① 如何設定迴流焊溫度曲線
迴流焊溫度曲線各環節的一般技術要求: 一般而言,迴流焊溫度曲線可分為三個階段:預熱階段、恆溫階段、迴流階段、冷卻階段。
第一、迴流焊預熱階段溫度曲線的設置:
預熱是指為了使錫水活性化為目的和為了避免浸錫時進行急劇高溫加熱引起部品不具合為目的所進行的加熱行為。 預熱溫度:依使用錫膏的種類及廠商推薦的條件設定。一般設定在80~160℃范圍內使其慢慢升溫(最佳曲線);而對於傳統曲線恆溫區在140~160℃間,注意溫度高則氧化速度會加快很多(在高溫區會線性增大,在150℃左右的預熱溫度下,氧化速度是常溫下的數倍,銅板溫度與氧化速度的關系見附圖)預熱溫度太低則助焊劑活性化不充分。 •預熱時間視PCB板上熱容量最大的部品、PCB面積、PCB厚度以及所用錫膏性能而定。一般在80~160℃預熱段內時間為60~120sec,由此有效除去焊膏中易揮發的溶劑,減少對元件的熱沖擊,同時使助焊劑充分活化,並且使溫度差變得較小。 •預熱段溫度上升率:就加熱階段而言,溫度范圍在室溫與溶點溫度之間慢的上升率可望減少大部分的缺陷。對最佳曲線而言推薦以0.5~1℃/sec的慢上升率,對傳統曲線而言要求在3~4℃/sec以下進行升溫較好。
第二迴流焊在恆溫階段的溫度曲線設置
迴流焊的恆溫階段是指溫度從120度~150度升至焊膏熔點的區域談晌衫。保溫段的主要目的是使SMA內各元件的溫度
趨於穩定,盡量減少溫差。在這個區域裏給予足夠的時間使較大元件的溫度趕上較小元件,並保證焊膏中的助
焊劑得到充分揮發。到保溫段結束,焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去,整個電路板的溫度達到平衡
。應注意的是SMA上所有元件在這一段結束時應具有相同的溫度,否則進入到迴流段將會因為各部分溫度不均
產生各種不良焊接現象。
第三、迴流焊在迴流階段的溫度曲線設置:
迴流曲線的峰值溫度通常是由焊錫的熔點溫度、組裝基板和元件的耐熱溫度決定的。一般最小峰值溫度大約在焊錫熔點以上30℃左右(對於目前Sn63 - pb焊錫,183℃熔融謹耐點,則最低峰值溫度約210℃左右)。峰值溫度過低就易產生冷接點及潤濕不夠,熔融不足而致生半田, 一般最高溫度約235℃,過高則環氧樹脂基板和塑膠部分焦化和脫層易發生,再者超額的共界金屬化合物將形成,並導致脆的焊接點(焊接強度影響)。 •超過焊錫溶點以上的時間:由於共界金屬化合物形成率、焊錫內鹽基金屬的分解率等因素,其產生及濾出不僅與溫度成正比,且與超過焊錫溶點溫度以上的時間成正比,為減少共界金屬化合物的產生及濾出則超過熔點溫度以上的時間必須減少,一般設定在45~90秒之間,此時間限制需要使用一個快速溫升率,從熔點溫度快速上升到峰值溫度,同時考慮元件承受熱應力因素,上升率須介於2.5~3.5℃/see之間,且最大改變率不可超過4℃/sec。
第四、迴流焊在冷卻階段的溫度曲線設含腔置:
高於焊錫熔點溫度以上的慢冷卻率將導致過量共界金屬化合物產生,以及在焊接點處易發生大的晶粒結構,使焊接點強度變低,此現象一般發生在熔點溫度和低於熔點溫度一點的溫度范圍內。快速冷卻將導致元件和基板間太高的溫度梯度,產生熱膨脹的不匹配,導致焊接點與焊盤的分裂及基板的變形,一般情況下可容許的最大冷卻率是由元件對熱沖擊的容忍度決定的。綜合以上因素,冷卻區降溫速率一般在4℃/S左右,冷卻至75℃即可。
② SMT迴流焊爐內的溫度
這個過程是產品必須遵循的工藝要求:預熱,恆溫,迴流,冷卻四個階段,這是從進入爐子內部到出口的整個焊接工藝過程,否則產品會出現焊接品質異常,所以我們需要使用KIC測溫儀測試曲線,當我們在測試過程中就能夠獲得這組數據並進行工藝分析是否能夠滿足當前產品的工藝窗口要求。KIC測溫儀能夠告知用戶如何測試一個合格的曲線,並告訴用戶如何設定和優化溫度參數,且能夠快速告訴曲線的合格性。
隨著工業4.0的發展,很多公司都已經在上MES系統了,在印刷機,貼片機,AOI都已經實現了自動化,唯獨迴流焊還是每天人工測試曲線,而且很多人都只是關注貼片機,印刷機等產生的不良品,疏而不知迴流焊也是一個重大品質隱患的重要工序,印刷機有SPI,貼片機有AOI監控,而迴流焊呢?BGA內部呢?
為了解決這一個難題,建議使用UPVIEW自動測溫曲線系統,這是一款用於SMT,半導體等領域的自動測溫曲線系統,由傳統每天人工測試變為自動測試曲線,並實現一片板測試一個曲線152,使所有產品工藝的一致性和品質管控2019,以及降低人工和生產成本3608。為迴流焊實現自動化測試和智能工廠及MES起到重要作用。如果需要更多技術資料獲取請直接+前面的數字。
UPVIEW自動測溫曲線系統
主要功能:
1. 自動測試每一片板溫度曲線:確保所有產品工藝品質和一致性。
2. 實時SPC圖表統計和CPK計算:實時監測整個工藝的趨勢,一旦發生異常變化自動報警。
3. 條碼綁定曲線可追溯性:自動將條碼綁定每個產品曲線以便後續進行追溯。
4. 實時工藝曲線數據輸出連接MES:實時輸出數據給MES進行大數據收集和分析
5. 實時監測爐內溫度和速度變化量:直觀顯示每片產品在經過爐內各溫區溫度和速度變化
6. 工藝異常自動警報:出現工藝異常時,系統自動報警並自動斷開PCB進入爐內起到品質管控作用。
7. 所有爐子遠程集中管理:實時遠程監控所有爐子生產狀態一目瞭然,減少人員配置和異常及時處理
8. 實時O2氧含量記錄追蹤:實時O2氧含量綁定工藝曲線便於後續追蹤。
主要改善:
降低人工測試工時成本
降低製作測溫板成本和輔料成本
降低人為誤操作風險
消除設備停線時間
消除人工測試的局限性
提高生產效率 和產品品質
智能自動化測試曲線(1片板1曲線)
產品可追溯性
③ 迴流焊溫度設置多少
首先我們要了解迴流焊的幾個關鍵的地方及溫度的分區情況及迴流焊的種類.
影響爐溫的關鍵地方是:
1:各溫區的溫度設定數值
2:各加熱馬達的溫差
3:鏈條及網帶的速度
4:錫膏的成份
5:PCB板的厚度及元件的大小和密度
6:加熱區的數量及迴流焊的長度
7:加熱區的有效長度及泠卻的特點等
迴流焊的分區情況:
1:預熱區(又名:升溫區)
2:恆溫區(保溫區/活性區)
3:迴流區
4 :泠卻區
那麼,如何正確的設定迴流焊的溫度曲線
下面我們以有鉛錫膏來做一個簡單的分析(Sn/pb)
一:預熱區
預熱區通常指由室溫升至150度左右的區域,在這個區域,SMA平穩升溫,在預熱區錫膏的部分溶劑能夠及時的發揮。元件特別是集成電路緩慢升溫。以適應以後的高溫,但是由於SMA表面元件大小不一。其溫度有不均勻的現象。在些溫區升溫的速度應控制在1-3度/S 如果升溫太快的話,由於熱應力的影響會導致陶瓷電容破裂/PCB變形/IC晶元損壞 同時錫膏中的溶劑揮發太快,導致錫珠的產生,迴流焊的預熱區一般佔加熱信道長度的1/4—1/3 時間一般為60—120S
二:恆溫區
所謂恆溫意思就是要相對保持平衡。在恆溫區溫度通常控制在150-170度的區域,此時錫膏處於融化前夕,錫膏中的揮發進一步被去除,活化劑開始激活,並有效的去除表面的氧化物,SMA表面溫度受到熱風對流的影響。不同大小/不同元件的溫度能夠保持平衡。板面的溫差也接近*小數值,曲線狀態接近水平,它也是評估迴流焊工藝的一個窗口。選擇能夠維持平坦活性溫度曲線的爐子將提高SMA的焊接效果。特別是防止立碑缺陷的產生。通常恆溫區的在爐子的加熱信道佔60—120/S的時間,若時間太長也會導致錫膏氧化問題。導致錫珠增多,恆溫渠溫度過低時此時容易引起錫膏中溶劑得不到充分的揮發,當到迴流區時錫膏中的溶劑受到高溫容易引起激烈的揮發,其結果會導致飛珠的形成。恆溫區的梯度過大。這意味著PCB的板面溫度差過大,特別是靠近大元件四周的電阻/電容及電感兩端受熱不平衡,錫膏融化時有一個延遲故引起立碑缺陷。
三:迴流區
迴流區的溫度*高,SMA進入該區域後迅速升溫,並超出熔點30—40度,即板面溫度瞬間達到215-225度,(此溫度又稱之為峰值溫度)時間約為5—10/S 在迴流區焊膏很快融化,並迅速濕潤焊盤,隨著溫度的進一步提高,焊料表面張力降低。焊料爬至元件引腳的一定高度。形成一個(彎月面)從微觀上看:此時焊料中的錫與焊盤上的銅或金屬由於擴散作用而形成金屬間的化合物,SMA在迴流區停留時間過長或溫度過高會造成PCB板面發黃/起泡/元件的損壞/如果溫度設定正確:PCB的色質保持原貌。焊點光亮。在迴流區,錫膏融化後產生的表面張力能適應的校正由貼片過程中引起的元件引腳偏移。但也會由於焊盤設計不正確引起多種焊接缺陷,迴流區的升溫率應該控制在2。5度---3度/S 一般應該在25-30/S內達到峰值。溫度過低。焊料雖然融化,但流動性差,焊料不能充分的濕潤,故造成假焊及泠焊
四:泠卻區
SMA運行到泠卻區後,焊點迅速降溫。焊料凝固。焊點迅速泠卻。表面連續呈彎月形 通常泠卻的方法是在迴流焊出口處安裝風扇。強制泠卻。並採用水泠或風泠,理想的泠卻溫度曲線同迴流區升溫曲線呈鏡像關系(對稱分布)
無鉛溫度分析:
無鉛錫膏的熔點是217度,常見的無鉛錫膏的成份為:Sn/Ag/Gu 其比率是:96.5/3.0/0.5 如圖(一)所示:
預熱區
預熱區升溫到175度,時間為100S左右,由此可得預熱區的升溫率(由於本測試儀是採用在線測試,所以從0—46S這段時間還沒有進入預熱區,時間146-46=100S,由於室溫為26度 175-26=149度 升溫率為;149度/100S=1.49度/S)
恆溫區
恆溫區的*高溫度是200度左右,時間為80S,*高溫度和*低溫度差25度
迴流區
迴流區的*高溫度是245度,*低溫度為200度,達到峰值的時間大概是35/S左右
迴流區的升溫率為:45度/35S=1.3度/S 按照(如何正確的設定溫度曲線)可知:此溫度曲線達到峰值的時間太長。整個迴流的時間大概是60S
泠卻區
泠卻區的時間為100S左右,溫度由245度降到45度左右,泠卻的速度為:245度—45度=200度/100S=2度/S
④ 如何設定迴流焊溫度曲線
如何設定迴流焊溫度曲線,
很多公司在生產和研發中已經大量的應用了
smt
工藝和表面貼裝元器件(smc
/smd)。因此,焊接過程也就無法避免的大量的使用迴流焊機。廣晟德迴流焊針對迴流焊溫度曲線的整定談談一些具體的經驗和看法。
首先我們要了解迴流焊的幾個關鍵的地方及溫度的分區情況及迴流焊的種類.
a.影響爐溫的關鍵地方是:
1:各溫區的溫度設定數值
2:各加熱馬達的溫差
3:鏈條及網帶的速度
4:錫膏的成份
5:pcb板的厚度及元件的大小和密度
6:加熱區的數量及迴流焊的長度
7:加熱區的有效長度及泠卻的特點等
b.迴流焊的分區情況:
1:預熱區(又名:升溫區)
2:恆溫區(保溫區/活性區)
3:迴流區
4:泠卻區如何來設置迴流焊機溫度曲線的數據
1、根據使用焊錫膏的溫度曲線進行設置。不同金屬含量的焊錫膏有不同的溫度曲線,應按照焊錫膏生產廠商提供的溫度曲線進行設置具體產品的迴流焊溫度曲線;
2、根據pcb的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小等;
3、根據表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無bga、csp等特殊元器件進行設置。
4、根據設備的具體情況,例如:加熱區的長度、加熱源的材料、回(再)流焊爐的構造和熱傳導方式等因素進行設置。
圖一(無鉛溫度曲線)
無鉛溫度分析:
無鉛錫膏的熔點是217度,常見的無鉛錫膏的成份為:sn/ag/gu
其比率是:96.5/3.0/0.5
如圖(一)所示:
一、預熱區
預熱區升溫到175度,時間為100s左右,由此可得預熱區的升溫率(由於本測試儀是採用在線測試,所以從0—46s這段時間還沒有進入預熱區,時間146-46=100s,由於室溫為26度
175-26=149度
升溫率為;149度/100s=1.49度/s)
二、恆溫區
恆溫區的最高溫度是200度左右,時間為80s,最高溫度和最低溫度差25度
三、迴流區
迴流區的最高溫度是245度,最低溫度為200度,達到峰值的時間大概是35/s左右;迴流區的升溫率為:45度/35s=1.3度/s
按照(如何正確的設定溫度曲線)可知:此溫度曲線達到峰值的時間太長。整個迴流的時間大概是60s
四、泠卻區
泠卻區的時間為100s左右,溫度由245度降到45度左右,泠卻的速度為:245度—45度=200度/100s=2度/s
圖二(無鉛溫度曲線)
如圖(二)所示:泠卻溫度曲線沒有同迴流區升溫曲線呈鏡像關系(對稱分布)所以上圖並非為理想標准曲線
圖(三)理想標准溫度曲線(黑線)