回流焊爐溫曲線的設(shè)定

回流焊爐溫曲線的設(shè)定

講師：王勇

1本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分學(xué)習(xí)的目標(biāo):課程結(jié)束時(shí)你會(huì)對(duì)SMT不同的回流焊接過(guò)程有一個(gè)大致的了解.2本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分內(nèi)容介紹良好的回流焊接的效果所需的要素RSS爐溫曲線的設(shè)定RTS爐溫曲線的設(shè)定有鉛與無(wú)鉛爐溫曲線的分析對(duì)比3本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分良好的回流焊接效果取決于下列要素:

設(shè)備

作業(yè)方法

物料

環(huán)境

作業(yè)人員4本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分1.設(shè)備

爐子傳輸軌道供應(yīng)商支持加熱區(qū)冷卻區(qū)5本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分2.方法焊接曲線Preheat預(yù)熱Soakorlinear浸潤(rùn)區(qū)或直線Reflow回流Cooling冷卻Conveyorspeed鏈條速度6本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分3.材料焊接材料Flux助焊劑Alloy合金AlloyParticlesize金屬顆粒的大小Components電子元件焊接環(huán)境氮?dú)饪諝?本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分4.環(huán)境生產(chǎn)環(huán)境周圍溫度相對(duì)濕度灰塵空氣流動(dòng)8本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分5.作業(yè)人員培訓(xùn)知識(shí)意識(shí)9本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分電子產(chǎn)品焊接對(duì)焊料的要求焊接溫度要在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行,以保證元器件不受熱力沖擊而損壞.熔融焊料必須在被焊金屬表面有良好的流動(dòng)性,有利于焊料均勻分布,并為潤(rùn)濕奠定基礎(chǔ).凝固時(shí)間要短,有利于焊點(diǎn)成型,便于操作.焊點(diǎn)外觀要好,便于檢查.導(dǎo)電性能好,并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度.抗蝕性好.(特別是軍事,航天,通信及大型計(jì)算機(jī))焊料的原料來(lái)源應(yīng)廣泛,即組成焊料的金屬礦產(chǎn)應(yīng)豐富,價(jià)格低廉,才能保證穩(wěn)定供貨.10本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分回流焊溫度曲線（ReflowProfile）定義:記錄PCB板在以一定速度經(jīng)過(guò)回流焊時(shí)，PCB板上溫度變化軌跡圖。所需設(shè)施：

溫度傳感器（線）；已校正測(cè)溫儀；PCB板或?qū)嵮b板；用于固定傳感器的介質(zhì)（耐高溫膠布；耐高溫焊錫；高溫固化膠）；焊接設(shè)備；曲線規(guī)格。11本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分測(cè)溫板的制作—熱電偶線的連接過(guò)程12本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分測(cè)溫板13本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分紅膠鋁膠帶熱電偶線14本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分回流爐15本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分Ramp-Soak-SpikeRSS爐溫區(qū)域的劃分預(yù)熱段：(PreheatZone)

該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱，以達(dá)到第二個(gè)特定目標(biāo)，但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍以內(nèi)，如果過(guò)快,會(huì)產(chǎn)生熱沖擊，電路板和元件都可能受損，過(guò)慢，則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質(zhì)量。由于加熱速度較快，在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對(duì)元件的損傷。一般規(guī)定最大速度為4oC/S。然而，通常上升速率設(shè)定為1~3oC/S。典型的升溫度速率為2oC/S.

保溫段：(SoakingZone)

是指溫度從120oC/S~150oC/S升至焊膏熔點(diǎn)的區(qū)域。保溫段的主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨于穩(wěn)定，盡量減少溫差。在這個(gè)區(qū)域里給予足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件，并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。到保溫段結(jié)束，焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去，整個(gè)電路板的溫度達(dá)到平衡。應(yīng)注意的是SMA上所有元件在這一段結(jié)束時(shí)應(yīng)具有相同的溫度，否則進(jìn)入到回流段將會(huì)因?yàn)楦鞑糠譁囟炔痪a(chǎn)生各種不良焊接現(xiàn)象。

16本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分回流段:

在這一區(qū)域里加熱器的溫度設(shè)置得最高，使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同，一般推薦為焊膏為焊膏的溶點(diǎn)溫度加20-40oC.對(duì)于熔點(diǎn)為183oC的63Sn/37Pb焊膏和熔點(diǎn)為179oC的Sn62/Pb36/Ag2膏焊，峰值溫度一般為210-230oC/S，再流時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，以防對(duì)SMA造成不良影響。理想的溫度曲線是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“尖端區(qū)”覆蓋的體積最小。冷卻段

這段中焊膏中的鉛錫粉末已經(jīng)熔化并充分潤(rùn)濕被連接表面，應(yīng)該用盡可能快的速度來(lái)進(jìn)行冷卻，這樣將有助于得到明亮的焊點(diǎn)并有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致電路板的更多分解而進(jìn)入錫中，從而產(chǎn)生灰暗毛糙的焊點(diǎn)。在極端的情形下，它能引起沾錫不良和弱焊點(diǎn)結(jié)合力。冷卻段降溫速率一般為3~4oC/S冷卻至75oC即可。17本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分

1.溫度不夠使助焊劑揮發(fā)

2.元件破裂,焊料飛濺(錫珠),焊膏蹋陷(錫橋) 3.過(guò)多的助焊劑揮發(fā)(不潤(rùn)濕) 4.不能激發(fā)助焊劑的活性(不潤(rùn)濕) 5.助焊劑的殘留和空洞的形成 6.元件和板的損壞.18本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分19本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分20本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分220240180200140160100120

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Time(Seconds)

Temperature(°C)1.3-1.6°C/SecPeakTemp.210-225°CReflowZone

(2.0min.max.)~60-90sec.typicalSoakingZone0.5-0.6°C/Sec<3°C/Sec

Pre-heatingZone

(2.0-4.0min.max.)(30-90sec.max.)~30-60sec.typical標(biāo)準(zhǔn)的RSS回流焊接曲線

合金:SnPb63/3721本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分Ramp-Soak-Spike22本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分Ramp-Soak-Spike-RSS在今天RSS爐溫曲線運(yùn)用的越來(lái)越少了.

因?yàn)楹附硬牧系母倪M(jìn)

強(qiáng)制對(duì)流的爐子的引入.在今天大多數(shù)的焊料不需要提供保溫區(qū)去激活助焊劑而達(dá)到合適的潤(rùn)濕.23本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分設(shè)定RTS溫度曲線RTS曲線簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一條從室溫到回流峰值溫度的溫度漸升曲線，RTS曲線溫升區(qū)其作用是裝配的預(yù)熱區(qū)，這里助焊劑被激化，揮發(fā)物被揮發(fā)，裝配準(zhǔn)備回流，并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫速率為每秒0.6~1.8°C。升溫的最初90秒鐘應(yīng)該盡可能保持線性。24本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度的階段。在達(dá)到150°C之后，峰值溫度應(yīng)盡快地達(dá)到，峰值溫度應(yīng)控制在215(±5)°C，液化居留時(shí)間為60(±15)秒鐘。液化之上的這個(gè)時(shí)間將減少助焊劑受夾和空洞，增加拉伸強(qiáng)度。和RSS一樣，RTS曲線長(zhǎng)度也應(yīng)該是從室溫到峰值溫度最大3.5~4分鐘，冷卻速率控制在每秒4°C。25本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分RampToSpike26本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分RamptoSpike–RTS直線型RTS在混裝型焊接中有時(shí)會(huì)導(dǎo)致較大的(DeltaT),即同一板面的溫差較大,在些會(huì)超過(guò)10°C.使用RSS曲線可以很好的降低DeltaT,實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)需要調(diào)整.27本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分有鉛和無(wú)鉛焊料的比較錫是延展性很好的銀白色的金屬,質(zhì)地軟,熔點(diǎn)是:231.9°C鉛也是質(zhì)地柔軟并呈灰色的金屬,熔點(diǎn):327.4°C1.錫鉛比例:Sn63Pb37焊料的熔點(diǎn):183°C2.錫銀銅:Sn96.5Ag3.0Cu0.5(SAC305)焊料的熔點(diǎn):217°C-221°C所以無(wú)鉛焊接所需要的溫度更高,在無(wú)鉛制程中存在更大的擔(dān)憂!28本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分220240180200140160100120

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Temperature(°C)1.3-1.6°C/SecPeakTemp.210-225°CReflowZone

(2.0min.max.)~60-90sec.typicalSoakingZone0.5-0.6°C/Sec<3°C/Sec

Pre-heatingZone

(2.0-4.0min.max.)(30-90sec.max.)~30-60sec.typical標(biāo)準(zhǔn)的RSS回流焊接曲線

合金:SnPb63/3729本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分考慮:混合焊接元件本體溫度(如:CCGA)和SOT-23)溫度的不同可能相差20oC加熱速率需要<0.75oC/sec)且不超過(guò)零件包裝的溫度的上限.在焊接前長(zhǎng)時(shí)間的爆露增加氧化的發(fā)生.20015010050250-5oC/secSoak(60-180sec)235oC(10seconds)Minimum@AllSolderJoints217-220oC(熔點(diǎn))Temperature(C)Time(sec)3oC/sec3oC/sec3oC/secReflow(45-120sec)3oC/sec-5oC/secUpperLimitDictatedbyComponentBodyTemperatureLimits.TypicalSpecificationsare:245oC,250oC,or260oC.建議的焊料合金:SnAgCuPreheatCooldown60120180240300360420480540600660720880目標(biāo)峰值溫度235oC-245oCPb-Free–Sn/Ag/CuSAC30530本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分用錫鉛合金與無(wú)鉛合金焊料形成的焊點(diǎn)主要不同在于：焊料的外觀標(biāo)準(zhǔn)給出了兩者的目檢要求下述標(biāo)記特指無(wú)鉛焊點(diǎn)圖例無(wú)鉛合金多具有:表面粗糙（顆粒狀或灰暗）不同的潤(rùn)濕接觸角（無(wú)鉛焊點(diǎn)潤(rùn)濕接觸角偏大）所有焊料填充的其他要求相同

無(wú)鉛焊接效果與有鉛焊接效果的比較31本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分圖5-4錫鉛焊料；免洗工藝

圖5-5錫銀銅焊焊料；免洗工藝32本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分圖5-6錫鉛焊料；水溶性助焊劑

圖5-7錫銀銅焊料；水溶性助焊劑

33本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分圖5-8錫鉛焊料；水溶性助焊劑

圖5-9錫銀銅焊料；水溶性助焊劑

34本文檔共38頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期二\12點(diǎn)11分圖5-10錫銀銅焊焊料；免洗工藝；氮?dú)饣亓?/p>

圖5-11錫銀銅焊焊料；免洗工藝