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一般分為3類(lèi):三角形溫度曲線(xiàn)、升溫-保溫-峰值溫度曲線(xiàn)、低峰值溫度曲線(xiàn)。
(1)適用于簡(jiǎn)單的PCBA產(chǎn)品的三角形溫度曲線(xiàn)
對于簡(jiǎn)單產(chǎn)品,由于PCB相對容易加熱、元件與印制板的溫度比較接近,PCB表面溫度差較小,因此可以使用三角形溫度曲線(xiàn)。
當錫滑有適當配方時(shí),三角形溫度曲線(xiàn)將得到更光亮的焊點(diǎn)。但助焊劑活化時(shí)間和溫度必須
適應無(wú)鉛焊膏的較高熔化溫度。三角形曲線(xiàn)的升溫速度是整體控制的,一般為1-1.5℃s,與傳統的升溫-保溫一峰值曲線(xiàn)比較,能量成本較低。一般不推薦這種曲線(xiàn)。
(2)推薦的升溫一保溫一峰值溫度曲線(xiàn)
升溫-保溫一峰值溫度曲線(xiàn)又稱(chēng)帳蓬形曲線(xiàn)。圖中是推薦的升溫一保溫一峰值溫度曲線(xiàn)(與圖1相同),其中曲線(xiàn)1是Sn37Pb焊的溫度曲線(xiàn),曲線(xiàn)2是無(wú)鉛Sn-Ag-Cu焊膏的溫度曲線(xiàn)。從圖中看出,元件和傳統FR4印制板的極限溫度為245℃,無(wú)鉛焊接的工藝窗口比Sn-37Pb
窄得多。因此無(wú)鉛焊接更需要通過(guò)緩慢升溫、充分預熱PCB、降低PCB表面溫差△,使PCB表面溫度均勻,從而實(shí)現較低的峰值溫度(235~245℃),避免損壞元器件和FR-4基材PCB。升溫一保溫-峰值溫度曲線(xiàn)的要求如下。
1、升溫速度應限制到0.5~1℃/s或4℃/s以下,取決于錫膏和元件。
2、錫膏中助焊劑成分的配方應該符合曲線(xiàn),保溫溫度過(guò)高會(huì )損壞錫膏的性能。
3、第二個(gè)溫度上升斜率在峰值區入口,典型的斜率為3℃/s液相線(xiàn)以上時(shí)間要求50~60s,峰值溫度235~245℃。
4、冷卻區,為了防止焊點(diǎn)結晶顆粒長(cháng)大,防止產(chǎn)生偏析,要求焊點(diǎn)快速降溫,但還應特別注意減小應力。例如,陶瓷片狀電容的最大冷卻速度為-2~-4℃/s。
(3)低峰值溫度曲線(xiàn)
所低峰值溫度曲線(xiàn),就是首先加過(guò)緩慢升溫和充分預熱,降低PCB表面溫差在回流區,大元件和大熱容量位置一般都滯后小元件到達峰值溫度。、圖3是低峰值溫度(230-240℃)曲線(xiàn)示意圖。圖中,實(shí)線(xiàn)為小元件的溫度曲線(xiàn),虛線(xiàn)為大元件的溫度曲線(xiàn)。當小元件到達峰值溫度時(shí)保持低峰值溫度、較寬峰值時(shí)間,讓小元件等候大元件;等大元件也到達峰值溫度并保持幾秒鐘,然后再降溫。通過(guò)這種措施可防損壞元器件。
低峰值溫度(230~240℃)接近Sn-37Pb的峰值溫度,因此損壞器件風(fēng)險小,能耗少;但對PCB的布局、熱設計、再流焊接工藝曲線(xiàn)的調整、工藝控制,以及對設備橫向溫度均勻性等要求比較高。低峰值溫度曲線(xiàn)不是對所有產(chǎn)品都適用,實(shí)際生產(chǎn)中一定要根據PCB、元器件、焊膏等的具體情況設置溫度曲線(xiàn),復雜的板可能需要260℃。
通過(guò)焊接理論學(xué)習可以看山出,焊接過(guò)程中涉及潤濕、黏度、毛細管現象、熱傳導、擴散、溶解等物理反應,助焊劑分解、氧化、還原等化學(xué)反應,還涉及治金學(xué)、合金層、金相、老化等,是很復雜的過(guò)程。在SMT貼片工藝中,必須運用焊接理論正確設置再流焊溫度曲線(xiàn)。PCBA制造中同時(shí)還要掌握正確的工藝方法,并通過(guò)工藝控制,盡最使SMT實(shí)現通過(guò)印刷焊膏、貼裝元器件、最后從再流焊爐出來(lái)的SMA合格率實(shí)現零(無(wú))缺陷或接近零缺陷的再流焊接質(zhì)量,同時(shí)還要求所有的焊點(diǎn)達到一定的機械強度,只有這樣的產(chǎn)品才能實(shí)現高質(zhì)量、高可靠性。
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