1、爐溫設置的傳熱學(xué)原理

   一般再流焊接爐操作界面上所顯示的溫度是爐中內置熱電偶測頭處的溫度，它既不是PCB上的溫度，也不是發(fā)熱體表面或電阻絲的溫度，實(shí)際上是熱風(fēng)的

溫度。要做到會(huì )設置爐溫，必須了解以下兩條基本的傳熱學(xué)定律:

      ( 1)在爐內給定的一點(diǎn)，如果PCB溫度低于爐溫，那么PCB將升溫;如果PCB溫度高于爐溫，那么PCB溫度將下降;如果PCB溫度與爐溫相等，將無(wú)熱

量交換。

     (2 )爐溫與PCB溫度差越大，PCB溫度改變得越快。

     爐溫的設置，一般應先確定爐子鏈條的傳送速度，其后才開(kāi)始進(jìn)行溫度的設定。鏈速慢、爐溫可低點(diǎn)，因為較長(cháng)的時(shí)間也可達到熱平衡;反之，可提高爐溫。如果PCB上元器件密、大元器件多，要達到熱平衡，需要較多熱量，這就要求提高爐溫;相反，則要求降低爐溫。需要強調的是，一般情況下鏈速的調節幅度不是很大，因為焊接的工藝時(shí)間、再流焊接爐的溫區總長(cháng)度是確定的，除非再流焊接爐的溫區比較多、比較長(cháng)，生產(chǎn)能力比較足。

2、爐溫設置步驟

   爐溫的設置，是一個(gè)設定、測溫和調整的過(guò)程，其核心就是溫度曲線(xiàn)的測試。目前，測溫使用的是專(zhuān)用測溫儀，它尺寸很小，可隨PCB同進(jìn) 人爐內，測試后將其與計算機相連，就可顯示測試的溫度曲線(xiàn)。

   設定一個(gè)新產(chǎn)品的爐溫， 一般需要進(jìn)行1次以上的設定和調整。設置步驟如下:

     (1)將熱電偶測頭焊接或膠粘到測試板或實(shí)際的板上，注意測點(diǎn)位置的選取。

     (2)調整爐內溫度和帶速，做第一次調整。

     (3)等候一定的時(shí)間， 使爐內溫度穩定。

     (4)將測試板與測溫儀放到傳送帶上，進(jìn)行溫度測試。

     (5 )分析獲得的曲線(xiàn)。

    (6)重復(2)~(5)的步驟，直到滿(mǎn)意為止。

3.測試點(diǎn)的選擇

   所選測試點(diǎn)應能夠反映PCBA上最高溫度、最低溫度以及BGA的關(guān)鍵溫度。對已定的PCBA，建議選擇以下的點(diǎn)為測試點(diǎn):

      (1) BGA中心或靠中心的焊點(diǎn)(BTI ).BGA封裝體的上表面中心點(diǎn)(BT2)、BGA角部的焊點(diǎn)(BT3 )。

     (2)最大熱容量的焊點(diǎn)(MaxT )。

     (3 )最小熱容量的焊點(diǎn)，如0402焊點(diǎn)(MinT)。

     (4) PCBA光板區域、距邊25mm以上距離的點(diǎn)(PCBT)。

測試點(diǎn)位置見(jiàn)圖3-34所示。

4. 熱電偶探頭的固定

   熱電偶探頭的固定是準確測量溫度曲線(xiàn)的關(guān)鍵。

   如果熱電偶探頭的固定在焊接過(guò)程中松動(dòng)，離開(kāi)了要測試的焊點(diǎn)，或用于固定熱電偶探頭的焊錫1膠的熱容量超過(guò)了焊點(diǎn)熱容量的大小，測試出來(lái)的溫度曲線(xiàn)就沒(méi)有意義。對于像BGA的焊接，甚至7°C的誤差就會(huì )嚴重影響到最終的焊接質(zhì)量。因此，科學(xué)地建立測溫板非常重要。

  熱電偶探頭固定的一般原則：

（1）   必須牢固，焊接時(shí)不可松動(dòng)。

（2）  不管用高溫焊錫還是膠，不能影響焊點(diǎn)的熱容量。

5.溫度曲線(xiàn)設計注意事項

  在調試溫度曲線(xiàn)時(shí)，有時(shí)調試不出來(lái)。這是因為對一個(gè)特定的封裝而言，其熱容量、受熱面積以及導熱系數已定，要加熱到一定的溫度必然需要一定的時(shí)間，如圖所示。同時(shí)，從工藝的角度，升溫度速率又不能超過(guò)3℃/s,也就是熱風(fēng)的溫度與設計達到的峰值溫度差不能太大。這樣，在一定時(shí)間條件下，能夠達到的最高峰值溫度是受限的。比如焊接時(shí)間20s，對一個(gè)大尺寸的BGA而言，其焊接最高峰值溫度不可能超過(guò)230℃。

   如果熱容量很大，即使沒(méi)有升溫速率的限制，要達到一定的峰值溫度，也必須有足夠的時(shí)間，最具有典型意義的例子就是銅基板的焊接。

   還有一點(diǎn)必須明白，升溫速率反映的是測點(diǎn)的溫度變化情況。如果爐溫與PCB的目標峰值溫度差比較大，即使測試曲線(xiàn)反映的升溫速率符合要求，也不能保證元器件封裝內外的溫差符合要求。因此，提高溫度加速升溫是不可取的。但如果是做實(shí)驗，希望獲得大的溫差，這樣的做法是可以使用的。

   目前，使用的測溫儀都具備模擬測溫的功能。由于軟件設計時(shí)有一個(gè)模型，在我們測試一次后，它就可以根據測試板的溫度曲線(xiàn)自動(dòng)提取模型所需有關(guān)參數，進(jìn)行虛擬的設定和調試，這樣可大大提高設置的效率。如果我們設計的曲線(xiàn)與測試板的熱容量不匹配，就設計不出預想的結果。

   如用有鉛焊膏焊接一個(gè)無(wú)鉛BGA，我們希望在20s內將焊接的峰值溫度提升到220℃，但這在現有的再流焊爐上一般很難現實(shí)。因為爐子在設計時(shí)已經(jīng)確定了合適的溫度范圍和鏈速范圍，不可任意的設置。