SMT回流焊接是貼片加工中特有的重要工藝,回流焊的焊接四大溫區(qū)分別為預(yù)熱區(qū)、恒溫區(qū)、回流區(qū)、冷卻區(qū)。每個(gè)溫區(qū)加熱階段都有其重要的意義。接下來(lái)就由深圳SMT貼片加工廠壹玖肆貳給大家講解一下,關(guān)于SMT回流焊四大溫區(qū)的作用做一個(gè)詳細(xì)講解!
一、預(yù)熱區(qū)階段
貼片加工的PCBA從室內(nèi)溫度到達(dá)回流爐加熱溫度150℃,升溫速率小于2℃/s,稱預(yù)熱(preheat)階段。預(yù)熱階段的目的是把焊膏中較低熔點(diǎn)的溶劑揮發(fā)掉。焊膏中助焊劑的主要成分包括松香、活性劑、黏度改善劑和溶劑。溶劑的作用是主要作為松香的載體和保證焊膏的存儲(chǔ)時(shí)間。預(yù)熱階段需把過(guò)多的溶劑揮發(fā)掉,但是一定要控制升溫速率。太高的升溫速率會(huì)造成元件的熱應(yīng)力沖擊,損傷元件或降低元件性能和壽命,后者帶來(lái)的危害更大,因?yàn)楫a(chǎn)品已流到了客戶手里。另一個(gè)原因是太高的升溫速率會(huì)造成焊膏的塌陷,引起短路的危險(xiǎn),并且太高的升溫速率使得溶劑揮發(fā)速度過(guò)快,容易濺出金屬成分,出現(xiàn)錫珠。
二、恒溫區(qū)階段
把整個(gè)PCBA板緩慢加熱到170℃,使電路板達(dá)到溫度均勻,稱恒溫(soak或equilibrium)階段。時(shí)間一般為70-120s。在這個(gè)階段,溫度上升速度緩慢。恒溫階段的設(shè)定主要應(yīng)參考焊膏供應(yīng)商的建議和PCBA板熱容的大小。恒溫階段有3個(gè)作用,一個(gè)是使整個(gè)PCBA都能達(dá)到均勻的溫度,減少進(jìn)入回流區(qū)的熱應(yīng)力沖擊,以及其他焊接缺陷如元件翹起,某些大體積元件冷焊等;另一個(gè)重要作用就是焊膏中的助焊劑開(kāi)始發(fā)生活性反應(yīng),增大焊件表面潤(rùn)濕性能,使得熔融焊料能夠很好地潤(rùn)濕焊件表面;第三個(gè)作用就是進(jìn)一步揮發(fā)助焊劑中溶劑。由于保溫階段的重要性,因此保溫時(shí)間和溫度必須得到很好地控制,既要保證助焊劑能很好地清潔焊接面,又要保證助焊劑到達(dá)回流之前沒(méi)有完全消耗掉,在回流階段能夠起到防止再氧化的作用。
三、回流區(qū)階段
把PCBA板加熱到融化區(qū),使焊膏融化,板子達(dá)到最高溫度,一般是230℃-245℃,稱回流(reflow)階段。液相線以上時(shí)間一般是30-60s?;亓麟A段溫度繼續(xù)升高越過(guò)回流線,焊膏融化并發(fā)生潤(rùn)濕反應(yīng),開(kāi)始生成金屬間化合物層,最終到達(dá)峰值溫度。回流區(qū)峰值溫度是由焊膏的化學(xué)成分、元器件的特性和PCB材料決定的?;亓鲄^(qū)如果峰值溫度太高,電路板有可能會(huì)燒傷或者燒焦;如果峰值溫度太低,焊點(diǎn)會(huì)呈現(xiàn)灰暗和粒狀。因此這個(gè)溫區(qū)的峰值溫度,應(yīng)該高到足以使助焊劑充分起作用,而且濕潤(rùn)性很好,但它不應(yīng)該高到導(dǎo)致元件或者電路板損壞、變色或者燒焦的程度?;亓鲄^(qū)同樣應(yīng)考慮溫度的上升斜率不能使元件受到熱沖擊。回流時(shí)間應(yīng)該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好,一般為30-60s最好。過(guò)長(zhǎng)的回流時(shí)間和較高溫度,會(huì)損壞易受溫度影響的元件,也會(huì)導(dǎo)致金屬間化合物IMC層過(guò)厚,使焊點(diǎn)變得很脆,降低焊點(diǎn)的抗疲勞能力。
四、冷卻區(qū)階段
溫度下降的過(guò)程,稱為冷卻(Cooling)階段,冷卻速率為3-5℃/s。冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過(guò)程對(duì)焊接的最后結(jié)果也起著關(guān)鍵作用。較快的冷卻速度可以細(xì)化焊點(diǎn)的微觀組織。改變金屬間化合物的形態(tài)和分布,提高焊料合金的力學(xué)性能。對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中的無(wú)鉛焊接,在不對(duì)元器件產(chǎn)生不利影響的情況下,冷卻速率的提高通常也能減少缺陷,提高可靠性。但是太快的冷卻速度,也將會(huì)造成對(duì)元器件的沖擊,造成應(yīng)力集中,使產(chǎn)品的焊點(diǎn)在使用過(guò)程中過(guò)早失效,因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線。
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