《小型台式回流焊炉温度曲线设置指导》由会员分享，可在线阅读，更多相关《小型台式回流焊炉温度曲线设置指导（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、小型台式回流焊炉温度曲线设置指导文章来源：北京青云创新发布时间：2011-07-23文字大小：大中 小红外回流焊接是SMT生产中十分重要的工艺过程，它是一种自动群焊过程，PCB上所有的焊点在短短几分钟 之内一次完成，其焊接质量的好坏直接影响到产品的质量和可靠性，对于大多数电子产品，焊接质量基本上 决定了产品质量。为了保证焊接质量，关键就是设置好回流炉的温度曲线，面对一台新的小型台式回流炉，如何尽快设置 合理的温度曲线呢？这就需要首先对回流焊接原理有充分的了解，其次对所使用的锡膏中金属成分与熔点、 活性温度等特性有全面的了解，对回流炉的结构，包括可控加热段数、每段加热时间、可控最高温度、热风 循
2、环路径、加热器的大小及控温精度等有一个全面的认识，以及对焊接对象一一表面贴装组件（SMA）尺寸、 PCB层数、元件大小及元件分布有所了解。本文将从分析回流焊接的工艺原理入手，结合典型的焊接温度曲线，详细地介绍如何正确设置小型台式 回流炉的温度曲线。一. 回流焊接原理：焊接学中，根据焊料的熔点，钎焊分为软钎焊和硬钎焊，熔点高于450C的焊接为硬钎焊，熔点低于450C 的焊接为软钎焊。钎焊是采用比焊件（被焊接金属，或称母材）熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料 加热到高于钎料熔点，低于焊件熔化温度，利用液态钎料润湿焊件，填充接头间隙并与焊件表面相互扩散实 现焊接的方法。目前我们采用的回流焊都属于
3、软钎焊。在回流焊工艺中，一个完整焊点形成的过程如下：1. 表面清洁随着温度上升，焊锡膏中溶剂逐渐挥发完全，助焊剂开始呈现活化作用，清理焊接界面，清除PCB焊盘 和元件焊接端子上的氧化膜和污物。2. 活化润湿随着温度继续上升，助焊剂的活化作用提升，助焊剂沿着焊盘表面和元件焊接端子扩散，润湿焊接界面。3. 锡膏熔化随着温度上升到锡膏熔点，金属分子具备一定的动能，熔融的液态焊料在金属表面漫流铺展。4. 形成结合层熔融的液态焊料在短时间内完成润湿、扩散、溶解，通过毛细作用和冶金结合，形成结合层，即MC（金 属间化合物）。5. 冷却凝固随着温度下降到焊料的固相温度以下，焊料冷却凝固后形成具有一定机械强度
4、的焊点。整个焊接过程完 成。二. 理想温度曲线图1是常用无铅锡膏（SAC305）理想的红外回流温度曲线，它反映了 SMA在整个回流焊接过程中PCB上 某一点的温度随时间变化的曲线，它直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化，为获得最佳焊接效果提 供了科学的依据。该曲线由五个温度区间组成，即升温区，预热区，快速升温区，回流区和冷却区，大部分 焊锡膏都能用这五个温区成功实现回流焊。图1理想温度曲线详细了解各温区的温度、SMA受热时间以及锡膏在各温区的变化情况，有助于更深入的理解理想温度曲 线的意义。1. 升温区升温区通常指从室温（25C）上升到160C左右的区域，在这个加热区域SMA平稳受热升温，
5、焊锡膏中 的溶剂缓慢挥发，各种元件尤其是IC元件缓慢升温，以适应后面焊接温度的要求。但是PCB上元件大小不一， 各种元件的温度上升速度也不完全一样，所以在升温区温度上升的速度要求控制在0.52.0C/S,推荐速度 在 1.01.5C/S。如果升温速度过快，由于热应力作用，可能会导致陶瓷电容产生细微裂缝、PCB变形、IC芯片损坏，同 时焊锡膏中的溶剂挥发过快，导致锡珠不良发生。如果升温速度太慢，SMA及各种元件的温度不足，导致焊接时锡膏无法润湿元件产生虚焊，同时焊锡膏 中溶剂不能完全挥发，在回流区爆沸产生锡珠。2. 预热区预热区又称保温区，指温度从160C上升到180C左右的区域，焊锡膏中残留的
6、溶剂挥发完毕，焊锡膏中 的助焊剂活性随着温度的上升而逐渐增强，将PCB焊盘和元件端子表面的氧化物和污物清除SMA缓慢升温，不同大小，不同材料的元件基本保持相同的温度上升速度。PCB在预热区的加热时间在4070秒左右，温度上升速度在0.5C/S以下。如果加热时间太短，焊锡膏中的溶剂没有完全挥发，回流焊时会爆沸产生锡珠。如果加热时间太长，助焊剂活性消失后还没有进行回流焊，在焊接时容易产生润湿不良，同时焊锡膏金 属颗粒容易氧化，出现锡珠。3. 快速升温区快速升温区是指温度从180C上升到锡膏熔点（217C ）的区域，在此区域，SMA在1020秒内迅速上升 到焊接温度，温度上升速度要求大于2C/s。焊
7、锡膏也迅速升温接近熔化状态。4. 回流区回流区是指温度从217C上升到240C，然后逐渐下降到217C的区域。在回流区，焊锡膏熔化成液态， 并迅速润湿焊盘，随着温度的进一步升高，焊料表面张力降低，焊料沿元件引脚爬升，形成一个弯月面。此 时焊料中的锡与PCB焊盘上的铜形成金属间化合物，锡原子与铜原子在其界面上相互渗透，初期Cu-Sn合金 的结构为Cu6Sn5，厚度约为13um，如果回流时间过长，温度过高，铜原子进一步渗透到Cu6Sn5中，其局部 组织将从Cu6Sn5变成Cu3Sn，前者合金焊接强度高，导电性好，而后者则呈脆性，焊接强度低、导电性差， 所以要抑制Cu3Sn产生。如果SMA在回流区时
8、间过长或温度过高会造成PCB板面烧焦、起泡，以致损坏元件。SMA在理想的温度 下回流，PCB颜色能保持原貌，焊点光亮。在回流时，焊锡膏熔化后产生的表面张力能适度校准由于贴片过 程中引起的元件引脚偏移，同时也会由于焊盘设计不合理引起多种焊接不良，如“立碑”，“桥联”等。回流区的最高温度为2405C，SMA在回流区停留的时间为5060秒。5. 冷却区加热程序运行到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。焊点迅速冷却可以使焊料晶格细化，结合强度提 高，焊点表面光亮，表面连续成弯月面。冷却区的降温速度要求大于4C/s.QHL360小型台式无铅回流焊采用 强制排热降温，降温速度可以达到8C/s.三. 如何正确
9、设置回流温度曲线1. 测试工具在开始设置温度曲线之前，需要准备温度测试仪，以及与之相匹配的热电偶，高温焊锡丝、高温胶带和 待测的SMA，QHL360小型台式回流炉自身带有温度测试仪，在控制面板上可以清楚的看到炉腔内温度的变化， 使得测试温度曲线非常方便。不过为了对应不同的SMA，需要使用不同的测温样板，使用专用的热电偶，这 类测试仪所用的小直径热电偶，热量小、响应快，测量结果精确。2. 热电偶的位置与固定方法热电偶究竟焊接在何处？如何焊接？原则上是对热容量大的组件焊盘处要设置热电偶，此外，对热敏感 器件的外壳，PCB空档处也应该设置热电偶，以观察版面温度分布状况。将热电偶固定在PCB上最好的方
10、法是用高温焊锡膏(Sn96Ag4)焊接在所需测量温度的地方，也可以使用 高温胶带固定，不过效果不如用高温焊锡膏固定的好。根据SMA的大小以及复杂程度，在PCB上对称的设置 5个或者以上的热电偶，就可以准确的了解SMA板面的受热情况。3. 锡膏性能为了正确的设置回流温度曲线，对所使用的锡膏的性能参数也是必须考虑的因素之一。首先是合金的熔 点，回流区的最高温度是根据合金的熔点确定的，即高于合金熔点3040C。其次还要考虑锡膏的活性温度 及持续时间，以便于设置预热区的温度和持续时间，保证回流焊接时助焊剂仍然保持较好的活性。4. 回流炉的结构对于初次使用的小型台式回流炉，应首先了解炉子的内部结构及加热
11、特点，看看有几个加热温度段，每 个加热段能最多持续多长时间，最高能达到多少温度，热电偶放置的位置，热风形成特点，风速如何调节， 热风循环路径等。了解这些关键参数，对设置回流温度曲线有很大帮助。使用QHL360小型台式回流炉时，SMA处于全静止状态，各温区的加热时间完全由加热程序决定，能给每 个加热区域确定准确无误的加热时间。四. 各区温度设置QHL360回流炉仪表显示的温度仅代表个加热器内热电偶所在位置的温度，并不完全等于SMA板面上的温 度。每台回流炉出厂之前都进行了严格调试，显示温度与SMA板面上的温差在3C以内，基本可以以显示温 度为依据。QHL360回流炉总共有20段可控加热区域，每段
12、加热时间最大为9999秒，最高温度为300C，几乎可以 满足所有的SMA产品回流焊接。因为加热温区非常多，调节温度曲线非常方便，只需要调节各段的加热时间 和温度就能设置出满足各种SMA的回流温度曲线。北京同志科技术T200C+回流焊温度曲线参考值：有铅无铅段数温度时间段数温度时间1.60121.80122.80102.100103.10083.12084.11054.13055.12555.14556.13056.15057.14087.16088.14598.16589.14899.1681010.149910.1691011.153911.172912.153512.173913.1545
13、13.174514.155514.175515.156515.176516.157516.177517.158517.178518.159518.179519.160519.180520.161520.181521.162521.182522.163522.183523.164523.184324.165524.185325.180525.200526.190526.210527.200527.220528.210528.230529.220530.225531.230532.232533.233534.235535.240836.1401037.903038.603039.603040.6015029.240530.245531.250532.252533.253534.255535.260836.1501037.1003038.603039.603040.60150
