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回流焊炉的温度曲线

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smt贴片加工再流焊接的本质就是“加热”,其工艺的核心就是设计温度曲线的形状与参数,设置炉温,测试smt加工温度曲线。温度曲线一般指PCBA上测试点的“温度一时间”曲线,如图1所示,也指SMT技术员根据所要焊接PCBA的代表性封装及焊膏制定的特征性质的“温度一时间”曲线,即标示了峰值温度范围、预热时间、焊接时间、形状等要求的技术性质的曲线。


 采用烙铁焊接,只要焊点被加热到足够温度,几秒即可完成。热风再流焊接属于群焊技术,它的加热方式与烙铁不同,不仅加热焊点,也加热元器件与PCB,它们不属于一个系统,因此,有一个温度曲线的设计问题---形状与参数。在讨论温度曲线的形状之前,先来了解一下温度曲线形状的原始意义。SMT贴片再流焊接本质是加热。对于一个焊点而言,只要温度达到焊料合金的熔点以上25-40℃并保持几秒即可,如图2中的A曲线,烙铁焊接就是这样的一个过程。对于热质量分布不均的PCBA,采用热风再流炉焊接时,其整体都被加热。由于不同元器件的大小、材质不同,热膨胀系数(CTE)也不同,温度分布不均。为了使再流时大热容量的元器件(引脚)能够达到熔点以上的温度要求,则小热容量的元器件(引脚)可能过热。为了避免这种情况发生及减小变形,往往采用平台式的加热温度曲线,如图2中的B曲线。这种曲线一般称为传统的或保温型的温度曲线,它具有焊接良率高、适应性强的特点,被广泛使用。但是,它存在一些不足:初始升温速率太大,容易引起热塌落、焊膏“爆炸”;预热/浸润时间太长,会引起被焊接表面及焊锡粉表面的过度氧化;熔点附近升温速率太快,容易引起焊锡、焊剂飞溅及芯吸;冷却速率慢,或导致焊点晶粒粗大。为了减少这些问题,有人提出了帐篷式的温度曲线,如图2的C曲线(蓝色)。但是,相对于传统的保温型温度曲线,其适应性要差很多。总的来讲,其应用仅限于PCBA上元器件热容量比较小的;类似手机那样的产品。



了解了温度曲线形状的意义后,大家应该明白,温度曲线是服务于产品焊接的,只要焊接良好,就是最好的温度曲线。好的温度曲线建立在PCBA特性和焊膏特性上,比如低残留焊膏,由于使用的松香比较少,加热过程中防止再氧化的能力比较弱,就不宜采用传统的温度曲线,如图3(a)所示。图4所示是几种特殊形状的温度曲线,它们都有特定的应用场景。


显然,从这些特殊形状的温度曲线中,大家可以得出一个结论,就是温度曲线形状的设计主要是确定焊膏熔融之前的形状,即室温到焊膏熔点之间的加热段(浸润/预热区)的形状,它是温度曲线设计的关键。

 

但是,这并不是说峰值温度、液态以上焊接时间不重要。加热阶段与再流阶段的功能不同,前者主要是热平衡以及焊剂活化,而后者决定焊点的微观组织与可靠性。就减少焊接不良而言,更多与加热段有关,而可靠性更多与再流焊接阶段有关。

以上的几个点是smt贴片加工厂需要根据客户的需求进行一定的评估的。

 

 

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