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                SMT回流焊溫度曲線超詳細講解(下)

                發布時間:2022-06-30 12:34:55

                回流焊接工藝的經典PCB溫度曲線

                經典印刷電路板(PCB)的溫度曲線(profile)作圖,涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數據記錄曲線儀上,并把整個裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個主要的目的:1) 為給定的PCB裝配確定正確的工藝設定,2) 檢驗工藝的連續性,以保證可重復的結果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經過的實際溫度(溫度曲線),可以檢驗和/或糾正爐的設定,以達到最終產品的最佳品質。

                經典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳的、持續的質量,實際上降低PCB的報廢率,提高PCB的生產率和合格率,并且改善整體的獲利能力。

                回流工藝

                在回流工藝過程中,在爐子內的加熱將裝配帶到適當的焊接溫度,而不損傷產品。為了檢驗回流焊接工藝過程,人們使用一個作溫度曲線的設備來確定工藝設定。溫度曲線是每個傳感器在經過加熱過程時的時間與溫度的可視數據集合。通過觀察這條曲線,你可以視覺上準確地看出多少能量施加在產品上,能量施加哪里。溫度曲線允許操作員作適當的改變,以優化回流工藝過程。

                一個典型的溫度曲線包含幾個不同的階段 - 初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度(spike to reflow)、回流(reflow)和產品的冷卻(cooling)。作為一般原則,所希望的溫度坡度是在2~4°C范圍內,以防止由于加熱或冷卻太快對板和/或元件所造成的損害。

                在產品的加熱期間,許多因素可能影響裝配的品質。最初的升溫是當產品進入爐子時的一個快速的溫度上升。目的是要將錫膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔點之下 - 對于共晶焊錫為183°C,保溫時間在30~90秒之間。

                保溫區有兩個用途:1) 將板、元件和材料帶到一個均勻的溫度,接近錫膏的熔點,允許較容易地轉變到回流區,2) 激化裝配上的助焊劑。在保溫溫度,激化的助焊劑開始清除焊盤與引腳的氧化物的過程,留下焊錫可以附著的清潔表面。向回流形成峰值溫度是另一個轉變,在此期間,裝配的溫度上升到焊錫熔點之上,錫膏變成液態。

                一旦錫膏在熔點之上,裝配進入回流區,通常叫做液態以上時間(TAL, time above liquidous)?;亓鲄^時爐子內的關鍵階段,因為裝配上的溫度梯度必須最小,TAL必須保持在錫膏制造商所規定的參數之內。產品的峰值溫度也是在這個階段達到的 - 裝配達到爐內的最高溫度。

                必須小心的是,不要超過板上任何溫度敏感元件的最高溫度和加熱速率。例如,一個典型的鉭電容具有的最高溫度為230°C。理想地,裝配上所有的點應該同時、同速率達到相同的峰值溫度,以保證所有零件在爐內經歷相同的環境。在回流區之后,產品冷卻,固化焊點,將裝配為后面的工序準備??刂评鋮s速度也是關鍵的,冷卻太快可能損壞裝配,冷卻太慢將增加TAL,可能造成脆弱的焊點。

                在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫度曲線,它們通常叫做保溫型(soak)和帳篷型(tent)溫度曲線。在保溫型曲線中,如前面所講到的,裝配在一段時間內經歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線是一個連續的溫度上升,從裝配進入爐子開始,直到裝配達到所希望的峰值溫度。

                所希望的溫度曲線將基于裝配制造中使用的錫膏類型而不同。取決于錫膏化學組成,制造商將建議最佳的溫度曲線,以達到最高的性能。溫度曲線的信息可以通過聯系錫膏制造商得到。最常見的配方類型包括水溶性(OA)、松香適度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)錫膏。

                經典的PCB溫度曲線系統元件

                一個經典的PCB溫度曲線系統由以下元件組成:

                數據收集曲線儀,它從爐子中間經過,從PCB收集溫度信息。 熱電偶,它附著在PCB上的關鍵元件,然后連接到隨行的曲線儀上。 隔熱保護,它保護曲線儀被爐子加熱。 軟件程序,它允許收集到的數據以一個格式觀看,迅速確定焊接結果和/或在失控惡劣影響最終PCB產品之前找到失控的趨勢。

                讀出與評估溫度曲線數據

                錫膏制造商一般對其錫膏配方專門有推薦的溫度曲線。應該使用制造商的推薦來確定一個特定工藝的最佳曲線,與實際的裝配結果進行比較。然后可能采取步驟來改變機器設定,以達到特殊裝配的最佳結果

                總結

                做溫度曲線是PCB裝配中的一個關鍵元素,它用來決定過程機器的設定和確認工藝的連續性。沒有可測量的結果,對回流工藝的控制是有限的。咨詢一下錫膏供應商,查看一下元件規格,為一個特定的工藝確定最佳的曲線參數。通過實施經典PCB溫度曲線和機器的品質管理溫度曲線的一個正常的制度,PCB的報廢率將會降低,而質量與產量都會改善。結果,總的運作成本將減低。

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