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SMT回流焊溫度曲線超詳細講解(上)
1、理解錫膏的回流過程
2、怎樣設定錫膏回流溫度曲線
3、得益于升溫到回流的回流溫度曲線
4、群焊的溫度曲線
5、回流焊接工藝的經典PCB溫度曲線
理解錫膏的回流過程
當錫膏至于一個加熱的環(huán)境中,錫膏回流分為五個階段
1.首先,用于達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,一些元件對內部應力比較敏感,如果元件外部溫度上升太快,會造成斷裂。
2.助焊劑活躍,化學清洗行動開始,水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會發(fā)生同樣的清洗行動,只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學上的錫焊點要求“清潔”的表面。
3.當溫度繼續(xù)上升,焊錫顆粒首先單獨熔化,并開始液化和表面吸錫的“燈草”過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋,并開始形成錫焊點。
4.這個階段最為重要,當單個的焊錫顆粒全部熔化后,結合一起形成液態(tài)錫,這時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,即造成錫點開路。
5.冷卻階段,如果冷卻快,錫點強度會稍微大一點,但不可以太快而引起元件內部的溫度應力。
回流焊接要求總結:
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部應力,造成斷裂痕可靠性問題。其次,助焊劑活躍階段必須有適當的時間和溫度,允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時完成。
時間溫度曲線中焊錫熔化的階段是最重要的,必須充分地讓焊錫顆粒完全熔化,液化形成冶金焊接,剩余溶劑和助焊劑殘余的蒸發(fā),形成焊腳表面。此階段如果太熱或太長,可能對元件和PCB造成傷害。錫膏回流溫度曲線的設定,最好是根據錫膏供應商提供的數據進行,同時把握元件內部溫度應力變化原則,即加熱溫升速度小于每秒3° C,和冷卻溫降速度小于5° C。
怎樣設定錫膏回流溫度曲線
理想的曲線由四個部分或區(qū)間組成,前面三個區(qū)加熱、最后一個區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多,越能使溫度曲線的輪廓達到更準確和接近設定。大多數錫膏都能用四個基本溫區(qū)成功回流。
預熱區(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。在這個區(qū),產品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續(xù)上升,溫度升得太快會引起某些缺陷,如陶瓷電容的細微裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,沒有足夠的時間使PCB達到活性溫度。爐的預熱區(qū)一般占整個加熱通道長度的25~33%。
活性區(qū),有時叫做干燥或浸濕區(qū),這個區(qū)一般占加熱通道的33~50%,有兩個功用,第一是,將PCB在相當穩(wěn)定的溫度下感溫,允許不同質量的元件在溫度上同質,減少它們的相當溫差。第二個功能是,允許助焊劑活性化,揮發(fā)性的物質從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120~150°C。
回流區(qū),有時叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個區(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?;钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c溫度低一點,而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度范圍是205~230°C,這個區(qū)的溫度設定太高會使其溫升斜率超過每秒2~5°C,或達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。
理想的冷卻區(qū)曲線應該是和回流區(qū)曲線成鏡像關系。越是靠近這種鏡像關系,焊點達到固態(tài)的結構越緊密,得到焊接點的質量越高,結合完整性越好。
作溫度曲線的第一個考慮參數是傳輸帶的速度設定,該設定將決定PCB在加熱通道所花的時間。典型的錫膏制造廠參數要求3~4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間,即為準確的傳輸帶速度,例如,當錫膏要求四分鐘的加熱時間,使用六英尺加熱通道長度,計算為:6 英尺 ÷ 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。
接下來必須決定各個區(qū)的溫度設定,重要的是要了解實際的區(qū)間溫度不一定就是該區(qū)的顯示溫度。顯示溫度只是代表區(qū)內熱敏電偶的溫度,如果熱電偶越靠近加熱源,顯示的溫度將相對比區(qū)間溫度較高,熱電偶越靠近PCB的直接通道,顯示的溫度將越能反應區(qū)間溫度。
怎樣設定錫膏回流溫度曲線
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,則同下面的圖形進行比較。選擇與實際圖形形狀最相協(xié)調的曲線。文章原創(chuàng):SMT頂級人脈圈
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