如何正确设定回流炉温度曲线.doc

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。但 SMA 表面由于元器件大小不一, 其温度有不均匀现象, 在预热区升温的速率通常控制在 ℃-3℃/sec 。若升温太快,由于热应力的作用,导致陶瓷电容的细微裂纹、 PCB 变形、 IC芯片损坏,同时锡膏中溶剂挥发太快,导致飞珠的发生。炉子的预热区一般占加热信道长度的 1/4-1/3 ,其停留时间计算如下:设环境温度为 25 ℃,若升温速率按 3 ℃/sec 计算则( 150-25 ) /3即为 42sec ,若升温速率按 ℃/sec 计算则( 150-25 )/ 即为 85sec 。通常根据组件大小差异程度调整时间以调控升温速率在 2℃/sec 以下为最佳。(2)保温区/活性区保温区又称活性区,在保温区温度通常维持在 150 ℃± 10 ℃的区域,此时锡膏处于熔化前夕,焊膏中的挥发物进一步被去除,活化剂开始激活,并有效地去除焊接表面的氧化物, SMA 表面温度受热风对流的影响,不同大小、不同质地的元器件温度能保持均匀,板面温度差△T接近最小值,曲线形态接近水平状, 它也是评估回流炉工艺性的一个窗口, 选择能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。通常保温区在炉子的二、三区之间,维持时间约 60-120s