引言:
當(dāng)錫膏至于一個(gè)加熱的環(huán)境中,錫膏回流分為五個(gè)階段,本文主要講解錫膏的回流過程和怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線兩個(gè)階段。
第一階段
用于達(dá)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(nèi)部應(yīng)力比較敏感,如果元件外部溫度上升太快,會(huì)造成斷裂。
第二階段
助焊劑活躍,化學(xué)清洗行動(dòng)開始,水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會(huì)發(fā)生同樣的清洗行動(dòng),只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學(xué)上的錫焊點(diǎn)要求“清潔”的表面。
第三階段
當(dāng)溫度繼續(xù)上升,焊錫顆粒首先單獨(dú)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(diǎn)。
第四階段
這個(gè)階段最為重要,當(dāng)單個(gè)的焊錫顆粒全部熔化后,結(jié)合一起形成液態(tài)錫,這時(shí)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(diǎn)開路。
第五階段
冷卻階段,如果冷卻快,錫點(diǎn)強(qiáng)度會(huì)稍微大一點(diǎn),但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。
理解錫膏的回流過程:
回流焊接要求總結(jié)
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(nèi)部應(yīng)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(dāng)?shù)臅r(shí)間和溫度,允許清潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時(shí)完成。
時(shí)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(shè)定最好是根據(jù)錫膏供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行,同時(shí)把握元件內(nèi)部溫度應(yīng)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
怎樣錫膏回流溫度曲線:
理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成,前面三個(gè)區(qū)加熱、最后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多,越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成功回流。
預(yù)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(gè)區(qū),產(chǎn)品的溫度以不超過每秒25°C速度連續(xù)上升,溫度升得太快會(huì)引起某些缺陷,如陶瓷電容的細(xì)微裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會(huì)感溫過度,沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的2533%。
活性區(qū):
(爐膛加熱區(qū)) ,有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū),這個(gè)區(qū)一般占加熱通道的3350%,有兩個(gè)功用,第一是,將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫,允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì),減少它們的相當(dāng)溫差。第二個(gè)功能是,允許助焊劑活性化,揮發(fā)性的物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120150°C。
回流區(qū):
有時(shí)叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個(gè)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(diǎn)溫度低一點(diǎn),而峰值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度范圍是205230°C,這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定太高會(huì)使其溫升斜率超過每秒25°C,或達(dá)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。
理想設(shè)定錫膏回流溫度曲線
理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系,焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密,得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高,結(jié)合完整性越好。
作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定,該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時(shí)間。典型的錫膏制造廠參數(shù)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(shí)間,即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度,例如,當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時(shí)間,使用六英尺加熱通道長度,計(jì)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(gè)區(qū)的溫度設(shè)定,重要的是要了解實(shí)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(nèi)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(yīng)區(qū)間溫度。
典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定:
如何獲得正確的升溫速率
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(diào),則同下面的圖形進(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。
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審核編輯:湯梓紅
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