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回流焊爐的溫度曲線

時間:2019-11-18 14:19:38來源:本站瀏覽次數:1173

    

smt貼片加工再流焊接的本質就是“加熱”,其工藝的核心就是設計溫度曲線的形狀與參數,設置爐溫,測試smt加工溫度曲線。溫度曲線一般指PCBA上測試點的“溫度一時間”曲線,如圖1所示,也指SMT技術員根據所要焊接PCBA的代表性封裝及焊膏制定的特征性質的“溫度一時間”曲線,即標示了峰值溫度范圍、預熱時間、焊接時間、形狀等要求的技術性質的曲線。


 采用烙鐵焊接,只要焊點被加熱到足夠溫度,幾秒即可完成。熱風再流焊接屬于群焊技術,它的加熱方式與烙鐵不同,不僅加熱焊點,也加熱元器件與PCB,它們不屬于一個系統,因此,有一個溫度曲線的設計問題---形狀與參數。在討論溫度曲線的形狀之前,先來了解一下溫度曲線形狀的原始意義。SMT貼片再流焊接本質是加熱。對于一個焊點而言,只要溫度達到焊料合金的熔點以上25-40℃并保持幾秒即可,如圖2中的A曲線,烙鐵焊接就是這樣的一個過程。對于熱質量分布不均的PCBA,采用熱風再流爐焊接時,其整體都被加熱。由于不同元器件的大小、材質不同,熱膨脹系數(CTE)也不同,溫度分布不均。為了使再流時大熱容量的元器件(引腳)能夠達到熔點以上的溫度要求,則小熱容量的元器件(引腳)可能過熱。為了避免這種情況發生及減小變形,往往采用平臺式的加熱溫度曲線,如圖2中的B曲線。這種曲線一般稱為傳統的或保溫型的溫度曲線,它具有焊接良率高、適應性強的特點,被廣泛使用。但是,它存在一些不足:初始升溫速率太大,容易引起熱塌落、焊膏“爆炸”;預熱/浸潤時間太長,會引起被焊接表面及焊錫粉表面的過度氧化;熔點附近升溫速率太快,容易引起焊錫、焊劑飛濺及芯吸;冷卻速率慢,或導致焊點晶粒粗大。為了減少這些問題,有人提出了帳篷式的溫度曲線,如圖2的C曲線(藍色)。但是,相對于傳統的保溫型溫度曲線,其適應性要差很多??偟膩碇v,其應用僅限于PCBA上元器件熱容量比較小的;類似手機那樣的產品。



了解了溫度曲線形狀的意義后,我們應該明白,溫度曲線是服務于產品焊接的,只要焊接良好,就是最好的溫度曲線。好的溫度曲線建立在PCBA特性和焊膏特性上,比如低殘留焊膏,由于使用的松香比較少,加熱過程中防止再氧化的能力比較弱,就不宜采用傳統的溫度曲線,如圖3(a)所示。圖4所示是幾種特殊形狀的溫度曲線,它們都有特定的應用場景。


顯然,從這些特殊形狀的溫度曲線中,我們可以得出一個結論,就是溫度曲線形狀的設計主要是確定焊膏熔融之前的形狀,即室溫到焊膏熔點之間的加熱段(浸潤/預熱區)的形狀,它是溫度曲線設計的關鍵。

 

但是,這并不是說峰值溫度、液態以上焊接時間不重要。加熱階段與再流階段的功能不同,前者主要是熱平衡以及焊劑活化,而后者決定焊點的微觀組織與可靠性。就減少焊接不良而言,更多與加熱段有關,而可靠性更多與再流焊接階段有關。

以上的幾個點是smt貼片加工廠需要根據客戶的需求進行一定的評估的。

 

 

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