回流炉温度曲线设定
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。
炉温测试仪回流温度曲线技术要求
炉温测试仪回流温度曲线技术要求一般而言,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60~120see,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。
②回流阶段:•回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。
一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb 焊锡,183℃熔融点,则最低峰值温度约210℃左右)。
峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够,熔融不足而致生半田,一般最高温度约235℃,过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生,再者超额的共界金属化合物将形成,并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。
•超过焊锡溶点以上的时间:由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素,其产生及滤出不仅与温度成正比,且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比,为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少,一般设定在45~90秒之间,此时间限制需要使用一个快速温升率,从熔点温度快速上升到峰值温度,同时考虑元件承受热应力因素,上升率须介于2.5~3.5℃/see之间,且最大改变率不可超过4℃/sec。
最新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)。
回流炉炉温曲线讲解
回流炉炉温曲线讲解
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ECD炉温测试仪进炉前
ECD炉温测试仪出炉后
ECD炉温测试仪测得曲线结果
ECD炉温测试仪
ECD炉温测试仪详细介绍
ECD炉温测试仪优点及操作手册 请参考ECБайду номын сангаас炉温测试仪介绍附件
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回流炉温曲线回流区作用
回流阶段,温度继续升高越过回流线,锡膏融化并发生 润湿反响,开场生成金属间化合物层。到达最高温度〕, 然后开场降温,落到回流线以下,焊锡凝固。
回流区同样应考虑温度的上升和下降斜率不能使元件受 到热冲击。回流区的最高温度是由PCB板上的温度敏感 元件的耐温能力决定的。在回流区的时间应该在保证元 件完成良好焊接的前提下越短越好,一般为30-60秒最 好,过长的回流时间和较高温度,如回流时间大于90秒, 最高温度过大,会造成金属间化合物层增厚,影响焊点 的长期可靠性。
焊点的位置一般为选取元件的焊脚和焊盘接触的地方。焊点不能太 大,以焊牢为准。焊点大,温度反响迟后,不能准确反映温度变化, 尤其是对QFP等细间距焊脚。对特殊的器件如BGA还需要在PCB板 下钻孔,把热偶线穿到BGA下面。
热偶线的安装位置一般根据PCB板的工艺特点来选取,如双面板应 在板上下都安装热偶线,大的IC芯片脚要安装,BGA件要安装,某 些易造成冷焊的元件〔如金属屏蔽罩周围,散热器周围元件〕一定 要放置。 还有就是你认为要研究的焊接出了问题的元件。
回流炉温度曲线设定
怎样设定锡膏回流温度曲线“正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。
”约翰.希罗与约翰.马尔波尤夫(美)在使用表面贴装元件的印刷电路板(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应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,即时传送温度/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. 附着的位置也要选择,通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间.ﻫ(图一、将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间)锡膏特性参数表也是必要的,其包含的信息对温度曲线是至关重要的,如:所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希望的回流最高温度.开始之前,必须理想的温度曲线有个基本的认识.理论上理想的曲线由四个部分或区间组成,前面三个区加热、最后一个区冷却。
一般回流曲线设置方式
一般回流曲线的设置方式本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方式,分析了两种最多见的回流焊接温度曲线类型:保温型和帐篷型...。
经典印刷电路板(PCB)的温度曲线(profile)作图,涉及将PCB 装配上的热电偶连接到数据记录曲线仪上,并把整个装配从回流焊接炉中通过。
作温度曲线有两个主要的目的:1)为给定的PCB 装配确定正确的工艺设定,2)检验工艺的连续性,以保证可重复的结果。
通过观察PCB 在回流焊接炉中经过的实际温度(温度曲线),可以检验和/或纠正炉的设定,以达到最终产品的最佳品质。
经典的PCB 温度曲线将保证最终PCB 装配的最佳的、持续的质量,实际上降低PCB 的报废率,提高PCB的生产率和合格率,并且改善整体的获利能力。
一、回流工艺在回流工艺进程中,在炉子内的加热将装配带到适当的焊接温度,而不损伤产品。
为了查验回流焊接工艺进程,人们利用一个作温度曲线的设备来肯定工艺设定。
温度曲线是每一个传感器在通过加热进程时的时刻与温度的可视数据集合。
通过观察这条曲线,你能够视觉上准确地看出多少能量施加在产品上,能量施加哪里。
温度曲线允许操作员作适当的改变,以优化回流工艺进程。
一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段-初试的升温(ramp)、保温(soak)、向回流形成峰值温度(spike to reflow)、回流(reflow)和产品的冷却(cooling)。
作为一般原则,所希望的温度坡度是在2~4 °C范围内,以避免由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成的损害。
在产品的加热期间,许多因素可能影响装配的品质。
最初的升温是当产品进入炉子时的一个快速的温度上升。
目的是要将锡膏带到开始焊锡激化所希望的保温温度。
最理想的保温温度是刚好在锡膏材料的熔点之下-对于共晶焊锡为183 °C,保温时刻在30~90 秒之间。
保温区有两个用途:1)将板、元件和材料带到一个均匀的温度,接近锡膏的熔点,允许较容易地转变到回流区,2)激扮装配上的助焊剂。
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。
回流炉炉温曲线
图1 图2 图3 2.1.4 热电偶的选用: 采用K型热电偶,即镍铬KP—镍硅KN(镍铝)热电偶。如图5
图4
图5
2.1.5制作步骤: 2.1.5.1 领取对应型号已贴装元件的PCB。只要求外型及元件基本完好。 2.1.5.2 确定测试点布置方案。第一次制作时,按3.2确定测试点,在轮廓图上标 明对应的测试点 序号,一般按流入炉膛内的顺序号依次排列。以后制作时按此图制作。 2.1.5.3 领取几条测温热电偶,将热电偶的插头上面进行编号“2、3、4…”, “1” 为空气探头。 2.1.5.4 BGA的测试点一般布置二点,中心一点、边缘一点,测试点需接触BGA底 部。 A 一般采用(环氧树脂)胶固定。先用0.8MM左右的钻头在BGA下面中心、及 边缘各钻一小孔,孔深PCB板厚,以刚见到BGA本体为准。将对应序号的测量 探头伸入孔内接近BGA,用胶 填充固化固定。如图6
标准校正板无铅制程profile规定量测方法在标准校正板上安装传感器Profile类型 预热区70-180°C线性上升 (70-180°C)预热区(70-180°C)斜率0.85-1.0 °C/s回焊区(200-225°C)斜率1.0-1.45 °C/s回焊区最大斜率5 °C/s超过 217°C的时间35-60 s超过230°C的时间25-50 s回焊区最大温度235-255 °C冷却区(220-120°C)斜率-2 - -4 °C/s冷却区最大斜率-6 °C/s50°C- 220°C时间170-200 s回焊炉稳定性最大温度3sigma区间内,最大偏差 5°C。 2.3.3 用产品板测量profile。可对不同位置进行几次测量,取得最热和最冷位置 上足够的信息。 2.3.4 分析产品的profile。如果产品板profile达不到要求,更改相应设置并重新测 量。继续优化,直到得到适合的profile。 2.3.5 当量测之profile达到要求,再对标准校正板进行一次测量。 2.3.6 根据标准校正板的profile定义设置参数及误差范围。误差须在产品板profile 范围内.
无铅制程回流炉炉温曲线标准
无铅制程回流围:
适用无铅产品系列机种。
2.0 测量仪器:
测温仪。
3.0 参考文件:
参考无铅制程相关温度曲线标准。
4.0 锡膏产品温度设置
4.1 预热区:由室温到120℃,升温率V1-3℃/sec。
44..32 回 恒峰 温区区::温120度℃t>~212800℃℃,时,时间间3为0秒60至~6900秒秒 。
4.4 PCB表面温度≦250℃。
44..65 冷 QF却P引区脚:降温度为220℃~240℃(QFP Lead)。 温率V≦3℃
编号:
版本:A/0 批工准程/ 编号:SMT-07 日期:
224500℃℃ 222200℃℃ 128000℃℃
112400℃℃
1-3℃/S
5.0 注意事项
60~90秒 ≤
30~60秒
≤3℃/S
TIIMME
5.1 测温次数,每一天一次(同一类型板24小时);换不同类型板时,需重新测温确
认,并填写<<回流炉温度记录表>>。
5.2 如客户特殊要求时,按客户要求作业。
5.3 非工程人员不得善自更改温度或测回流炉曲线。
ITSMT001
回流焊炉温曲线的设定行业使用
• 回流段:
在这一区域里加热器的温度设置得最高,使组件的温度快速上升至峰 值温度。在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同,一般推 荐为焊膏为焊膏的溶点温度加20-40ºC.对于熔点为183ºC的63Sn/37Pb 焊膏和熔点为179ºC的Sn62/Pb36/Ag2膏焊,峰值温度一般为210230ºC/S,再流时间不要过长,以防对SMA造成不良影响。理想的温度 曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的体积最小。 • 冷却段
湿奠定基础. 3. 凝固时间要短,有利于焊点成型,便于操作. 4. 焊点外观要好,便于检查. 5. 导电性能好,并有足够的机械强度. 6. 抗蚀性好.(特别是军事,航天,通信及大型计算机) 7. 焊料的原料来源应广泛,即组成焊料的金属矿产应丰富,价格低廉,才能保证稳
定供货.
9
回流焊温度曲线(Reflow Profile)
240
220
200
180
160
0.5 - 0.6 °C/ Sec
1.3 - 1.6°C/Sec
Peak Temp.
210 - 225°C
140
120
100
<3° C/ Sec
80
Soaking Zone
( 2.0 min. max. ) ~ 60 - 90 sec. typical
Reflow Zone
学习的目标:
• 课程结束时你会对SMT不同的回流焊接 过程有一个大致的了解.
1
内容介绍
1. 良好的回流焊接的效果所需的要素 2. RSS炉温曲线的设定 3. RTS炉温曲线的设定 4. 有铅与无铅炉温曲线的分析对比
2
良好的回流焊接效果取决于下列要素: 1. 设备 2. 作业方法 3. 物料 4. 环境 5. 作业人员
qfn器件回流焊温度设定
QFN器件回流焊温度设定
QFN器件回流焊温度的设定要根据具体的器件规格和厂商推荐的回流焊温度参数来确定。
一般情况下,QFN器件的回流焊温度范围为220~260°C。
以下是一般设定的步骤:
1. 首先,查阅器件的规格书或者厂商提供的焊接指南,确认器件的回流焊温度范围。
2. 根据器件的最高温度设定回流焊炉的温度曲线。
通常情况下,前段温度升高速度较慢,可以在150~180°C范围内升温。
然后,在180~220°C范围内保持一段时间,以达到预热效果。
最后,在
220~260°C的高温区域进行焊接。
3. 在设定温度曲线时,还需要注意不要让器件长时间暴露在高温区域,以避免过热导致器件损坏。
请注意,以上只是一般的设定步骤,具体还要根据实际情况进行调整。
为了确保焊接质量,建议在生产前进行焊接试验以确定最佳的温度设定。
SMT炉温标准曲线
版次:V1拟制:审核:批准:锡铅合金回流炉温曲线标准(Sn63/Pb37)最高温度230℃以下预热时间(70±20秒)预热温度范围(140~160℃)回流焊接时间200℃以上版次:V3胶水固化炉温曲线标准90-150秒适用红胶规格:1、LOCTITE 3482、SOMAR IR-130拟制:审核:批准:版次:V2拟制:审核:批准:无铅回流焊炉温曲线标准(Sn-3.0Ag-0.5Cu)①热容量小的部品(上限) ②热容量大的部品(下限)回流预热冷却T =10℃之内(秒)版次:V2拟制:审核:批准:35±10Sec 是表示从进板到开始预热的时最高温度230℃以下35±10秒预热温度范围(130~150℃)200℃以上15013020023090±30秒25秒以下30±1010040秒以下无铅回流焊炉温曲线标准(Sn-8Zn-3Bi)特别要求:最大热容量部品与最小热容量部品最高温度的温差控制在10℃之内90±30Sec是表示预热从130°到达150°的时间25Sec以下是表示从150°到达200°的时间30±10Sec是表示保持200°的时40Sec以下是表示冷却从200°降至100°的时间版次:V1T=10℃之内250235MP4/I-REC无铅回流焊炉温曲线标准(Sn-3.0Ag-0.5Cu)拟制:审核:批准:①热容量小的部品(上限) ②热容量大的部品(下限)(秒)。
回流炉温曲线标准
回流炉温曲线标准
回流炉温曲线标准主要包括以下几个关键点:
1.预热区:此区域的升温斜率应小于3°C/sec,设定温度通常在室温到
130°C之间。
预热阶段帮助材料逐渐升温,减少材料内部应力,防止后续加热过程中产生形变或破裂。
2.恒温区:此区域的升温斜率应控制在适当范围内,一般为2-4°C/sec。
恒温阶段的主要目的是保持材料温度稳定,以便进行后续的加热和冷却
操作。
3.回流区:此区域的峰值温度设定在240到260°C之间。
在这个阶段,材
料经过高温熔融,形成液态并开始流动。
熔融时间建议控制在30到40
秒之间。
4.冷却区:此区域的速率应在4°C/秒。
冷却阶段的主要目的是控制材料
的冷却速度,以避免材料内部产生热应力或变形。
除了以上基本标准,回流炉温曲线还可能根据不同的回流焊设备和工艺而有所不同。
因此,在进行回流焊接时,必须严格遵守回流焊炉温曲线标准,以确保最佳的回流焊接效果。
炉温工艺曲线设置方法
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 是经过从头消融早先分派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结的软钎焊。
回流焊是将元器件焊接到PCB板材上,回流焊是特意针对SMD表面贴装器件的。
回流焊是靠热气流对焊点的作用, 胶状的焊剂在必定的高温气流下进行物理反响达到SMD的焊接;之因此叫" 回流焊 " 是因为气体在焊机内循环往返流动产生高温达到焊接目的。
(回流焊温度曲线图)“产质量量是生产出来的,不是查验出来,只有在生产过程中的每个环节,严格依据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,回流炉参数设置的利害是影响焊接质量的重点,经过温度曲线,能够为回流炉参数的设置供给正确的理论依据,在大多半状况下,温度的散布受组装电路板的特征、焊膏特征和所用回流炉能力的影响。
怎样正确的设定回流焊温度曲线:第一我们要认识回流焊的几个重点的地方及温度的分区状况及回流焊的种类.影响炉温的重点地方是: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:加热区的数目及回流焊的长度7:加热区的有效长度及泠却的特色等回流焊的分区状况:1:预热区(别名: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要素 :1.往常 PLCC、 QFP与一个分立片状元件对比热容量要大,焊接大面积元件就比小元件更困难些。
2.在回流焊炉中传递带在周而复使传递产品进行回流焊的同时,也成为一个散热系统,别的在加热部分的边沿与中心散热条件不同,边沿一般温度偏低,炉内除各温区温度要求不同外,同一载面的温度也差别。
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状况下能获取优秀的重复性。
温度曲线的设定
温度曲线的设定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。
现以最为常用的RSS曲线为例介绍一下炉温曲线的设定方法。
链速的设定:设定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。
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: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。
保温区:其目的是将印刷线路板维持在某个特定温度范围并持续一段时间,使印刷线路板上各个区域的元器件温度相同,减少他们的相对温差,并使锡膏内部的助焊剂充分的发挥作用,去除元器件电极和焊盘表面的氧化物,从而提高焊接质量。
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
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。
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)。
SMT回流曲线设置规范
SMT回流曲线设置规范目录1、目的 (1)2、设置规范 (1)3.温度设定要求 (1)1、目的本文件用于规范炉温设置。
2、设置规范2.1回流炉炉温设置方法寒武纪产品生产前需要制作实物炉温测试板:需要特别注意的:1)含有增强型BGA,且散热金属外壳厚度≥1.0mm(不包括器件的PCB以及塑胶厚度)。
2)PCB短边≥300mm,且PCB厚度≥2.4mm。
3)带托盘、夹具或者压块的单板。
4)带光学温度敏感器件。
2.2胶水固化2.2.1用于波峰焊接的胶水固化设置。
(如:LOCTITE 3609,3611红胶)2.2.2用于Underfill胶水固化设置。
(如:LOCTITE 3513,TB2274胶水)2.3波峰焊接炉温设置含有透锡要求高、可靠性要求高的连接器,需要制作专用的炉温测试板3.温度设定要求3.1回流焊接温度曲线的要求温度(℃))预再流区图1 温度曲线3.1.1预热区PCB上SMA(表面贴装元件)由室温按一定的工艺要求加热到预热温度(一般比焊膏的熔点低20~40℃,具体应按照焊膏生产商提供的预热温度进行设置),并在此温度达到热平衡的加热区段。
根据所用焊膏特性以及SMA上所使用元器件的不同,预热阶段加热过程可采用逐步升温方式或升温-保温方式,如图2所示。
对于采用升温-保温方式的预热区,通常还可细分为升温区和保温区。
预热区升温速率控制在3℃/Sec以下;预热的目的主要是使焊膏中溶剂充分挥发,使焊剂活化去除氧化物以及使SMA达到最大的热平衡以减小焊接时的热冲击。
温度(℃)温度(℃)时间(Sec)时间(Sec)a)逐步升温方式b)升温-保温方式图2 预热温度曲线3.1.2预再流区温度曲线上预热阶段结束点到焊膏熔点之间的一段升温过渡区。
3.1.3再流区焊锡膏处于熔融回流状态即其熔点以上的区域,再流时间和峰值温度是关键的参数,须控制在焊接工艺窗口规定的范围内。
3.1.4冷却区焊锡膏经过回流后,从其熔点开始冷却至75℃以下的过程,冷却速率一般推荐为3~10℃/Sec;设置回流曲线时,一般应遵循上述要求;同时,还要考虑到PCB和最脆弱元件(MVC, most vulnerable component)及回流炉等的具体要求,并结合锡膏的特性要求作出能符合各方条件的温度曲线。
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怎样设定锡膏回流温度曲线
“正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。
”
约翰.希罗与约翰.马尔波尤夫(美)
在使用表面贴装元件的印刷电路板(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应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,即时传送温度/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。
附着的位置也要选择,通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。
(图一、将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间)
锡膏特性参数表也是必要的,其包含的信息对温度曲线是至关重要的,如:所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希望的回流最高温度。
开始之前,必须理想的温度曲线有个基本的认识。
理论上理想的曲线由四个部分或区间组成,前面三个区加热、最后一个区冷却。
炉的温区越多,越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。
大多数锡膏都能用四个基本温区成功回流。
(图二、理论上理想的回流曲线由四个区组成,前面三个区加热、最后一个区冷却)
预热区,也叫斜坡区,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。
在这个区,产品的温度以不超过每秒2~5°C速度连续上升,温度升得太快会引起某些缺陷,如陶瓷电容的细微裂纹,而温度上升太慢,锡膏会感温过度,没有足够的时间使PCB达到活性温度。
炉的预热区一般占整个加热通道长度的25~33%。
活性区,有时叫做干燥或浸湿区,这个区一般占加热通道的33~50%,有两个功用,第一是,将PCB在相当稳定的温度下感温,允许不同质量的元件在温度上同质,减少它们的相当温差。
第二个功能是,允许助焊剂活性化,挥发性的物质从锡膏中挥发。
一般普遍的活性温度范围是120~150°C,如果活性区的温度设定太高,助焊剂没有足够的时间活性化,温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。
虽然有的锡膏制造商允许活性化期间一些温度的增加,但是理想的曲线要求相当平稳的温度,这样使得PCB的温度在活性区开始和结束时是相等的。
市面上有的炉子不能维持平坦的活性温度曲线,选择能维持平坦的活性温度曲线的炉子,将提高可焊接性能,使用者有一个较大的处理窗口。
回流区,有时叫做峰值区或最后升温区。
这个区的作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。
活性温度总是比合金的熔点温度低一点,而峰值温度总是在熔点上。
典型的峰值温度范围是205~230°C,这个区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒2~5°C,或达到回流峰值温度比推荐的高。
这种情况可能引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损,并损害元件的完整性。
今天,最普遍使用的合金是Sn63/Pb37,这种比例的锡和铅使得该合金共晶。
共晶合金是在一个特定温度下熔化的合金,非共晶合金有一个熔化的范围,而不是熔点,有时叫做塑性装态。
本文所述的所有例子都是指共晶锡/铅,因为其使用广泛,该合金的熔点为183°C。
理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。
越是靠近这种镜像关系,焊点达到固态的结构越紧密,得到焊接点的质量越高,结合完整性越好。
作温度曲线的第一个考虑参数是传输带的速度设定,该设定将决定PCB在加热通道所花的时间。
典型的锡膏制造厂参数要求3~4分钟的加热曲线,用总的加热通道长度除以总的加热感温时间,即为准确的传输带
速度,例如,当锡膏要求四分钟的加热时间,使用六英尺加热通道长度,计算为:6 英尺÷ 4 分钟= 每分钟 1.5 英尺= 每分钟18 英寸。
接下来必须决定各个区的温度设定,重要的是要了解实际的区间温度不一定就是该区的显示温度。
显示温度只是代表区内热敏电偶的温度,如果热电偶越靠近加热源,显示的温度将相对比区间温度较高,热电偶越靠近PCB的直接通道,显示的温度将越能反应区间温度。
明智的是向炉子制造商咨询了解清楚显示温度和实际区间温度的关系。
本文中将考虑的是区间温度而不是显示温度。
表一列出的是用于典型PCB装配回流的区间温度设定。
表一、典型PCB回流区间温度设定
速度和温度确定后,必须输入到炉的控制器。
看看手册上其它需要调整的参数,这些参数包括冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量。
一旦所有参数输入后,启动机器,炉子稳定后(即,所有实际显示温度接近符合设定参数)可以开始作曲线。
下一部将PCB放入传送带,触发测温仪开始记录数据。
为了方便,有些测温仪包括触发功能,在一个相对低的温度自动启动测温仪,典型的这个温度比人体温度37°C(98.6°F)稍微高一点。
例如,38°C(100°F)的自动触发器,允许测温仪几乎在PCB刚放入传送带进入炉时开始工作,不至于热电偶在人手上处理时产生误触发。
一旦最初的温度曲线图产生,可以和锡膏制造商推荐的曲线或图二所示的曲线进行比较。
首先,必须证实从环境温度到回流峰值温度的总时间和所希望的加热曲线居留时间相协调,如果太长,按比例地增加传送带速度,如果太短,则相反。
下一步,图形曲线的形状必须和所希望的相比较(图二),如果形状不协调,则同下面的图形(图三~六)进行比较。
选择与实际图形形状最相协调的曲线。
应该考虑从左道右(流程顺序)的偏差,例如,如果预热和回流区中存在差异,首先将预热区的差异调正确,一般最好每次调一个参数,在作进一步调整之前运行这个曲线设定。
这是因为一个给定区的改变也将影响随后区的结果。
我们也建议新手所作的调整幅度相当较小一点。
一旦在特定的炉上取得经验,则会有较好的“感觉”来作多大幅度的调整。
图三、预热不足或过多的回流曲线
图四、活性区温度太高或太低
图五、回流太多或不够
图六、冷却过快或不够
当最后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合,应该把炉的参数记录或储存以备后用。
虽然这个过程开始很慢和费力,但最终可以取得熟练和速度,结果得到高品质的PCB的高效率的生产。