无铅锡膏回流焊温度曲线与焊接原理

  针对现在使用广泛的无铅锡膏，本文讨论无铅锡膏回流焊温度曲线的工艺技术要求及设 置办法，并简明论述锡膏回流焊的根底原理。 回流焊是SMT外表拼装的中心工艺。SMT出产中的电路设计、锡膏印刷、元器件 安装，终究都是为了焊接成PCB制品。一切的不良都将在回流焊之后反映出来。而SMT 出产中的大部分工艺操控都是为得到高直通率的质量成果，若回流焊温度曲线没有设 置好，前段的一切质量管控都失掉了含义。所以，正确设置回流焊温度，完成温度曲线 的最优化，是一切SMT产线工艺操控中的重中之重。 图一 图一为典型的Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金传统无铅锡膏温度曲线。A为升温区，B为 恒温区（滋润区），C为熔锡区。260S后为冷却区。 升温区A,意图是快速使PCB板升温到助焊剂激活温度。在45-60秒左右从室温升 温至150℃左右，斜率应在1到3之间。升温过快易发生崩塌导致锡珠、桥接等不良 发生。 . 恒温区B，从150℃至190℃陡峭升温，时刻以详细的产品要求为根据，操控在60 到120秒左右，充沛的发挥助焊溶剂的活性，去除焊接面氧化物。时刻过长，则易呈现活 化过度，影响焊接质量。在此阶段中，助焊溶剂中的活性剂开端起作用，松香树脂开端 软化活动，活性剂随松香树脂在PCB焊盘和零件焊接端面分散和滋润，并与焊盘和零 件焊接面外表氧化物反响，清洁被焊接外表并去除杂质。一起松香树脂快速胀大在焊接 外表外层构成维护膜与阻隔与外界气体触摸，维护焊接面不再发生氧化。设置足够的恒 温时刻，意图是让PCB焊盘与零件再回流焊接前到达共同的温度，削减温差，由于PCB 上面贴装的不同零件吸热才能有很大的差异。避免回焊时的温度不均衡造制质量问题， 如立碑、虚焊等不良。恒温区升温太快，锡膏中助焊剂就会敏捷胀大蒸发，发生气孔、 炸锡、锡珠等各种质量问题。而恒温时刻过长，则会使助焊溶剂过度蒸发，在回流焊接 时失掉活性和维护功用，构成虚焊、焊点残留物发黑、焊点不亮光等等一系列不良后果。 在实践出产中，应根据实践产品和无铅锡膏的特性设置恒温时刻。 焊接区C以30到60秒为宜，过短的熔锡时刻会构成虚焊等不良，时刻过长则将 发生过量介金属或焊点发暗等。此阶段锡膏中的合金粉末熔化，与被焊接面金属发生化 合反响。助焊溶剂在此刻欢腾并加速蒸发和滋润，并在高温下战胜外表张力，让液态合 金焊料跟着助焊剂活动，在焊盘外表分散并包裹零件焊接端面构成潮湿作用。理论上， 温度越高滋润作用越好，但是实践使用中要考虑PCB板和零件的最高温度承受才能。 回流焊接区温度与时刻的调整是在峰值温度与焊接作用之间寻求平衡，即在可接受的峰 值温度与时刻内到达抱负的焊接质量。 . 焊接区后即冷却区。此阶段中焊料由液态降温变为固态构成焊点，焊点内部构成晶 粒。快速的降温冷却能得到牢靠的焊点，而且焊点具有亮光的光泽度。这是由于快速冷 却能使焊点构成结构严密的合金，而较慢的冷却速率会发生许多介金属，并在接合面形 成较大的晶粒，这样的焊点机械强度的牢靠性低，而且焊点外表会暗淡，光泽度低。 图二 图二为斜升式温度曲线图。这种温度曲线设定取消了传统曲线中的恒温区，焊接区 的渠道也变为一条抛物线。基板温度由室温直接缓慢加热到峰值温度，整个焊接进程中 忽然的温度阶梯改变较小，能缩短焊接时刻。只需不是拼装杂乱的基板，都能使用这 种斜升温度曲线，它能有用加速焊接速度，进步功率。而且在许多出产线有成功的使用。 假如您产线上的产品相对不杂乱，也能够试着使用这种曲线，缩短了焊料合金的液态时 间，构成的焊点强度愈加牢靠。 假如PCB板很大或许有许多杂乱的零件散布在PCB板上，传统的阶梯式曲线的恒 温区能确保PCB板上各个方位的温度趋于共同，而焊接区的渠道也能确保各个焊点的 . 牢靠焊接。至于传统阶梯式温度曲线和斜升式曲线哪一种更好，并无切当答案。这要综 合出产的产品、锡膏配方、回流炉硬件等多方面的条件挑选最佳计划。 综上所述，回流焊温度曲线设置并无定势。实践出产中，以锡膏和出产产品为基准， 参阅规范曲线去调整优化，以期取得抱负的焊接作用。笔者遇到一个极点的比如，PCB 板上的connector连接器插座，锡膏从熔化至峰值温度再到降温固化，整个液态进程只 有15秒时刻，这样的设置得到了很好的焊接作用。所以只需形形色色的设法改进，相 信SMT制程工程师都能得到逐渐的提高的直通率。 .