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回流焊工艺

锡膏特性与回流焊温度曲线关系

发布时间:2019-05-17  新闻来源:

锡膏特性决定回流曲线的基本特性。不同的锡膏由于助焊剂(Flux)有不同的化学成分,因此它的化学变化有不同的温度要求,对回流温度曲线也有不同的要求。一般锡膏供应商都能提供个参考回流曲线,用户可在此基础上根据自己的产品特性优化。 下图是个典型Sn63/Pb37锡膏的温度回流曲线。 以此图为例,来分析回流焊曲线。它可分为4个主要阶段:

回流焊温度曲线

回流焊温度曲线


1)把PCB板加热到150℃左右,上升斜率为1-3 ℃/秒。 称预热(Preheat)阶段; 
2)把整个板子慢慢加热到183 ℃。称均热(Soak或Equilibrium)阶段。时间般为60-90秒。
3)把板子加热到融化区(183 ℃以上),使锡膏融化。称回流(Reflow Spike)阶段。在回流阶段板子达到高温度,般是215 ℃ +/-10 ℃。回流时间以45-60秒为宜,大不超过90秒。
4)曲线由高温度点下降的过程。称冷却(Cooling)阶段。一般要求冷却的斜率为2 -4℃/秒。 

锡膏在回流焊预热阶段特性变化:

回流焊预热阶段是把锡膏中较低熔点的溶剂挥发走。锡膏中助焊剂的主要成分包括松香,活性剂,黏度改善剂,和溶剂。溶剂的作用主要作为松香的载体和保证锡膏的储藏时间。预热阶段需把过多的溶剂挥发掉,但是定要控制升温斜率,太高的升温速度会造成元件的热应力冲击,损伤元件或减低元件性能和寿命,后者带来的危害更大,因为产品已流到了客户手里。另个原因是太高的升温速度会造成锡膏的塌陷,引起短路的危险,尤其对助焊剂含量较高(达10%)的锡膏。 

锡膏在回流焊均热阶段特性变化:


回流焊均热阶段设定主要应参考焊锡膏供应商的建议和PCB板热容的大小。因为均热 阶段有两个作用,个是使整个PCB板都能达到均匀的温度,均热的目的是为了减少进入回流区的热应力冲击,以及其它焊接缺陷如元件翘起,某些大体积元件冷焊等。均热阶段另个重要作用就是焊锡膏中的助焊剂开始发生活性反应,增大焊件表面润湿性能(及表面能),使得融化的焊锡能够很好地润湿焊件表面。由于均热段的重要性,因此均热时间和温度必须很好地控制,既要保证助焊剂能很好地清洁焊面,又要保证助焊剂到达回流前没有完全消耗掉。助焊剂要保留到回流焊阶段是必需的,它能促进焊锡润湿过程和防止焊接表面的再氧化。尤其是目前使用低残留,免清洗(no-clean)的焊锡膏技术越来越多的情况下,焊膏的活性不是很强,且回流焊接的也多为空气回流焊,更应注意不能在均热阶段把助焊剂消耗光。 

锡膏在回流焊的回流阶段特性变化:

温度继续升高越过回流线,锡膏融化并发生润湿反应,开始生成金属间化合物层。到达高温度,然后开始降温,落到回流线以下,焊锡凝固。回流区同样应考虑温度的上升和下降斜率不能使元件受到热冲击。回流区的高温度是由PCB板上的温度敏感元件的耐温能力决定的。在回流区的时间应该在保证元件完成良好焊接的前提下越短越好,般为30-60秒好,过长的回流时间和较高温度,如回流时间大于90秒,会造成金属间化合物层增厚,影响焊点的长期可靠性 。

锡膏在回流焊冷却阶段特性变化

回流焊冷却阶段的重要性往往被忽视。好的冷却过程对焊接的后结果也起着关键作用。好的焊点应该是光亮的,平滑的。而如果冷却效果不好,会产生很多问题诸如元件翘起,焊点发暗,焊点表面不光滑,以及会造成金属间化合物层增厚等问题。因此回流焊接必须提供良好的冷却曲线,既不能过慢造成冷却不良,又不能太快,造成元件的热冲击。
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