回流爐爐溫曲線

本文格式為Word版，下載可任意編輯——回流爐爐溫曲線電子信息產(chǎn)業(yè)在中國的迅猛進展，推動著外觀貼裝工藝（SMT）的質(zhì)量和效率的提高?；亓骱缸鳛镾MT生產(chǎn)線上的核心工藝環(huán)節(jié)，其質(zhì)量與效率的提高集中表達在回流曲線的優(yōu)化與操縱上。隨著無鉛焊的實施，回流曲線引起的焊接質(zhì)量問題更加突出。本文主要闡述了回流溫度曲線設(shè)置與產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)系。

回流溫度；曲線設(shè)置；產(chǎn)品質(zhì)量

0.引言

我們從回流過程中焊膏作用和焊點形成機理啟程，對回流曲線舉行優(yōu)化，鮮明已跳出了僅僅從制止焊接缺陷發(fā)生的角度而優(yōu)化回流曲線的范疇，將回流曲線的優(yōu)化以特定參數(shù)的形式與焊點的穩(wěn)當性聯(lián)系起來，不僅可以制止焊接缺陷發(fā)生，也使得焊點的穩(wěn)當性得以操縱。

1.回流曲線優(yōu)化的應(yīng)用策略

加熱因子是回流曲線中最重要的參數(shù)，加熱因子最優(yōu)范圍的操縱抉擇著IMC厚度的操縱，IMC厚度也根本上抉擇著焊點穩(wěn)當性的操縱，加熱因子最優(yōu)范圍在PCB板上各個焊點的實現(xiàn)成為回流曲線優(yōu)化是否告成的重要標志。而冷卻速率在優(yōu)化中也應(yīng)得到重視，宜取較大的冷卻速率來獲得微細布局的焊點組織，使其穩(wěn)當性得到提高。預熱因子僅作為一個參考值，可以不作為回流曲線優(yōu)化的重點。

假設(shè)某焊膏制造商推舉的回流曲線，首先應(yīng)確定好其加熱因子的最優(yōu)范圍并作為最重要的優(yōu)化指標，其它指標如升溫速率（ramprate），保溫時間（soaktime）應(yīng)根本符合焊膏制造商的要求，冷卻速率（coolingrate）須得到有效的操縱，以此作為優(yōu)化的回流曲線。因此回流曲線就可以作為待要實現(xiàn)的經(jīng)過優(yōu)化的目標回流曲線，焊點溫度曲線的加熱片面宜盡量迫近此目標回流曲線，以獲取和目標曲線盡量匹配的預熱因子，而冷卻片面宜使得熱質(zhì)最小焊點（即溫升片面最熱的焊點）的冷卻速率達成許可范圍的最大值4℃/sec，這樣其它焊點的冷卻速率也可以達成許可條件下的最大化。

2.對回流爐的要求

優(yōu)化回流曲線的實現(xiàn)要求回流爐的熱傳遞過程有分外好的平勻性，這樣能盡量使得PCBA上每一個焊點的溫度都盡可能的一致，各個焊點的加熱因子值也盡量的一致，以最小化各個焊點的加熱因子之差，從而易于實現(xiàn)加熱因子最優(yōu)范圍的操縱。這就要求以完全的熱風強制對流加熱為熱交換手段。對回流焊的各種加熱方式作對比，鮮明對流加熱的平勻性、可控性均最好。而采用紅外加熱技術(shù)時，安裝在PCB上的各種器件不同的輻射率使得其熱平勻性較差，而且紅外（IR）輻射能量是直線傳播，當一個體積小，薄形的器件緊靠大尺寸，高的器件就會有陰影，也會產(chǎn)生不平勻輻射。強制熱風對流與紅外加熱相比，能明顯裁減印制板平面的加熱溫度差。目前市場上面向無鉛焊生產(chǎn)的回流爐都以強制熱風對流加熱為主要的熱傳遞方式。

采用對流加熱時，既要考慮熱風速度的區(qū)別，也要考慮熱風方向的區(qū)別。一方面，強制熱風速度的增加，加速了熱量傳送到PCB板上貼片裝器件的速度，使得熱平勻性更好，但是過大的風速會造成器件移位或脫離原切實貼裝位置。所以熱風的速度確定要使得直對熱風噴嘴口下面的器件不會造成移位（也就是講，熱量傳送的有效區(qū)域不能直采納到噴嘴口的指向影響）。另一方面，熱風方向的區(qū)別也是導致溫度不均的理由。當封裝體接觸的熱風流方向不同，兩個一致的器件組所得到熱量速度是不同的。這種問題在球引腳器件底部與印制板間的支承空間，熱風流的流向分布變得更為突出。例如BGA器件的回流焊工藝，在封裝體的底部引腳與印制板間的熱風流量少于印制板安裝面的引腳器件。

總之，業(yè)界無異議地認為強制熱風對流是SMT回流焊接的最好選擇。大量專家也贊成應(yīng)對此項技術(shù)做出有價值的提升，包括提高焊爐內(nèi)PCB安裝面熱風流溫度、速度、流量、平勻性及一致性的系統(tǒng)才能。

綜合上面的議論，考慮到無鉛回流焊接要求回流爐在運行中達成更高的溫度，回流曲線的工藝窗口變窄，相對于傳統(tǒng)的有鉛回流焊，對爐子有著更高的要求：

（a）首先，回流爐各加熱區(qū)應(yīng)有較強的對流換熱才能，以便獲得更平勻的熱傳導。由于較強的對流換熱才能將使得較大熱質(zhì)元件的溫度也能較快的迫近熱源溫度，而較小熱質(zhì)元件的溫度在較早達成熱源溫度后，與熱源溫度保持平衡，直到熱源的溫度再次變更，這樣使得較大熱質(zhì)元件的溫度和較小熱質(zhì)元件的溫度在各加熱區(qū)的末端達成平衡，至少較為接近于平衡。

（b）其次，回流爐各加熱區(qū)在和印刷電路板發(fā)生熱交換的界面，即處于PCB板所在的平面，應(yīng)有盡量平勻的溫度場分布，以平衡的加熱PCBA。

（c）回流爐各加熱區(qū)熱源的重復性需要得到切實的保證，這是實現(xiàn)加熱因子優(yōu)化操縱最重要的因素。對于以同樣的初始條件，在同樣的爐操縱參數(shù)下舉行回流的同一PCBA，特定焊點所體驗的溫度曲線和加熱因子應(yīng)保持一致，否那么無法保證回流焊接的連續(xù)性和穩(wěn)當性生產(chǎn)。這就要求回流爐傳遞的熱量穩(wěn)定性（包括溫度和風速、風量）好。

（d）回流爐加熱區(qū)的數(shù)目也理應(yīng)有所增加，并且多多益善?？紤]到無鉛回流焊相對于傳統(tǒng)的有鉛焊升高的溫度（焊膏液相溫度升高217～183=34℃），用少數(shù)的幾個加熱區(qū)實現(xiàn)較高的溫度，將使得各個加熱區(qū)承受驅(qū)動PCBA達成特定溫度的任務(wù)過重，導致各個加熱區(qū)之間的熱源設(shè)定溫度較大，輕易引起PCBA在某個時段升溫過快，造成對熱敏感元件的沖擊，可能損傷芯片元件。

（e）回流爐的冷卻區(qū)應(yīng)得到有效的操縱，冷卻才能應(yīng)得到加強。在無鉛回流焊中，較快的冷卻速率有助于焊點形成較精細的微布局，機械性能大為改善，鞏固了焊點的穩(wěn)當性。因此回流爐的冷卻區(qū)，尤其是靠近加熱區(qū)的第一個冷卻區(qū)，一般對應(yīng)于焊料從峰值溫度降低到固相，對微布局的形成最為關(guān)鍵，尤其需要有較強的冷卻才能，并且是可控的。

3.終止語

通過不斷的摸索與總結(jié)，察覺SMT產(chǎn)品質(zhì)量與回流溫度曲線的設(shè)置緊密相關(guān)，為了確保SMT產(chǎn)品的質(zhì)量，務(wù)必加強回流溫度的理論研究和根據(jù)實際需求設(shè)置溫度曲線。

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