SMT回流焊溫度曲線設(shè)定技術(shù)講解

在SMT生產(chǎn)流程中，回流爐參數(shù)設(shè)置的好壞是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，通過溫度曲線，可以為回流爐參數(shù)的設(shè)置提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)，在大多數(shù)情況下，溫度的分布受組裝電路板的特性、焊膏特性和所用回流爐能力的影響。

一、初步爐溫設(shè)定：

1、 看錫膏類型，有鉛還是無鉛?還要考慮錫膏特性，焊膏是由合金粉末、糊狀助焊劑均勻混和而成的膏體。焊膏中的助焊劑 (點(diǎn)擊助焊劑的特性)主要由溶劑、松香或合成樹脂、活性劑及抗垂流劑四類原物質(zhì)構(gòu)成。溶劑決定了焊膏所需的干燥時(shí)間，為了增加焊膏的粘度使之具備良好流變性加入了合成樹脂或松香，活性劑是用來除去合金所產(chǎn)生的氧化物以清潔板面焊盤，抗垂流劑的加入有助于合金粉末在焊膏中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，避免沉降現(xiàn)象。

衡量焊膏品質(zhì)的因素很多，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)重點(diǎn)考慮以下的焊膏特性。

(1)根據(jù)電路板表面清潔度的要求決定焊膏的活性與合金含量;

(2)根據(jù)印刷設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境決定焊膏的粘度、流變性及崩塌特性;

(3)根據(jù)工藝要求及元件所能承受的溫度決定焊膏的熔點(diǎn);

(4)根據(jù)焊盤的最小腳間距決定焊膏合金粉末的顆粒大小。

2、 看PCB板厚度是多少?此時(shí)結(jié)合以上1、2點(diǎn)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)就有個(gè)初步的爐溫了;

3、 再看PCB板材，具體細(xì)致設(shè)定一下回流區(qū)的爐溫;

4、 再看PCB板上的各種元器件，考慮元件大小的不同、特殊元件、廠家要求的特殊元件等方面，再仔細(xì)設(shè)定一下爐溫;

5、 還的考慮一下爐子的加熱效率，因?yàn)楫?dāng)今匯流爐有很多種，其加熱效率是各個(gè)不一樣的，所以這一點(diǎn)不應(yīng)忽視掉;

結(jié)合以上5方面，就可以設(shè)定出初步的爐溫了。

二、爐溫的詳細(xì)設(shè)定：

1、溫度曲線的測(cè)量：

使用溫度曲線測(cè)量?jī)x是獲得和建立可適用溫度曲線的最佳方法，測(cè)量時(shí)必須使用已完全裝配過的電 路 板，在電路板上仔細(xì)選擇幾個(gè)點(diǎn)，選擇的點(diǎn)在熱容、熱傳導(dǎo)及熱吸收方面可能最有代表性(最大或最小)，將測(cè)溫傳感器頭用高溫膠帶粘附或用高溫焊料焊接在選定的測(cè)量點(diǎn)上，然后將電路板送入回流爐中，通過測(cè)量?jī)x提供的接口由計(jì)算機(jī)讀取溫度曲線，較為先進(jìn)的測(cè)量?jī)x可隨電路板一起送入回流爐中，測(cè)量?jī)x可將溫度曲線存儲(chǔ)在機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器中，在測(cè)量結(jié)束后由計(jì)算機(jī)或打印機(jī)讀出。

2、溫度曲線的分段簡(jiǎn)析最后得出合格的爐溫曲線：

對(duì)任何焊膏來說并沒有唯一的溫度曲線，產(chǎn)品所提供的信息僅僅是工作步驟的指南，一種焊膏的溫度曲線必須綜合考慮焊膏、完全裝配過的電路板和設(shè)備等因素，良好的溫度曲線是不容易獲得的，必須經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能獲得較為滿意的結(jié)果。

爐溫曲線一般分成四段：a、快速加熱段(即預(yù)熱段)，b、保溫段，c、焊接回流段，d、冷卻段，并從冷卻段向前反方向進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

(1)冷卻段

這一段焊膏中的鉛錫粉末已經(jīng)熔化并充分潤(rùn)濕被焊接表面，快速度地冷卻會(huì)得到明亮的焊點(diǎn)并有好的外形及低的接觸角度，緩慢冷卻會(huì)使板材溶于焊錫中，而生成灰暗和毛糙的焊點(diǎn)，并可能引起沾錫不良和減弱焊點(diǎn)結(jié)合力。

(2)焊接段

這一段把電路板帶入鉛錫粉末熔點(diǎn)之上，讓鉛錫粉末微粒結(jié)合成一個(gè)錫球并讓被焊金屬表面充分潤(rùn)濕。結(jié)合和潤(rùn)濕是在助焊劑幫助下進(jìn)行的，溫度越高助焊劑效率越高，粘度及表面張力則隨溫度的升高而下降，這促使焊錫更快地濕潤(rùn)。但過高的溫度可能使板子承受熱損傷，并可能引起鉛錫粉末再氧化加速、焊膏殘留物燒焦、板子變色、元件失去功能等問題，而過低的溫度會(huì)使助焊劑效率低下，可能使鉛錫粉末處于非焊接狀態(tài)而增加生焊、虛焊發(fā)生的機(jī)率，因此應(yīng)找到理想的峰值與時(shí)間的最佳結(jié)合，一般應(yīng)使曲線的尖端區(qū)覆蓋面積最小。達(dá)到峰值溫度的持續(xù)時(shí)間為3-5秒，超過合金熔點(diǎn)溫度的持續(xù)時(shí)間維持在20-30秒之間。

(3)保溫段 溶劑的沸點(diǎn)在125-150℃之間，從保溫段開始溶劑將不斷蒸發(fā)，樹脂或松香在70-100℃開始軟化和流動(dòng)，一旦熔化，樹脂或松香能在被焊表面迅速擴(kuò)散，溶解于其中的活性劑隨之流動(dòng)并與鉛錫粉末的表面氧化物進(jìn)行反應(yīng)，以確保鉛錫粉末在焊接段熔焊時(shí)是清潔的。保溫段的更主要目的是保證電路板上的全部元件在進(jìn)入焊接段之前達(dá)到相同的溫度，電路板上的元件吸熱能力通常有很大差別，有時(shí)需延長(zhǎng)保溫周期，但是太長(zhǎng)的保溫周期可能導(dǎo)致助焊劑的喪失，以致在熔焊區(qū)無法充分的結(jié)合與潤(rùn)濕，減弱焊膏的上錫能力，太快的溫度上升速率會(huì)導(dǎo)致溶劑的快速氣化，可能引起吹孔、錫珠等缺陷，而過短的保溫周期又無法使活性劑充分發(fā)揮功效，也可能造成整個(gè)電路板預(yù)熱溫度不到，建議在100-160℃之間,上升的速率低于每秒2度，并在150℃左右有一個(gè)0.5-1分鐘左右的平臺(tái)有助于把焊接段的尖端區(qū)域降低到最小。

(4)加速加熱段

該段的目的是把室溫的電路板盡快加熱，但快速的加熱不能快到板子或零件的損壞及導(dǎo)致助焊劑中溶劑的喪失，通常的加熱速率為1-3℃/秒。

在實(shí)際生產(chǎn)中，并不能要求所選擇每一點(diǎn)的曲線均達(dá)到較為理想的情況，有時(shí)由于元件密度、所承受的最高溫度的不同及熱特性的具大差異或由于板材的不同及回流爐能力的限制，會(huì)導(dǎo)致有些點(diǎn)的溫度曲線無法滿足要求，這時(shí)必須綜合各元件對(duì)整個(gè)電路板功能的影響而選擇最為有利的回流參數(shù)。

4 回流焊接缺陷與不良溫度曲線的關(guān)系

以下表2僅列出不良溫度曲線所引起的回流焊接缺陷，其它影響回流焊接質(zhì)量的因素還包括絲印質(zhì)量的優(yōu)劣、貼片的準(zhǔn)確性和壓力、焊膏的品質(zhì)及環(huán)境的控制等，本文不做闡述。

回流焊接的缺陷 溫度曲線的不良之處

吹孔

1、保溫段預(yù)熱溫度不足;

2、保溫段溫度上升速度過快。

焊點(diǎn)灰暗 冷卻段冷卻速度過緩。

不沾錫

1、焊接段熔焊溫度低;

2、保溫段保溫周期過長(zhǎng);

3、保溫段溫度過高。

焊后斷開 保溫段保溫周期短。

錫珠

1、保溫段溫度上升速度過快;

2、保溫段溫度低;

3、保溫周期短。

空洞

1、保溫段溫度低;

2、保溫周期短。

生焊

1、焊接段熔焊溫度低;

2、焊接段熔焊周期短。

板面或元件變色

1、焊接段熔焊溫度過高;

2、焊接段熔焊周期太長(zhǎng)。