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回流焊工藝

錫膏特性與回流焊溫度曲線關係

發布時間:2019-05-17  新聞來源:

錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由於助焊劑(Flux)有不同的化學成分,因此它的化學變化有不同的溫度要求,對回流溫度曲線也有不同的要求。一般錫膏供應商都能提供個參考回流曲線,用戶可在此基礎上根據自己的產品特性優化。 下圖是個典型Sn63/Pb37錫膏的溫度回流曲線。 以此圖為例,來分析回流焊曲線。它可分為4個主要階段:

回流焊溫度曲線

回流焊溫度曲線


1)把PCB板加熱到150℃左右,上升斜率為1-3 ℃/秒。 稱預熱(Preheat)階段; 
2)把整個板子慢慢加熱到183 ℃。稱均熱(Soak或Equilibrium)階段。時間般為60-90秒。
3)把板子加熱到融化區(183 ℃以上),使錫膏融化。稱回流(Reflow Spike)階段。在回流階段板子達到高溫度,般是215 ℃ +/-10 ℃。回流時間以45-60秒為宜,大不超過90秒。
4)曲線由高溫度點下降的過程。稱冷卻(Cooling)階段。一般要求冷卻的斜率為2 -4℃/秒。 

錫膏在回流焊預熱階段特性變化:

回流焊預熱階段是把錫膏中較低熔點的溶劑揮發走。錫膏中助焊劑的主要成分包括鬆香,活性劑,黏度改善劑,和溶劑。溶劑的作用主要作為鬆香的載體和保證錫膏的儲藏時間。預熱階段需把過多的溶劑揮發掉,但是定要控製升溫斜率,太高的升溫速度會造成元件的熱應力衝擊,損傷元件或減低元件性能和壽命,後者帶來的危害更大,因為產品已流到了客戶手裏。另個原因是太高的升溫速度會造成錫膏的塌陷,引起短路的危險,尤其對助焊劑含量較高(達10%)的錫膏。 

錫膏在回流焊均熱階段特性變化:


回流焊均熱階段設定主要應參考焊錫膏供應商的建議和PCB板熱容的大小。因為均熱 階段有兩個作用,個是使整個PCB板都能達到均勻的溫度,均熱的目的是為了減少進入回流區的熱應力衝擊,以及其它焊接缺陷如元件翹起,某些大體積元件冷焊等。均熱階段另個重要作用就是焊錫膏中的助焊劑開始發生活性反應,增大焊件表麵潤濕性能(及表麵能),使得融化的焊錫能夠很好地潤濕焊件表麵。由於均熱段的重要性,因此均熱時間和溫度必須很好地控製,既要保證助焊劑能很好地清潔焊麵,又要保證助焊劑到達回流前沒有完全消耗掉。助焊劑要保留到回流焊階段是必需的,它能促進焊錫潤濕過程和防止焊接表麵的再氧化。尤其是目前使用低殘留,免清洗(no-clean)的焊錫膏技術越來越多的情況下,焊膏的活性不是很強,且回流焊接的也多為空氣回流焊,更應注意不能在均熱階段把助焊劑消耗光。 

錫膏在回流焊的回流階段特性變化:

溫度繼續升高越過回流線,錫膏融化並發生潤濕反應,開始生成金屬間化合物層。到達高溫度,然後開始降溫,落到回流線以下,焊錫凝固。回流區同樣應考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱衝擊。回流區的高溫度是由PCB板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的。在回流區的時間應該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好,般為30-60秒好,過長的回流時間和較高溫度,如回流時間大於90秒,會造成金屬間化合物層增厚,影響焊點的長期可靠性 。

錫膏在回流焊冷卻階段特性變化

回流焊冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過程對焊接的後結果也起著關鍵作用。好的焊點應該是光亮的,平滑的。而如果冷卻效果不好,會產生很多問題諸如元件翹起,焊點發暗,焊點表麵不光滑,以及會造成金屬間化合物層增厚等問題。因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線,既不能過慢造成冷卻不良,又不能太快,造成元件的熱衝擊。
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