【生产管理】回流焊接工艺的经典PCB温度曲线.doc

回流焊接工艺的经典PCB温度曲线本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方法分析了两种最常见的回流焊接温度曲线类型：保温型和帐篷型...。经典印刷电路板(PCB)的温度曲线(profile)作图涉及将PCB装配上的热电偶连接到数据记录曲线仪上并把整个装配从回流焊接炉中通过。作温度曲线有两个主要的目的：1)为给定的PCB装配确定正确的工艺设定2)检验工艺的连续性以保证可重复的结果。通过观察PCB在回流焊接炉中经过的实际温度(温度曲线)可以检验和/或纠正炉的设定以达到最终产品的最佳品质。经典的PCB温度曲线将保证最终PCB装配的最佳的、持续的质量实际上降低PCB的报废率提高PCB的生产率和合格率并且改善整体的获利能力。回流工艺在回流工艺过程中在炉子内的加热将装配带到适当的焊接温度而不损伤产品。为了检验回流焊接工艺过程人们使用一个作温度曲线的设备来确定工艺设定。温度曲线是每个传感器在经过加热过程时的时间与温度的可视数据集合。通过观察这条曲线你可以视觉上准确地看出多少能量施加在产品上能量施加哪里。温度曲线允许操作员作适当的改变以优化回流工艺过程。一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段-初试的升温(ramp)、保温(soak)、向回流形成峰值温度(spiketoreflow)、回流(reflow)和产品的冷却(cooling)。作为一般原则所希望的温度坡度是在2~4°C范围内以防止由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成的损害。在产品的加热期间许多因素可能影响装配的品质。最初的升温是当产品进入炉子时的一个快速的温度上升。目的是要将锡膏带到开始焊锡激化所希望的保温温度。最理想的保温温度是刚好在锡膏材料的熔点之下-对于共晶焊锡为183°C保温时间在30~90秒之间。保温区有两个用途：1)将板、元件和材料带到一个均匀的温度接近锡膏的熔点允许较容易地转变到回流区2)激化装配上的助焊剂。在保温温度激化的助焊剂开始清除焊盘与引脚的氧化物的过程留下焊锡可以附着的清洁表面。向回流形成峰值温度是另一个转变在此期间装配的温度上升到焊锡熔点之上锡膏变成液态。一旦锡膏在熔点之上装配进入回流区通常叫做液态以上时间(TALtimeaboveliquidous)。回流区时炉子内的关键阶段因为装配上的温度梯度必须最小TAL必须保持在锡膏制造商所规定的参数之内。产品的峰值温度也是在这个阶段达到的-装配达到炉内的最高温度。必须小心的是不要超过板上任何温度敏感元件的最高温度和加热速率。例如一个典型的钽电容具有的最高温度为230°C。理想地装配上所有的点应该同时、同速率达到相同的峰值温度以保证所有零件在炉内经历相同的环境。在回流区之后产品冷却固化焊点将装配为后面的工序准备。控制冷却速度也是关键的冷却太快可能损坏装配冷却太慢将增加TAL可能造成脆弱的焊点。在回流焊接工艺中使用两种常见类型的温度曲线它们通常叫做保温型(soak)和帐篷型(tent)温度曲线。在保温型曲线中(图一)如前面所讲到的装配在一段时间内经历相同的温度。帐篷型温度曲线(图二)是一个连续的温度上升从装配进入炉子开始直到装配达到所希望的峰值温度。图一、典型的保温型温度曲线图二、典型的帐篷型温度曲线所希望的温度曲线将基于装配制造中使用的锡膏类型而不同。取决于锡膏化学组成制造商将建议最佳的温度曲线以达到最高的性能。温度曲线的信息可以通过联系锡膏制造商得到。最常见的配方类型包括水溶性(OA)、松香适度激化型(RMArosinmildlyactivated)和免洗型(no-clean)锡膏。温度曲线的机制经典的PCB温度曲线系统元件一个经典的PCB温度曲线系统由以下元件组成：数据收集曲线仪它从炉子中间经过从PCB收集温度信息。热电偶它附着在PCB上的关键元件然后连接到随行的曲线仪上。隔热保护它保护曲线仪被炉子加热。软件程序它允许收集到的数据以一个格式观看迅速确定焊接结果和/或在失控恶劣影响最终PCB产品之前找到失控的趋势。热电偶(Thermalcouples)在电子工业中最常使用的是K型热电偶。有各种技术将热电偶附着于PCB的元件上。使用的方法决定于正在处理的PCB类型以及使用者的偏爱。热电偶附着高温焊锡它提供很强的连接到PCB。这个方法通常用于可以为作曲线和检验工艺而牺牲一块专门的参考板的运作。应该注意的是保证最小的锡量以避免影响曲线。胶剂可用来将热电偶固定在PCB上。胶剂的使用通常得到热电偶对装配的刚性物理连接。缺点包括胶剂可能在加热过程中失效的可能性、作完曲线后取下时在装配上留下残留物。还有应该注意使用最小的胶量因为增加热质量可能影响温度曲线的结果。开普顿(Kapton)或铝胶带它最容易使用但是最不可靠的固