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        回流焊工藝

        回流焊原理及溫度曲線

        發布時間:2017-03-13  新聞來源:

        要想提高回流焊接質量必須要了解回流焊的原理和溫度曲線,回流焊的質量很大的原因與回流焊溫度曲線有關,下面廣晟德回流焊詳細給大介紹下回流焊原理及溫度曲線。

        回流焊設備

        回流焊設備



        一、回流焊原理講解


        回流焊英文名Reflow是通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料,實現表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤間機械與電氣連接的軟釬焊。它是把貼片元件安裝好的線路板送入回流焊焊膛內,經過高溫把用來焊接貼片元件的錫膏通過高溫熱風形成回流溫度變化的工藝熔融,讓貼片元件與線路板上的焊盤結合,然后冷卻在一起。所以叫"回流焊"是因為氣體在焊機內循環流動產生高溫達到焊接目的。

        回流焊溫度曲線

        回流焊溫度曲線


        A.當PCB進入升溫區時,焊膏中的溶劑、氣體蒸發掉,同時,焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳,焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離。


        B.PCB進入保溫區時,使PCB和元器件得到充分的預熱,以防PCB突然進入焊接高溫區而損壞PCB和元器件。


        C.當PCB進入焊接區時,溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態,液態焊錫對PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點。


        D.PCB進入冷卻區,使焊點凝固此;時完成了回流焊。


        二、回流焊溫度曲線講解


        回流焊溫度曲線是指SMA通過回爐時,SMA上某點的溫度隨時間變化的曲線。溫度曲線提供了種直觀的方法,來分析某個元件在整個回流焊過程中的溫度變化情況。這對于獲得最佳的可焊性,避免由于超溫而對元件造成損壞,以及保證焊接質量都非常有用。




        回流焊溫度曲線

        回流焊溫度曲線


        1、回流焊溫度曲線設置依據

        a、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; 
        b、根據PCB的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小等; 
        c、根據表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有BGA、CSP等特殊元器件進行設置。 
        d、根據設備的具體情況,例如: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。


        2、回流焊溫度曲線的設置

        a、回流焊預熱階段溫度曲線的設置: 
        預熱是指為了使錫水活性化為目的和為了避免浸錫時進行急劇高溫加熱引起部品不具合為目的所進行的加熱行為。 預熱溫度:依使用錫膏的種類及廠商推薦的條件設定。般設定在80~160℃范圍內使其慢慢升溫(佳曲線);而對于傳統曲線恒溫區在140~160℃間,注意溫度高則氧化速度會加快很多(在高溫區會線性增大,在150℃左右的預熱溫度下,氧化速度是常溫下的數倍,銅板溫度與氧化速度的關系見附圖)預熱溫度太低則助焊劑活性化不充分。 ?預熱時間視PCB板上熱容量大的部品、PCB面積、PCB厚度以及所用錫膏性能而定。般在80~160℃預熱段內時間為60~120sec,由此有效除去焊膏中易揮發的溶劑,減少對元件的熱沖擊,同時使助焊劑充分活化,并且使溫度差變得較小。 ?預熱段溫度上升率:就加熱階段而言,溫度范圍在室溫與溶點溫度間慢的上升率可望減少大部分的缺陷。對佳曲線而言推薦以0.5~1℃/sec的慢上升率,對傳統曲線而言要求在3~4℃/sec以下進行升溫較好。

        b、回流焊在恒溫階段的溫度曲線設置
        回流焊的恒溫階段是指溫度從120度~150度升焊膏熔點的區域。保溫段的主要目的是使SMA內各元件的溫度趨於穩定,盡量減少溫差。在這個區域裏給予足夠的時間使較大元件的溫度趕上較小元件,并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發。到保溫段結束,焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去,整個電路板的溫度達到平衡。應注意的是SMA上所有元件在這段結束時應具有相同的溫度,否則進入到回流段將會因為各部分溫度不均產生各種不良焊接現象。

        c、回流焊在回流階段的溫度曲線設置: 
        回流曲線的峰值溫度通常是由焊錫的熔點溫度、組裝基板和元件的耐熱溫度決定的。般小峰值溫度大約在焊錫熔點以上30℃左右(對于目前Sn63 - pb焊錫,183℃熔融點,則低峰值溫度約210℃左右)。峰值溫度過低就易產生冷接點及潤濕不夠,熔融不足而致生半田, 般高溫度約235℃,過高則環氧樹脂基板和塑膠部分焦化和脫層易發生,再者超額的共界金屬化合物將形成,并導致脆的焊接點(焊接強度影響)。 ?超過焊錫溶點以上的時間:由于共界金屬化合物形成率、焊錫內鹽基金屬的分解率等因素,其產生及濾出不僅與溫度成正比,且與超過焊錫溶點溫度以上的時間成正比,為減少共界金屬化合物的產生及濾出則超過熔點溫度以上的時間必須減少,一般設定在45~90秒間,此時間限制需要使用個快速溫升率,從熔點溫度快速上升到峰值溫度,同時考慮元件承受熱應力因素,上升率須介于2.5~3.5℃/see間,且大改變率不可超過4℃/sec。

        d、回流焊在冷卻階段的溫度曲線設置: 
        高于焊錫熔點溫度以上的慢冷卻率將導致過量共界金屬化合物產生,以及在焊接點處易發生大的晶粒結構,使焊接點強度變低,此現象般發生在熔點溫度和低于熔點溫度點的溫度范圍內??焖倮鋮s將導致元件和基板間太高的溫度梯度,產生熱膨脹的不匹配,導致焊接點與焊盤的分裂及基板的變形,一般情況下可容許的大冷卻率是由元件對熱沖擊的容忍度決定的。綜合以上因素,冷卻區降溫速率一般在4℃/S左右,冷卻75℃即可。


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