)，可以檢驗和/或糾正爐的設(shè)定，以達到最終產(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、

2、持續(xù)的質(zhì)量，實際上降低PCB的報廢率，提高PCB的生產(chǎn)率和合格率，并且改善整體的獲利能力?；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)暮附訙囟龋粨p傷產(chǎn)品。為了檢驗回流焊接工藝過程，人們使用一個作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲線是每個傳感器在經(jīng)過加熱過程時的時間與溫度的可視數(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。一個典型的溫度曲線包含幾個不同的階段-初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值；(spiketoreflow)、回流(reflow)和產(chǎn)品的冷卻(coo

3、ling)。作為一般原則，所希望的溫度坡度是在24C范圍內(nèi)，以防止由于加熱或冷卻太快對板和/或元件所造成的損害。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)品進入爐子時的一個快速的溫度上升。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之下-對于共晶焊錫為183C，保溫時間在3090秒之間。保溫區(qū)有兩個用途：1)將板、元件和材料帶到一個均勻的溫度，接近錫膏的熔點，允許較容易地轉(zhuǎn)變到回流區(qū)，2)激化裝配上的助焊劑。在保溫溫度，激化的助焊劑開始清除焊盤與引腳的氧化物的過程，留下焊錫可以附著的清潔表面。向回流形成峰值溫度是另一個轉(zhuǎn)變，在此期間

4、，裝配的溫度上升到焊錫熔點之上，錫膏變成液態(tài)。一旦錫膏在熔點之上，裝配進入回流區(qū)，通常叫做液態(tài)以上時間(TAL,timeaboveliquidous)?；亓鲄^(qū)時爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段，因為裝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階段達到的-裝配達到爐內(nèi)的最高溫度。必須小心的是，不要超過板上任何溫度敏感元件的最高溫度和加熱速率。例如，一個典型的鉭電容具有的最高溫度為230。理想地，裝配上所有的點應(yīng)該同時、同速率達到相同的峰值溫度，以保證所有零件在爐內(nèi)經(jīng)歷相同的環(huán)境。在回流區(qū)之后，產(chǎn)品冷卻，固化焊點，將裝配為后面的工序準(zhǔn)備?？刂评鋮s速度也是關(guān)鍵的，冷

5、卻太快可能損壞裝配，冷卻太慢將增加TAL，可能造成脆弱的焊點。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(圖一)，如前面所講到的，裝配在一段時間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線(圖二)是一個連續(xù)的溫度上升，從裝配進入爐子開始，直到裝配達到所希望的峰值溫度。圖一、典型的保溫型溫度曲線圖二、典型的帳篷型溫度曲線所希望的溫度曲線將基于裝配制造中使用的錫膏類型而不同。取決于錫膏化學(xué)組成，制造商將建議最佳的溫度曲線，以達到最高的性能。溫度曲線的信息可以通過聯(lián)系錫膏制造商得到。最常見的配方類型包括水溶性(OA)、松香適度激化型(R

6、MA,rosinmildlyactivated)和免洗型。工凝川錫膏。溫度曲線的機制經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)元件一個經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)由以下元件組成：數(shù)據(jù)收集曲線儀，它從爐子中間經(jīng)過，從PCB收集溫度信息。熱電偶，它附著在PCB上的關(guān)鍵元件，然后連接到隨行的曲線儀上。隔熱保護，它保護曲線儀被爐子加熱。軟件程序，它允許收集到的數(shù)據(jù)以一個格式觀看，迅速確定焊接結(jié)果和/或在失控惡劣影響最終PCB產(chǎn)品之前找到失控的趨勢。熱電偶(Thermalcouples)在電子工業(yè)中最常使用的是K型熱電偶。有各種技術(shù)將熱電偶附著于PCB的元件上。使用的方法決定于正在處理的PCB類型，以及使用者的偏愛。熱電偶附

7、著高溫焊錫，它提供很強的連接到PCB。這個方法通常用于可以為作曲線和檢驗工藝而犧牲一塊專門的參考板的運作。應(yīng)該注意的是保證最小的錫量，以避免影響曲線。膠劑，可用來將熱電偶固定在PCB上。膠劑的使用通常得到熱電偶對裝配的剛性物理連接。缺點包括膠劑可能在加熱過程中失效的可能性、作完曲線后取下時在裝配上留下殘留物。還有，應(yīng)該注意使用最小的膠量，因為增加熱質(zhì)量可能影響溫度曲線的結(jié)果。開普頓（K叩ton）或鋁膠帶，它最容易使用，但是最不可靠的固定方法。使用膠帶作溫度曲線經(jīng)常顯示很參差不齊的曲線，因為熱電偶連接點在加熱期間從接觸表面提起。容易使用和不留下影響裝配的殘留物，使得開普頓或鋁膠帶成為一個受歡迎的

8、方法。壓力型熱電偶，夾持在線路板的邊緣，使用彈力將熱電偶連接點牢固地接觸固定到正在作溫度曲線的裝配上。壓力探頭快速、容易地使用，對PCB沒有破壞性。熱電偶的放置因為一個裝配的外邊緣和角上比中心加熱更快，較大熱質(zhì)量的元件比較小熱質(zhì)量的元件加熱滿，所以至少推薦使用四個熱電偶的放置位置。一個熱電偶放在裝配的邊緣或角上，一個在小元件上，另一個在板的中心，第四個在較大質(zhì)量的元件上。另外還可以增加熱電偶在板上其它感興趣的零件上，或者溫度沖擊或溫度損傷最危險的元件上。讀出與評估溫度曲線數(shù)據(jù)錫膏制造商一般對其錫膏配方專門有推薦的溫度曲線。應(yīng)該使用制造商的推薦來確定一個特定工藝的最佳曲線，與實際的裝配結(jié)果進行比

9、較。然后可能采取步驟來改變機器設(shè)定，以達到特殊裝配的最佳結(jié)果（圖三）。圖三、典型的PCB回流溫度曲線對于PCB裝配制造商，現(xiàn)在有新的工具，它使得為錫膏和回流爐的特定結(jié)合設(shè)計目標(biāo)曲線來得容易。一旦設(shè)計好以后，這個目標(biāo)曲線可以由機器操作員機遇這個專門的PCB裝配簡單地調(diào)用，自動地在回流焊接爐上運行。何時作溫度曲線當(dāng)開始一個新的裝配時，作溫度曲線是特別有用的。必須決定爐的設(shè)定，為高品質(zhì)的結(jié)果優(yōu)化工藝。作為一個診斷工具，曲線儀在幫助確定合格率差和/或返工高的過程中是無價的。作溫度曲線可以發(fā)現(xiàn)不適當(dāng)?shù)臓t子設(shè)定，或者保證對于裝配這些設(shè)定是適當(dāng)?shù)?。許多公司或工廠在標(biāo)準(zhǔn)參考板上作溫度曲線，或者每天使用機器的品

10、質(zhì)管理曲線儀。一些工廠在每個班次的開始作溫度曲線，以檢驗爐子的運行，在問題發(fā)生前避免潛在的問題。這些溫度曲線可以作為一個硬拷貝或通過電子格式存儲起來，并且可用作ISO計劃的一部分，或者用來進行對整個時間上機器性能的統(tǒng)計過程控制(SPC,statisticalprocesscontrol)的操作。用于作溫度曲線的裝配應(yīng)該小心處理。該裝配可能由于處理不當(dāng)或者重復(fù)暴露在回流溫度之下而降級。作曲線的板可能隨時間過去而脫層，熱電偶的附著可能松動，這一點應(yīng)該預(yù)計到，并且在每一次運行產(chǎn)生損害之前應(yīng)該檢查作曲線的設(shè)備。關(guān)鍵是要保證測量設(shè)備能夠得到精確的結(jié)果。經(jīng)典PCB溫度曲線與機器的品質(zhì)管理曲線雖然溫度曲線的最普遍類型涉及使用一個運行的曲線儀和熱電偶，來監(jiān)測PCB元件的溫度，作溫度曲線也用來保證回流焊接爐以最佳的設(shè)定連續(xù)地工作運行?，F(xiàn)有各種內(nèi)置的機器溫度曲線儀，提供對關(guān)鍵回流爐參數(shù)的日常檢測，包括空氣溫度、熱流與傳送帶速度。這些儀器也提供機會，在失控因素影響最終PCB裝配質(zhì)量之前，迅速找到任何失控趨勢?？偨Y(jié)做溫度曲線是PCB裝配中的一個關(guān)鍵元素，它用來決定過程機器的設(shè)定和確認工藝的連續(xù)性。沒有可測量的結(jié)果，對回流工藝的控制是有限的