一,、什么是回流焊溫度曲線
回流焊溫度曲線是指貼片元件通過回流焊爐時,,元件上某一引腳上的溫度隨時間變化的曲線。溫度曲線是施加于裝配元件上的溫度對時間的函數(shù),,即Y=F(T),,其中Y表示溫度,T表示時間,,體現(xiàn)為回流過程中印刷線路板上某一給定點(diǎn)的溫度隨時間變化的一條曲線,。溫度曲線又可分為RSS曲線和RTS曲線。
1,、RSS型回流焊溫度曲線
RSS型回流焊溫度曲線是一種由升溫,、保溫、回流,、冷卻四個溫度區(qū)間組成的溫度曲線,。其每個溫度區(qū)間在整個回流焊接過程中扮演著不同的角色。升溫區(qū):通過緩慢加熱的方式使印刷線路板從室溫加熱至135-170℃(SN63/PB37),,升溫速度一般在1-3℃/S,。保溫區(qū):通過保持相對穩(wěn)定的溫度使錫膏內(nèi)的助焊劑發(fā)揮作用并適當(dāng)散發(fā)?;亓鲄^(qū):爐內(nèi)的溫度達(dá)到最高點(diǎn),,使錫膏液化,印刷線路板的焊盤和元器件的焊極之間形成合金,,完成焊接過程,。冷卻區(qū):對完成焊接的印刷線路板進(jìn)行降溫。
2,、RTS型回流焊溫度曲線
RTS型回流焊溫度曲線是一種從升溫至回流的溫度曲線,。可分為升溫區(qū)和冷卻區(qū),。升溫區(qū):占整個回流焊接過程的2/3,,速度平緩一般為0.5-1.5℃/S。使印刷線路板的溫度從室溫升至峰值溫度,。冷卻區(qū):對完成焊接的印刷線路板進(jìn)行降溫,。
3,、RSS型回流焊溫度曲線與RTS型回流焊溫度曲線的比較
RSS型回流焊溫度曲線:重視溫度與時間的結(jié)合,曲線的區(qū)間劃分祥細(xì),,生產(chǎn)效率高,,適應(yīng)能力一般。適用于印刷線路板尺寸偏小,,板上元器件體積較小,、種類較少的產(chǎn)品。
RTS型回流焊溫度曲線:重視升溫速率,,曲線的區(qū)間劃分模糊,,生產(chǎn)效率不高,適應(yīng)能力強(qiáng),。適用于印刷線路板尺寸較大,,板上元器件體積較大、種類較多的產(chǎn)品,。
二,、回流焊爐溫曲線怎么看
回流焊溫度曲線圖其實(shí)就是根據(jù)當(dāng)前爐子溫度和速度設(shè)定,產(chǎn)品從爐子入口經(jīng)過爐內(nèi)到出口的整個焊接工藝過程,,但爐子本身無法測試告知整個工藝過程和結(jié)果,,只是對爐子進(jìn)行加熱,為了將抽象的文字?jǐn)⑹龊喕癁橐锥姆奖銏D標(biāo)起見,,利用簡單直角坐標(biāo)的縱軸表達(dá)溫度,,橫軸表達(dá)時間(秒數(shù)),描繪出組裝PCB板隨輸送帶按設(shè)定速度(例如0.9m/min)行走,,過程中溫度起伏變化(熱量增加或減少)的曲線,,即稱為回焊曲線。
回流焊爐溫區(qū)的工作原理就是當(dāng)組裝PCB板在金屬網(wǎng)式或雙軌式輸送帶上,,通過回焊爐各溫區(qū)段的熱冷行程(例如8熱2冷大型機(jī),,總長5-6m的鉛回焊爐),以達(dá)到錫膏熔融及冷卻愈合成為焊點(diǎn)的目的,,其主要溫度變化可分為四部分:
1,、回流焊爐起步預(yù)熱段指前兩段爐區(qū),從室溫起步到達(dá)110-120℃鞍而言(例如10段機(jī)1-2溫區(qū)),。
2、回流焊爐的升溫(恒溫)吸熱段指回流焊爐曲線緩升而較平坦的鞍部(例如10段回流焊爐3-6段而言,,時間60-90秒),,鞍尾溫度150-170℃。希望能達(dá)到電路板與零組件的內(nèi)外均溫,,并趕走溶劑避免濺錫目的,。
3,、回流焊爐峰溫強(qiáng)熱段(回流焊爐的熔融區(qū))可將PCB板面溫度迅速(3℃/秒)沖高到235-245℃間,以達(dá)到錫膏熔焊的目的,;此段耗時以不超過20秒為宜(例如10段回流焊爐7-8兩段),。
4、回流焊爐的快速冷卻段后再快速降溫(3-5℃/秒)使回流焊接點(diǎn)能瞬間固化形成焊點(diǎn),,如此將可減少焊點(diǎn)表面粗糙與微裂,,且老化強(qiáng)度也會更好(例如10段回流焊爐9-10段)。
回流焊爐溫度曲線是經(jīng)由移動式電子測溫儀與紀(jì)錄器(Profiler or Datalogger)所繪制,,此儀器可引出數(shù)條K Type感熱導(dǎo)線,,并連接到數(shù)枚感溫熔合頭,使逐固定在板面不同位置,,移動中執(zhí)行“邊走邊測”的動作,。實(shí)作時是走在前面,隨后牽引感溫儀通過全程而自動繪制多條曲線,。再自多條曲線中折衷選出中道不傷組件者,,做為正式產(chǎn)品試焊曲線,并在出爐完工板的品質(zhì)經(jīng)過認(rèn)可后,,即將該曲線存檔做為后續(xù)量產(chǎn)的作業(yè)根據(jù),。
三、回流焊爐溫曲線調(diào)整
1,、根據(jù)使用焊錫膏的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置,。不同金屬含量的焊錫膏有不同的溫度曲線,應(yīng)按照焊錫膏生產(chǎn)廠商提供的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置具體產(chǎn)品的回流焊溫度曲線,。
2,、根據(jù)PCB的材料、厚度,、是否多層板,、尺寸大小等。
3,、根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度,、元器件的大小以及有BGA、CSP等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置,。
4,、根據(jù)設(shè)備的具體情況,例如:加熱區(qū)的長度,、加熱源的材料,、回(再)流焊爐的構(gòu)造和熱傳導(dǎo)方式等因素進(jìn)行設(shè)置。
一般錫膏廠商的TDS(產(chǎn)品技術(shù)資料)都會包含推薦的爐溫曲線,這是我們設(shè)置參數(shù)的重要依據(jù),。然后再根據(jù)產(chǎn)品的復(fù)雜度,,如Bottom面只有Chip元件的爐溫,可以將制程界限適當(dāng)定義寬松一些,,而TOP面含有密集BGA或特殊芯片的產(chǎn)品,,須將爐溫制程界限的規(guī)格值進(jìn)行加嚴(yán)管控。
爐溫曲線調(diào)試中,,還需要滿足PCBA上元器件的封裝體耐溫要求,。元器件的封裝體耐溫要求可參考元件的Datasheet。另外,,PCB使用的板材,,PCB的厚度也是需考慮的因素,防止過爐后PCB變形量過大,。
在實(shí)際生產(chǎn)中,,對于Bottom面容易發(fā)生掉件的產(chǎn)品,生產(chǎn)TOP時,,回流區(qū)下爐溫設(shè)置比上爐溫設(shè)置低5~10,,能夠有效防止過爐時第一面元件掉件,。
一般而言,,一個比較好的溫度曲線設(shè)定應(yīng)該具備以下條件:
1,、smt電路板上最大熱容量處與最小熱容量處在預(yù)熱結(jié)東時溫度匯交,,也就是整板溫度達(dá)到熱平衡。
2,、整板上最高峰值溫度滿足元件耐熱要求,,最低峰值溫度符合焊點(diǎn)形成要求,。
3,、焊膏熔點(diǎn)上下20℃范圍內(nèi)升溫速度小于1.5℃s,。
4、BGA封裝體上最高溫度與最低溫度差小于5℃,,絕對不允許超過7℃,。注意,有些廠家聲稱小于2℃,,這往往意味著測點(diǎn)的固定存在問題,,已經(jīng)淹沒了溫差的實(shí)際情況。
5,、設(shè)定溫度與實(shí)際峰值溫度差原則上控制在35℃以內(nèi),,否則像BGA類元件,其本身的溫差太大,。
使最后的曲線圖盡可能地與所希望的圖形相吻合后,,把爐子的參數(shù)記錄或儲存起來以備后用,。