最新小型台式回流焊炉温度曲线设置指导

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设置回流焊温度曲线的方法

设置回流焊温度曲线的方法

一、回流温度曲线在生产中地位:回流焊接是在SMT工业组装基板上形成焊接点的主要方法,在SMT工艺中回流焊接是核心工艺。

因为表面组装PCB的设计,焊膏的印刷和元器件的贴装等产生的缺陷,最终都将集中表现在焊接中,而表面组装生产中所有工艺控制的目的都是为了获得良好的焊接质量,如果没有合理可行的回流焊接工艺,前面任何工艺控制都将失去意义。

而回流焊接工艺的表现形式主要为回流温度曲线,它是指PCB的表面组装器件上测试点处温度随时间变化的曲线。

因而回流温度曲线是决定焊接缺陷的重要因素。

因回流曲线不适当而影响的缺陷形式主要有:部品爆裂/破裂、翘件、锡粒、桥接、虚焊以及生半田、PCB脱层起泡等。

因此适当设计回流温度曲线可得到高的良品率及高的可靠度,对回流温度曲线的合理控制,在生产制程中有着举足轻重的作用。

二、回流温度曲线的一般技术要求及主要形式:1.回流温度曲线各环节的一般技术要求:一般而言,回流温度曲线可分为三个阶段:预热阶段、回流阶段、冷却阶段。

①预热阶段:预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。

•预热温度:依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。

一般设定在80~160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140~160℃间,注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大,在150℃左右的预热温度下,氧化速度是常温下的数倍,铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。

•预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。

一般在80~160℃预热段内时间为60~120sec,由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热冲击,同时使助焊剂充分活化,并且使温度差变得较小。

•预热段温度上升率:就加热阶段而言,温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。

对最佳曲线而言推荐以0.5~1℃/sec的慢上升率,对传统曲线而言要求在3~4℃/sec以下进行升温较好。

如何正确设定回流炉温度曲线

如何正确设定回流炉温度曲线

如何正确设定回流炉温度曲线前言红外回流焊是SMT大生产中重要的工艺环节,它是一种自动群焊过程,成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成,其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性,对于数字化的电子产品,产品的质量几乎就是焊接的质量。

做好回流焊,人们都知道关键是设定回流炉的炉温曲线,有关回流炉的炉温曲线,许多专业文章中均有报导,但面对一台新的红外回流炉,如何尽快设定回流炉温度曲线呢?这就需要我们首先对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有一个全面了解,对回流炉的结构,包括加热温区的数量、热风系统、加热器的尺寸及其控温精度、加热区的有效长度、冷却区特点、传送系统等应有一个全面认识,以及对焊接对象--表面贴装组件(SMA)尺寸、组件大小及其分布做到心中有数,不难看出,回流焊是SMT工艺中复杂而又关键的一环,它涉及到材料、设备、热传导、焊接等方面的知识。

本文将从分析典型的焊接温度曲线入手,较为详细地介绍如何正确设定回流炉温度曲线,并实际介绍BGA以及双面回流焊的温度曲线的设定。

理想的温度曲线图1 理想的温度曲线图1是中温锡膏(Sn63/Sn62)理想的红外回流温度曲线,它反映了SMA通过回流炉时,PCB上某一点的温度随时间变化的曲线,它能直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化,为获得最佳焊接效果提供了科学的依据,从事SMT焊接的工程技术人员,应对理想的温度曲线有一个基本的认识,该曲线由四个区间组成,即预热区、保温区/活性区、回流区、冷却区,前三个阶段为加热区,最后一阶段为冷却区,大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。

故红外回流炉均设有4-5个温度,以适应焊接的需要。

为了加深对理想的温度曲线的认识,现将各区的温度、停留时间以及焊锡膏在各区的变化情况,介绍如下:(1)预热区预热区通常指由室温升至150℃左右的区域。

在这个区域,SMA平稳升温,在预热区,焊膏中的部分溶剂能够及时挥发,元器件特别是IC器件缓缓升温,以适应以后的高温。

回流焊温度曲线测试操作指示

回流焊温度曲线测试操作指示

1.0目的用于指导回流焊温度曲线测试操作指示。

2.0适用范围:适用于苏州福莱盈电子有限公司3.0职责:无4.0作业内容4.1设定温度参数制程界限:4.1.1工程师根据锡膏型号、特殊元件规格、特殊测量位置、FPC制程以及客户的要求制定一个合理的温度曲线测试范围,包括:升温区、浸泡(保温)区、回流区、冷却区的具体参数及定义图一: KOKI S3X48-M500锡膏的参考回流曲线4.1.2预热区:通常是指由室温升温至150度左右的区域。

在此温区,升温速率不宜过快,一般不超过3度/秒。

以防止元器件应升温过快而造成基板变形或元件微裂等现象。

4.1.3浸泡(保温)区:通常是指由110度~190度左右的区域。

在此温区,助焊剂进一步挥发并帮助基板清楚氧化物,基板及元器件均达热平衡,为高温回流做准备。

此区一般持续时间问60~120秒。

4.1.4回流区:通常是指超过217度以上温度区域。

在此温区,焊膏很快熔化,迅速浸润焊接面,并与基板PAD形成新的合金焊接层,达到元件与PAD之间的良好焊接。

此区持续时间一般设定为:45~90秒。

最高温度一般不超过250度(除有特定要求外)。

4.1.5冷却区:该区为焊点迅速降温,将焊料凝固,使焊料晶格细化,提高焊接强度。

本区降温速率一般设置为-3~-1度/秒左右。

4.2测温板的制作4.2.1采用与生产料号一致的样品板作为测温板,制作测温板时,原则上应保留必要的具有代表性的测温元器件,以保证测试测量温度与实际生产温度保持一致。

4.2.2测温板与生产料号在无法保持一致情况下,经工程师验证认可,可使用与之同类型的测温板进行测量。

4.2.3测温点应该选择最具有代表性的区域及元件,比如最大及最小吸热量的元件,零件选取优先级(如Socket->Motor->大型BGA ->小型BGA->QFP或SOP->标准Chip)除此之外,还应选择介于两者之间的一个测温区。

如图:4.2.4一般测温点在每板上不得少于3个,有BGA或大型IC至少选取4个,基于特殊代表型元件为首选原则选取元件。

如何设定回流焊温度曲线

如何设定回流焊温度曲线

如何设定回流焊温度曲线如何设定回流焊温度曲线首先我们要了解回流焊的几个关键的地方及温度的分区情况及回流焊的种类.影响炉温的关键地方是:1:各温区的温度设定数值2:各加热马达的温差3:链条及网带的速度4:锡膏的成份5:PCB板的厚度及元件的大小和密度6:加热区的数量及回流焊的长度7:加热区的有效长度及泠却的特点等回流焊的分区情况:1:预热区(又名:升温区)2:恒温区(保温区/活性区)3:回流区4 :泠却区那么,如何正确的设定回流焊的温度曲线下面我们以有铅锡膏来做一个简单的分析(Sn/pb)一:预热区预热区通常指由室温升至150度左右的区域,在这个区域,SMA平稳升温,在预热区锡膏的部分溶剂能够及时的发挥。

元件特别是集成电路缓慢升温。

以适应以后的高温,但是由于SMA表面元件大小不一。

其温度有不均匀的现象。

在些温区升温的速度应控制在1-3度/S 如果升温太快的话,由于热应力的影响会导致陶瓷电容破裂/PCB变形/IC芯片损坏同时锡膏中的溶剂挥发太快,导致锡珠的产生,回流焊的预热区一般占加热信道长度的1/4—1/3 时间一般为60—120S二:恒温区所谓恒温意思就是要相对保持平衡。

在恒温区温度通常控制在150-170度的区域,此时锡膏处于融化前夕,锡膏中的挥发进一步被去除,活化剂开始激活,并有效的去除表面的氧化物,SMA表面温度受到热风对流的影响。

不同大小/不同元件的温度能够保持平衡。

板面的温差也接近最小数值,曲线状态接近水平,它也是评估回流焊工艺的一个窗口。

选择能够维持平坦活性温度曲线的炉子将提高SMA的焊接效果。

特别是防止立碑缺陷的产生。

通常恒温区的在炉子的加热信道占60—120/S的时间,若时间太长也会导致锡膏氧化问题。

导致锡珠增多,恒温渠温度过低时此时容易引起锡膏中溶剂得不到充分的挥发,当到回流区时锡膏中的溶剂受到高温容易引起激烈的挥发,其结果会导致飞珠的形成。

恒温区的梯度过大。

这意味着PCB的板面温度差过大,特别是靠近大元件四周的电阻/电容及电感两端受热不平衡,锡膏融化时有一个延迟故引起立碑缺陷。

回流焊温度与温度曲线设置规范

回流焊温度与温度曲线设置规范

回流焊温度与温度曲线设置规范
1目的
1.1指导技术人员正确设置温度
2 范围
2.1本司SMT技术人员适用
2.2本司回流焊适用
3 内容
3.1设定原则:根据锡膏、胶水供应商所提供有关锡膏、胶水的温度曲线图与性
能数据等资料作为参考,以实际生产产品不同适当设定各温区温度;
3.2设定温度依据测试温度为准,若不合格需做相应修改后再测试,直到合格为
止;
3.3无特殊要求下,本司回流焊温度曲线应符合如下条件:
3.3.1 无铅锡膏(一般以Sn96 /Ag3.5/Cu0.5、Sn96.5/ Ag3/ Cu0.5、、Sn96.5/
Ag3.5为准);
150℃-190℃之时间段为: 60ses-120ses
高于220℃之时间段为: 30 ses-90 ses;
峰值温度为:235℃~255℃
3.32胶水:130℃~155℃之间保持时间为:120 ses-180 ses
3.4我公司回流焊显示器实际温度与设置温度相差5℃以上(不含5℃)时为异常,
此时不可使用回流焊.
4 温度测试
4.1 每个班次需对运行中的回流炉进行一次温度测量确认,如有转线之机型重新设置温度曲线后需要再次测量温度达到合格。

炉温工艺曲线的设置方法

炉温工艺曲线的设置方法

如何设定出合格的炉温工艺曲线什么是回流焊:回流焊是英文Reflow是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料,实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

回流焊是将元器件焊接到PCB板材上,回流焊是专门针对SMD 表面贴装器件的。

回流焊是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接;之所以叫"回流焊"是因为气体在焊机内循环来回流动产生高温达到焊接目的。

(回流焊温度曲线图)“产品质量是生产出来的,不是检验出来,只有在生产过程中的每个环节,严格按照生产工艺和作业指导书要求进行,才能保证产品的质量。

電子廠SmT贴片焊接车间在SmT生产流程中,回流炉参数设置的好坏是影响焊接质量的关键,通过温度曲线,可以为回流炉参数的设置提供准确的理论依据,在大多数情况下,温度的分布受组装电路板的特性、焊膏特性和所用回流炉能力的影响。

如何正确的设定回流焊温度曲线:首先我们要了解回流焊的几个关键的地方及温度的分区情况及回流焊的种类.影响炉温的关键地方是:1:各温区的温度设定数值2:各加热马达的温差3:链条及网带的速度4:锡膏的成份5:PCB板的厚度及元件的大小和密度6:加热区的数量及回流焊的长度7:加热区的有效长度及泠却的特点等回流焊的分区情况:1:预热区(又名:升温区)2:恒温区(保温区/活性区)3:回流区4 :泠却区回流焊焊接影响工艺的因素:1.通常PLCC、QFP与一个分立片状元件相比热容量要大,焊接大面积元件就比小元件更困难些。

2.在回流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行回流焊的同时,也成为一个散热系统,此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同,边缘一般温度偏低,炉内除各温区温度要求不同外,同一载面的温度也差异。

3.产品装载量不同的影响。

回流焊的温度曲线的调整要考虑在空载,负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。

负载因子定义为: LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度,S=组装基板的间隔。

回流焊炉温设定

回流焊炉温设定

回流焊炉温设定
回流焊炉温设定是电子制造过程中非常重要的一环,它直接影响到焊接质量和产品的可靠性。

因此,正确的回流焊炉温设定是保证产品质量的关键。

回流焊炉温度的设定需要考虑多个因素,包括焊接材料、焊接面积、焊接时间等。

一般来说,焊接材料的熔点越高,需要的焊接温度就越高。

同时,焊接面积越大,需要的焊接温度也越高。

焊接时间也是影响焊接温度的因素之一,过长的焊接时间会导致焊接温度过高,从而影响产品的可靠性。

在回流焊炉温度设定时,需要根据实际情况进行调整。

一般来说,焊接温度应该在焊接材料的熔点以上10-20℃左右。

如果焊接温度过高,会导致焊接材料熔化过度,从而影响产品的可靠性。

如果焊接温度过低,会导致焊接不完全,从而影响产品的焊接质量。

除了焊接温度的设定,回流焊炉的加热速度和冷却速度也是影响焊接质量的重要因素。

加热速度过快会导致焊接温度不均匀,从而影响焊接质量。

冷却速度过快会导致焊接材料的热应力过大,从而影响产品的可靠性。

回流焊炉温设定是电子制造过程中非常重要的一环,需要根据实际情况进行调整。

正确的回流焊炉温设定可以保证产品的焊接质量和可靠性,从而提高产品的竞争力。

如何正确设定回流炉温度曲线

如何正确设定回流炉温度曲线

如何正确设定回流炉温度曲线正确设定回流炉温度曲线是获得优良焊接质量的关键张文典滕云枫南京熊猫电子股份有限公司前言红外回流焊是SMT大生产中重要的工艺环节,它是一种自动群焊过程,成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成,其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性,对于数字化的电子产品,产品的质量几乎就是焊接的质量。

做好回流焊,人们都知道关键是设定回流炉的炉温曲线,有关回流炉的炉温曲线,许多专业文章中均有报导,但面对一台新的红外回流炉,如何尽快设定回流炉温度曲线呢?这就需要我们首先对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有一个全面了解,对回流炉的结构,包括加热温区的数量、热风系统、加热器的尺寸及其控温精度、加热区的有效长度、冷却区特点、传送系统等应有一个全面认识,以及对焊接对象--表面贴装组件(SMA)尺寸、组件大小及其分布做到心中有数,不难看出,回流焊是SMT工艺中复杂而又关键的一环,它涉及到材料、设备、热传导、焊接等方面的知识。

本文将从分析典型的焊接温度曲线入手,较为详细地介绍如何正确设定回流炉温度曲线,并实际介绍BGA以及双面回流焊的温度曲线的设定。

理想的温度曲线图1是中温锡膏(Sn63/Sn62)理想的红外回流温度曲线,它反映了SMA通过回流炉时,PCB上某一点的温度随时间变化的曲线,它能直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化,为获得最佳焊接效果提供了科学的依据,从事SMT焊接的工程技术人员,应对理想的温度曲线有一个基本的认识,该曲线由四个区间组成,即预热区、保温区/活性区、回流区、冷却区,前三个阶段为加热区,最后一阶段为冷却区,大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。

故红外回流炉均设有4-5个温度,以适应焊接的需要。

图1 理想的温度曲线为了加深对理想的温度曲线的认识,现将各区的温度、停留时间以及焊锡膏在各区的变化情况,介绍如下:(1)预热区预热区通常指由室温升至150℃左右的区域。

回焊炉温度曲线设定方法

回焊炉温度曲线设定方法

回焊炉温度曲线设定方法(一)“正确的温度曲线将保证高质量的焊接锡点。

”约翰 . 希罗与约翰 . 马尔波尤夫( 美)在使用表面贴装组件的印刷电路板(PCB) 装配中,要得到优质的焊点,一条优化的回流温度曲线是最重要的因素之一。

温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数,当在笛卡尔平面作图时,回流过程中在任何给定的时间上,代表PCB 上一个特定点上的温度形成一条曲线。

几个参数影响曲线的形状,其中最关键的是传送带速度和每个区的温度设定。

带速决定机板暴露在每个区所设定的温度下的持续时间,增加持续时间可以允许更多时间使电路装配接近该区的温度设定。

每个区所花的持续时间总和决定总共的处理时间。

每个区的温度设定影响PCB 的温度上升速度,高温在PCB 与区的温度之间产生一个较大的温差。

增加区的设定温度允许机板更快地达到给定温度。

因此,必须作出一个图形来决定PCB 的温度曲线。

接下来是这个步骤的轮廓,用以产生和优化图形。

在开始作曲线步骤之前,需要下列设备和辅助工具:温度曲线仪、热电偶、将热电偶附着于PCB 的工具和锡膏参数表。

可从大多数主要的电子工具供货商买到温度曲线附件工具箱,这工具箱使得作曲线方便,因为它包含全部所需的附件( 除了曲线仪本身) 。

现在许多回流焊机器包括了一个板上测温仪,甚至一些较小的、便宜的台面式炉子。

测温仪一般分为两类:实时测温仪,实时传送温度/ 时间数据和作出图形;而另一种测温仪采样储存数据,然后上载到计算机。

热电偶必须长度足够,并可经受典型的炉膛温度。

一般较小直径的热电偶,热质量小响应快,得到的结果精确。

有几种方法将热电偶附着于PCB ,较好的方法是使用高温焊锡如银/ 锡合金,焊点尽量最小。

另一种可接受的方法,快速、容易和对大多数应用足够准确,少量的热化合物( 也叫热导膏或热油脂) 斑点覆盖住热电偶,再用高温胶带( 如Kapton) 粘住。

还有一种方法来附着热电偶,就是用高温胶,如氰基丙烯酸盐粘合剂,此方法通常没有其它方法可靠。

如何正确设定回焊炉温度曲线

如何正确设定回焊炉温度曲线

线,它反映了时间变化的曲线,它能直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化,为获得最佳焊接效果提供了科学的依据,从事SMT的认识,该曲线由四个区间组成,即预热区、保温区区、回流区、冷却区,前三个阶段为加热区,最后一阶段为冷却区,大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。

故红外回流炉均设有停留时间以及焊锡膏在各区的变化情况,介绍如下:(胶带固定,但效果没有直接焊接的效果好。

偶。

电偶数量越多,其对了解面。

看一看有几个温区,有几块发热体,是否独立控温。

热电偶放置在何处。

热风的形成与特点,是否构成温区内循环,风速是否可调节。

每个加热区的长度以及加热温区的总长度。

目前使用的红外回流炉,一般有四个温区,每个加热区有上下独立发热体。

热风循环系统各不相同,但基本上能保持各温区独立循环。

通常第一温区为预热区,第二、三温区为保温区,第四温区为回流区,冷却温区为炉外强制冷风,近几图3 BGA温度测试点的选择类炉子其温区相应增多,以至出现八温区以上的回流炉。

随着温区的增多,其温度曲线的轮廓与炉子的温度设置将更加接近,这将会方便于炉温的调节。

但随着炉子温区增多,在生产能力增加的同时其能耗增大、费用增多。

5、炉子的带速:设定温度曲线的第一个考虑的参数是传输带的速度设定,故应首先测量炉子的加热区总长度,再根据所加工的SMA 尺寸大小、元器件多少以及元器件大小或热容量的大小决定SMA 在加热区所运行的时间。

正如前节所说,理想炉温曲线所需的焊接时间约为3-5分钟,因此不难看出有了加热区的长度,以及所需时间,就可以方便地计算出回流炉运行速度。

各区温度设定:接下来必须设定各个区的温度,通常回流炉仪表显示的温度仅代表各加热器内热电偶所处位置的温度,并不等于SMA 经过该温区时其板面上的温度。

如果热电偶越靠近加热源,显示温度会明显高于相应的区间温度,热电偶越靠近PCB 的运行信道,显示温度将越能反应区间温度,因此可打开回流炉上盖了解热电偶所设定的位置。

温度曲线的设置

温度曲线的设置

回流焊温度曲线的设定方法作者:宋嘉宁部门:移动通信事业部在单板组装工艺中,回流焊温度曲线的设置至关重要,直接影响元器件的焊接质量。

设置过程中需要对回流焊温度曲线进行测试,一般采用能随PCB板一同进入炉膛内的炉温测试仪进行测试,测量采用K型热电偶(依测量温度范围及精度而采用不同材质制成各种类型热电偶),偶丝直径0.1~0.3mm为宜,测试后将炉温测试仪数据导入PC专用测试软件,进行曲线数据分析处理,打印出PCB 组件温度曲线。

首先,需要了解影响回流焊温度的因素。

一、锡膏:不同金属含量的锡膏温度要求也有所不同;二、PCB板:材质、层数、尺寸、厚度等均会影响回流焊温度;三、元器件的封装形式、尺寸以及在PCB板上的分布情况;四、回流焊设备的加热方式、温区数量、排风量等性能;其次,在锡膏厂商推荐的温度曲线的基础上,结合元器件厂商,尤其BGA 类器件生产厂商推荐的温度曲线,综合考虑,初步拟定温度曲线XG0;这个过程,需要注意非气密性封装器件的最高耐温,如果耐温低于235℃,一般情况下需要跳过炉后手工焊接。

最后,用炉温测试仪进行测量和调整,反复测量调整,直至最终的温度曲线满足产品的质量要求。

在此过程中,注意热电偶的位置,通常情况下,PCB板的四角和中心位置要固定热电偶,另外最重或最大的BGA器件下面也要固定热电偶。

其他注意事项:a. 将测试板与炉温测试仪一起放入炉膛时,注意炉温测试仪距离待测试PCB板距离在100mm以上,以免热量干扰。

b. 相关实验数据表明:回流焊炉在开机30mim后才能达到炉体热平衡,因此要求在开启炉子至少运行30mim后才可进行温度曲线的测试及生产。

c. 温度曲线图打印出来后依预热的温度时间,回流焊峰值温度,回流焊时间以及升降温速率等综合考虑调整设备至满足温度曲线要求,因测试点热容量的不同以及表征回流焊炉性能的温度不均匀性因素,几个测试点温度曲线将会存在一定差异。

d. 温度曲线的记录:除打印出的温度曲线外,要表明各参数要求的范围及实际值;设备的设定值;测试点位置分布及测试板投入方向以及测定时间及结果判定等。

回流焊温度曲线设定详解

回流焊温度曲线设定详解

回流焊温度曲线设定详解回流焊温度曲线是由回流焊炉的多个参数共同作用的结果,其中起决定性作用的两个参数是传送带速度和温区的温度设定。

传送带速度决定了印刷线路板暴露在每个温区的持续时间,增加持续时间可以使印刷线路板上元器件的温度更加接近该温区的设定温度。

每个温区所用的持续时间的总和又决定了整个回流过程的处理时间。

每个温区的温度设定影响印刷线路板通该温区时温度的高低。

印刷线路板在整个回流焊接过程中的升温速度则是传送带速和各温区的温度设定两个参数共同作用的结果。

因此只有合理的设定炉温参数才能得到理想的炉温曲线。

广晟德为大家分享以最为常用的 RSS曲线为例介绍一下炉温曲线的设定方法。

一、回流焊链速的设定:设定回流焊温度曲线时第一个要考虑参数是传输带的速度设定,该设定将决定印刷线路板通过加热通道所花的时间。

传送带速度的设定可以通过计算的方法获得。

这里要引入一个指标,负载因子。

负载因子:F=L/(L+s) L=基板的长,S=基板与基板间的间隔。

负载因子的大小决定了生产过程中炉内的印刷线路板对炉内温度的影响程度。

负载因子的数值越大炉内的温度越不稳定,一般取值在0.5~0.9 之间。

在权衡了效率和炉温的稳定程度后建议取值为 0.7-0.8。

在知道生产的板长和生产节拍后就可以计算出传送带的传送速度(最慢值)。

传送速度(最慢值)=印刷线路板长/0.8/生产节拍。

传送速度(最快值)由锡膏的特性决定,绝大多数锡膏要求从升温开始到炉内峰值温度的时间应不少于 180 秒。

这样就可以得出传送速度(最大值)=炉内加热区的长度/180S。

在得出两个极限速度后就可以根据实际生产产品的难易程度选取适当的传送速度一般可取中间值。

二、回流焊温区温度的设定:一个完整的 RSS 炉温曲线包括四个温区分别为:回流焊预热区:其目的是将印刷线路板的温度从室温提升到锡膏内助焊剂发挥作用所需的活性温度135℃,温区的加热速率应控制在每秒 1~3℃,温度升得太快会引起某些缺陷,如陶瓷电容的细微裂纹。

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小型台式回流焊炉温度曲线设置指导
小型台式回流焊炉温度曲线设置指导
文章来源:北京青云创新发布时间:2011-07-23 文字大小:大中小
红外回流焊接是SMT生产中十分重要的工艺过程,它是一种自动群焊过程,PCB上所有的焊点在短短几分钟之内一次完成,其焊接质量的好坏直接影响到产品的质量和可靠性,对于大多数电子产品,焊接质量基本上决定了产品质量。

为了保证焊接质量,关键就是设置好回流炉的温度曲线,面对一台新的小型台式回流炉,如何尽快设置合理的温度曲线呢?这就需要首先对回流焊接原理有充分的了解,其次对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有全面的了解,对回流炉的结构,包括可控加热段数、每段加热时间、可控最高温度、热风循环路径、加热器的大小及控温精度等有一个全面的认识,以及对焊接对象——表面贴装组件(SMA)尺寸、PCB层数、元件大小及元件分布有所了解。

本文将从分析回流焊接的工艺原理入手,结合典型的焊接温度曲线,详细地介绍如何正确设置小型台式回流炉的温度曲线。

一.回流焊接原理:
焊接学中,根据焊料的熔点,钎焊分为软钎焊和硬钎焊,熔点高于450℃的焊接为硬钎焊,熔点低于450℃的焊接为软钎焊。

钎焊是采用比焊件(被焊接金属,或称母材)熔点低的金属材料作为钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于焊件熔化温度,利用液态钎料润湿焊件,填充接头间隙并与焊件表面相互扩散实现焊接的方法。

目前我们采用的回流焊都属于软钎焊。

在回流焊工艺中,一个完整焊点形成的过程如下:
1.表面清洁
随着温度上升,焊锡膏中溶剂逐渐挥发完全,助焊剂开始呈现活化作用,清理焊接界面,清除PCB焊盘和元件焊接端子上的氧化膜和污物。

2.活化润湿
随着温度继续上升,助焊剂的活化作用提升,助焊剂沿着焊盘表面和元件焊接端子扩散,润湿焊接界面。

3.锡膏熔化
随着温度上升到锡膏熔点,金属分子具备一定的动能,熔融的液态焊料在金属表面漫流铺展。

4.形成结合层
熔融的液态焊料在短时间内完成润湿、扩散、溶解,通过毛细作用和冶金结合,形成结合层,即IMC(金属间化合物)。

5.冷却凝固
随着温度下降到焊料的固相温度以下,焊料冷却凝固后形成具有一定机械强度的焊点。

整个焊接过程完成。

二.理想温度曲线
图1是常用无铅锡膏(SAC305)理想的红外回流温度曲线,它反映了SMA在整个回流焊接过程中PCB上某一点的温度随时间变化的曲线,它直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化,为获得最佳焊接效果提供了科学的依据。

该曲线由五个温度区间组成,即升温区,预热区,快速升温区,回流区和冷却区,大部分焊锡膏都能用这五个温区成功实现回流焊。

图1 理想温度曲线
详细了解各温区的温度、SMA受热时间以及锡膏在各温区的变化情况,有助于更深入的理解理想温度曲线的意义。

1.升温区
升温区通常指从室温(25℃)上升到160℃左右的区域,在这个加热区域SMA平稳受热升温,焊锡膏中的溶剂缓慢挥发,各种元件尤其是IC元件缓慢升温,以适应后面焊接温度的要求。

但是PCB上元件大小不一,各种元件的温度上升速度也不完全一样,所以在升温区温度上升的速度要求控制在0.5—2.0℃/s,推荐速度在1.0—1.5℃/s。

如果升温速度过快,由于热应力作用,可能会导致陶瓷电容产生细微裂缝、PCB变形、IC 芯片损坏,同时焊锡膏中的溶剂挥发过快,导致锡珠不良发生。

如果升温速度太慢,SMA及各种元件的温度不足,导致焊接时锡膏无法润湿元件产生虚焊,同时焊锡膏中溶剂不能完全挥发,在回流区爆沸产生锡珠。

2.预热区
预热区又称保温区,指温度从160℃上升到180℃左右的区域,焊锡膏中残留的溶剂挥发完毕,焊锡膏中的助焊剂活性随着温度的上升而逐渐增强,将PCB焊盘和元件端子表面的氧化物和污物清除。

SMA缓慢升温,不同大小,不同材料的元件基本保持相同的温度上升速度。

PCB在预热区的加热时间在40—70秒左右,温度上升速度在0.5℃/s以下。

如果加热时间太短,焊锡膏中的溶剂没有完全挥发,回流焊时会爆沸产生锡珠。

如果加热时间太长,助焊剂活性消失后还没有进行回流焊,在焊接时容易产生润湿不良,同时焊锡膏金属颗粒容易氧化,出现锡珠。

3.快速升温区
快速升温区是指温度从180℃上升到锡膏熔点(217℃)的区域,在此区域,SMA在10—20秒内迅速上升到焊接温度,温度上升速度要求大于2℃/s。

焊锡膏也迅速升温接近熔化状态。

4.回流区
回流区是指温度从217℃上升到240℃,然后逐渐下降到217℃的区域。

在回流区,焊锡膏熔化成液态,并迅速润湿焊盘,随着温度的进一步升高,焊料表面张力降低,焊料沿元件引脚爬升,形成一个弯月面。

此时焊料中的锡与PCB焊盘上的铜形成金属间化合物,锡原子与铜原子在其界面上相互渗透,初期Cu-Sn合金的结构为Cu6Sn5,厚度约为1—3um,如果回流时间过长,温度过高,铜原子进一步渗透到Cu6Sn5中,其局部组织将从Cu6Sn5变成Cu3Sn,前者合金焊接强度高,导电性好,而后者则呈脆性,焊接强度低、导电性差,所以要抑制Cu3Sn产生。

如果SMA在回流区时间过长或温度过高会造成PCB板面烧焦、起泡,以致损坏元件。

SMA 在理想的温度下回流,PCB颜色能保持原貌,焊点光亮。

在回流时,焊锡膏熔化后产生的表面张力能适度校准由于贴片过程中引起的元件引脚偏移,同时也会由于焊盘设计不合理引起多种焊接不良,如“立碑”,“桥联”等。

回流区的最高温度为240±5℃,SMA在回流区停留的时间为50—60秒。

5.冷却区
加热程序运行到冷却区后,焊点迅速降温,焊料凝固。

焊点迅速冷却可以使焊料晶格细化,结合强度提高,焊点表面光亮,表面连续成弯月面。

冷却区的降温速度要求大于4℃
/s.QHL360小型台式无铅回流焊采用强制排热降温,降温速度可以达到8℃/s.
三.如何正确设置回流温度曲线
1.测试工具
在开始设置温度曲线之前,需要准备温度测试仪,以及与之相匹配的热电偶,高温焊锡丝、高温胶带和待测的SMA,QHL360小型台式回流炉自身带有温度测试仪,在控制面板上可以清楚的看到炉腔内温度的变化,使得测试温度曲线非常方便。

不过为了对应不同的SMA,需要使用不同的测温样板,使用专用的热电偶,这类测试仪所用的小直径热电偶,热量小、响应快,测量结果精确。

2.热电偶的位置与固定方法
热电偶究竟焊接在何处?如何焊接?原则上是对热容量大的组件焊盘处要设置热电偶,此外,对热敏感器件的外壳,PCB空档处也应该设置热电偶,以观察版面温度分布状况。

将热电偶固定在PCB上最好的方法是用高温焊锡膏(Sn96Ag4)焊接在所需测量温度的地方,也可以使用高温胶带固定,不过效果不如用高温焊锡膏固定的好。

根据SMA的大小以及复杂程度,在PCB上对称的设置5个或者以上的热电偶,就可以准确的了解SMA板面的受热情况。

3.锡膏性能
为了正确的设置回流温度曲线,对所使用的锡膏的性能参数也是必须考虑的因素之一。

首先是合金的熔点,回流区的最高温度是根据合金的熔点确定的,即高于合金熔点30—40℃。

其次还要考虑锡膏的活性温度及持续时间,以便于设置预热区的温度和持续时间,保证回流焊接时助焊剂仍然保持较好的活性。

4.回流炉的结构
对于初次使用的小型台式回流炉,应首先了解炉子的内部结构及加热特点,看看有几个加热温度段,每个加热段能最多持续多长时间,最高能达到多少温度,热电偶放置的位置,热风形成特点,风速如何调节,热风循环路径等。

了解这些关键参数,对设置回流温度曲线有很大帮助。

使用QHL360小型台式回流炉时,SMA处于全静止状态,各温区的加热时间完全由加热程序决定,能给每个加热区域确定准确无误的加热时间。

四.各区温度设置
QHL360回流炉仪表显示的温度仅代表个加热器内热电偶所在位置的温度,并不完全等于SMA板面上的温度。

每台回流炉出厂之前都进行了严格调试,显示温度与SMA板面上的温差在3℃以内,基本可以以显示温度为依据。

QHL360回流炉总共有20段可控加热区域,每段加热时间最大为9999秒,最高温度为300℃,几乎可以满足所有的SMA产品回流焊接。

因为加热温区非常多,调节温度曲线非常方便,只需要调节各段的加热时间和温度就能设置出满足各种SMA的回流温度曲线。

北京同志科技术T200C+回流焊温度曲线参考值:。

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