回流焊爐溫操作過程中熱容溫度曲線研究

[關 鍵 詞] 回流焊工藝；回流焊爐溫；熱容溫度曲線

[中圖分類號] G718.3 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）02-0044-01

表面組裝技術（SMT）的焊接通常選用回流焊工藝，焊接質量的好壞最終會影響到產品的質量，需要我們對回流焊工藝進行深入研究，開發出更趨合理的熱容溫度曲線，提高表面組裝質量?；亓骱柑攸c：溫度較高，熔點也比傳統63 sn-37 pb焊料高出約50 ℃，工藝可調窗口小，質量控制難度大。高溫焊料在進行回流焊時，特別容易造成元件的熱損傷，目前大多數元件是針對有鉛焊料開發的，以QFP和SOP為代表的表面貼裝在回流焊過程存在許多問題，在對熱容量大的BGA、QFP加熱時，需要對其端子部分充分加熱，熱容量小的元件同時也被加熱，這樣就很容易超過元件的耐熱溫度。我們在減少對多引線LSI和小型元件限止使用的同時，可以采用提高元件的耐熱性，升高回流焊的預熱溫度，降低回流焊的最高溫度或者提升回流爐通道的均勻加熱能力等方法。

回流焊的工藝簡化流程為：印刷—貼片—焊接—檢修，粘附元件的PCB板進入升溫區時，焊膏軟化、塌落、覆蓋焊盤，元件端頭和引腳與氧氣隔絕，焊膏中的有機溶劑被氣化，留下助焊劑浸潤焊盤、元件端頭和引腳；為防止PCB因為突然進入高溫區而損壞PCB和元件，在PCB板來到保溫區時，要充分預熱PCB和元件；在焊接區，爐內的溫度迅速上升，焊膏呈現熔融狀，元件端頭、引腳和PCB焊盤被焊錫充分潤濕、擴散和回流，形成良好的合金化合物；最后在冷卻區，PCB板上的焊點得到冷卻，回流焊結束?；亓骱笭t的下部安置有加熱器，用來底部預熱，當PCB板從機子的左側通道進入，依次通過上、下方各三塊加熱器，PCB板進入爐子的過程是吸熱的過程，它會慢慢從室溫抵近爐內的溫度，當環境的溫度發生變化時，PCB板的溫度也將隨著環境的溫度變化而改變，最終形成熱容溫度曲線。

熱容溫度曲線描述SMA（貼片）在某一位置的熱容狀態，影響溫度曲線形成的參數有很多，設置每個溫區的溫度和傳輸帶速度是關鍵因素，它們的設定取決于SMA的尺寸、元件板內密度和SMA的爐內密度。溫度曲線選擇首先要考慮傳輸帶的運行速度，速度快慢決定了PCB通過加熱通道的時間，焊膏需要4分鐘左右加熱。要設定合理的爐區溫度，顯示溫度反映的是爐區內熱敏電偶附近的溫度，當熱敏電偶離加熱源過近，顯示溫度將比該爐區實際溫度高，熱敏電偶只有處于PCB主通道，顯示溫度才與SMA實際溫度相符。當SMA經過溫室的時間與回流焊的標準曲線時間同步時，回流焊工藝才能滿足要求。同時焊膏的印刷，表面組裝PCB的設計和元件的貼裝等環節帶來的缺陷，都最終體現在焊點上，在表面組裝生產中控制工藝的目的是為了獲得合格的焊點，如果事先沒有得出正確的熱容溫度曲線，任何控制工藝都無意義。回流焊熱容溫度曲線實時記錄回流焊、波峰焊過程中PCB測試點的溫度曲線，檢查PCB上溫度分布情況，同時檢測加熱設備通道內的縱、橫向溫度分布特性，以便于產品的工藝調試。

回流焊爐需要設置各溫區上下加熱溫度以及傳送帶的速度，確定后啟動設備，待爐子運行穩定后開始溫度曲線的測試。技術人員在調整回流焊爐溫度曲線時進行大量的測試，通過對工藝制程窗口指數的研究可以得出以下結論，以較小增量（例如1 ℃）設置回流焊爐溫度曲線具有顯著的優點，能顯著改善工藝制程性能。在恒溫區和回流區對設置點進行微調可使溫度曲線更加穩定，因為這樣能降低PCB溫差，并在裝配過程中使加熱更加均勻。但是即使技術層次很高的技術人員，要將工藝制程優化至理想的溫度曲線，還是需要大量的時間，因為各個溫區的溫度和傳輸帶鏈速有無數的數據組合可能，僅靠人工熟練的技能難以準確獲得最佳工藝流程。

SMT工藝中回流焊是關鍵工藝，它涉及材料、流體力學、冶金學和自動控制等學科。盡管研究發現溫度曲線熱容量中個別溫度和時間對回流焊的質量影響很大，但是整個區域的總熱容量才是最關鍵的，在設置回流焊爐溫度曲線時需充分考慮待組裝PCBA（PCB空板經過SMT上件，再經過DIP插件的制程）的不同溫區的熱容量需求，以此為關鍵點協調本區的最高溫度與時間?？刂坪脮r間，避免出現助焊劑過早老化或過早揮發完而不能發揮作用?？刂坪米罡邷囟?，避免出現局部老化或局部潤濕不充分，以及助焊劑得不到足夠的催化溫度來激活焊料活性?？傊?，只有把握好熱容量、最高溫度、最佳時間才能大幅縮短實際生產過程中溫度曲線的試驗時間。