无铅制程回流炉炉温曲线标准
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回流焊炉温度曲线怎么看,它使用时的注意事项有哪些在使用回流焊机时,关键技术参数就是回流焊炉的温度曲线值,回流焊炉的温度曲线调好了,才能焊接出合格的电子产品。
回流焊炉的温度曲线怎么看回流焊炉温区的工作原理就是当组装PCB板在金属网式或双轨式输送带上,通过回焊炉各温区段的热冷行程(例如8热2冷大型机,总长5-6m的铅回焊炉),以达到锡膏熔融及冷却愈合成为焊点的目的,其主要温度变化可分为四部分:1、回流焊炉起步预热段指最前两段之炉区,从室温起步到达110-120℃之鞍首而言(例如10段机之1-2温区)。
2、回流焊炉的升温(恒温)吸热段指回流焊炉曲线之缓升而较平坦的鞍部(例如10段回流焊炉之3-6段而言,时间60-90秒.),鞍尾温度150-170℃。
希望能达到电路板与零组件的内外均温,与赶走溶剂避免溅锡之目的。
3、回流焊炉峰温强热段(回流焊炉的熔融区)可将PCB板面温度迅速(3℃/秒)冲高到235-245℃之间,以达到锡膏熔焊的目的;此段耗时以不超过20秒为宜(例如10段回流焊炉之7-8两段)。
4、回流焊炉的快速冷却段之后再快速降温(3-5℃/秒)使回流焊接点能瞬间固化形成焊点,如此将可减少焊点之表面粗糙与微裂,且老化强度也会更好(例如10段回流焊炉之9-10段)。
在使用温度曲线测试仪时,应注意以下几点:1)测定时,必须使用已完全装配过的板。
首先对印制板元器件进行热特性分析,由于印制板受热性能不同,元器件体积大小及材料差异等原因,各点实际受热升温不相同,找出最热点、最冷点,分别设置热电偶便可测量出最高温度与最低温度。
2)尽可能多设置热电偶测试点,以求全面反映印制板各部分真实受热状态。
例如印制板中心与边缘受热程度不一样,大体积元件与小型元件热容量不同及热敏感元件都必须设置测试点。
3)热电偶探头外形微小,必须用指定高温焊料或胶粘剂固定在测试位置,否则受热松动,偏离预定测试点,引起测试误差。
其实,回流焊炉温曲线以及使用温度曲线测试仪时,目前市场上的回流焊大、中、小型号的都有,简易的有三温区的到八温区的,大型的有六温区到十六温区的。
炉温测试仪回流温度曲线技术要求一般而言,回流温度曲线可分为三个阶段:预热阶段、回流阶段、冷却阶段。
①预热阶段:预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。
•预热温度:依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。
一般设定在80~160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140~160℃间,注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大,在150℃左右的预热温度下,氧化速度是常温下的数倍,铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。
•预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。
一般在80~160℃预热段内时间为60~120see,由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热冲击,同时使助焊剂充分活化,并且使温度差变得较小。
•预热段温度上升率:就加热阶段而言,温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。
对最佳曲线而言推荐以0.5~1℃/sec的慢上升率,对传统曲线而言要求在3~4℃/sec以下进行升温较好。
②回流阶段:•回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。
一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb 焊锡,183℃熔融点,则最低峰值温度约210℃左右)。
峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够,熔融不足而致生半田,一般最高温度约235℃,过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生,再者超额的共界金属化合物将形成,并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。
•超过焊锡溶点以上的时间:由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素,其产生及滤出不仅与温度成正比,且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比,为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少,一般设定在45~90秒之间,此时间限制需要使用一个快速温升率,从熔点温度快速上升到峰值温度,同时考虑元件承受热应力因素,上升率须介于2.5~3.5℃/see之间,且最大改变率不可超过4℃/sec。
SMT焊接核心工艺-完美炉温工艺曲线理论-分析SMT焊接核心工艺温度曲线 Profile:SMT生产流程中,回流炉参数设置是影响焊接质量的关键,理想的温度曲线为回流炉参数的设置提供准确的理论依据,在大多数情况下,温度的分布受组装电路板的特性、焊膏特性和所用回流炉能力的影响。
温度曲线分区情况:1:预热区(又名:升温区)2:恒温区(保温区/活性区)3:回流区(焊接)4 :泠却区(固化)对于smt无铅回流焊来说温度曲线的调整是个技术复杂难题,这个温度曲线一般的锡膏厂家在都会提供一个参考的曲线,由于smt回流焊千差万别导致很难达到他们参考炉温曲线的焊接效果,不光要知道回流焊炉温曲线该怎么调节还要知道锡膏和回流焊炉的作用原理。
下一节我們一起探討讲解一下smt无铅回流焊温度曲线。
典型:无铅炉温曲线(熱風迴焊爐温度曲线图)SMT焊接核心工艺温度曲线理论:曲线分成4个区域,首先得到PCB在通过回流焊时某一个区域所经历的时间。
这里我们阐明另一个概念“斜率①”。
用PCB通过回流焊某个区域的时间除以这个时间段内温度变化的绝对值,得到的值即为“斜率”。
引入斜率的概念是为了表示PCB受热后升降温的速率,是温度曲线中最重要的工艺参数之一。
PCB上所有电子元器件通过加热一次性完成焊接,SMT品质绝对是为获得优良的焊接质量。
对于一款新产品、新炉子、新锡膏,如何快速设定回流焊温度曲线?需要我们对温度曲线的概念和锡膏焊接原理有基本的认识。
本文以最常用的无铅锡膏Sn96.5Ag3.0Cu0.5锡银铜合金为例,介绍理想的回流焊温度曲线设定方案和分析其原理。
如图一:图一 SAC305无铅锡膏温度曲线图图中黄、橙、绿、紫、蓝和黑6条曲线即为温度曲线。
构成曲线的每一个点代表了对应PCB上测温点在过炉时相应时间测得的温度。
随着时间连续的记录即时温度,把这些点连接起来,就得到了连续变化的曲线。
可以看做PCB上测试点的温度在炉子内随着时间变化过程。
无铅回流焊接工艺温度曲线冷却速率至关重要作者:Ursula Marquez,工艺研究工程师和Denis Barbini博士,高级技术经理,维多利绍德(Vitronics Soltec)有限公司良好可控的回流工艺影响焊接质量。
对无铅焊接,各种不同的回流参数及工艺、材料与成品率和质量的关系,再次成为今天研究的主题。
由于现在的强制对流回流炉子的设计可以获得并控制很好的热稳定性和一致性,许多问题已经可以得到回答或解决,比如最高温度对零件可靠性的影响,如何降低回流最高温的要求,焊料成份的影响,减小ΔT的重要性,焊料在液态的滞留时间,以及焊料和助焊剂的匹配兼容性,等。
但是人们通常忽略了对冷却速率在焊接质量和成品率影响的研究和评估。
传统电子组装的冷却仅仅强调PCB板子的出炉温度和快速的回流回流速度,当无铅材料出现的时候,这个问题又被重新拿出来讨论。
最近的研究显示冷速率影响了焊接的微细构造的形成和最终焊接质量。
更快的冷却速率被采纳和应用,还因为快冷却速率的好处包括降低出炉温度,降低PCB板子、板子的镀层、热敏感性元器件、助焊剂和焊料在高温的时间, 减少金属化合物的形成。
然而,人们仍然面临这样的矛盾,即比较慢的冷却率可以减少不同热膨胀或热容量系数材料中的内应力。
这份报告研究和阐述了冷却的速率在回流工艺中的重要影响。
其中描述了冷却过程中焊接剪切力及微观组织的变化趋势,和不同板子的焊接表面材料对焊接力的影响。
为发展复杂无铅工艺找到了几把钥匙。
实验研究使用了一个标准的有可控冷却系统的回流炉。
板子是一块放满元器件的中等尺寸的板子(33cmx40.6cm,1.25kg)。
当三个冷却区被配置达到慢的和快速的冷却率的时候,加热部分的温度曲线保持不变。
温度测量使用了一个标准的数据装置和新的标准的热电偶。
用紫外线可修整的粘胶把热电偶粘在二个代表板子最冷的和最热的位置的器件上。
先前就对这些元器件做过了一些评估。
无铅回流曲线的冷却斜率是以最高温度和200°C之间来计算取值的。
回流焊温度与温度曲线设置规范
1目的
1.1指导技术人员正确设置温度
2 范围
2.1本司SMT技术人员适用
2.2本司回流焊适用
3 内容
3.1设定原则:根据锡膏、胶水供应商所提供有关锡膏、胶水的温度曲线图与性
能数据等资料作为参考,以实际生产产品不同适当设定各温区温度;
3.2设定温度依据测试温度为准,若不合格需做相应修改后再测试,直到合格为
止;
3.3无特殊要求下,本司回流焊温度曲线应符合如下条件:
3.3.1 无铅锡膏(一般以Sn96 /Ag3.5/Cu0.5、Sn96.5/ Ag3/ Cu0.5、、Sn96.5/
Ag3.5为准);
150℃-190℃之时间段为: 60ses-120ses
高于220℃之时间段为: 30 ses-90 ses;
峰值温度为:235℃~255℃
3.32胶水:130℃~155℃之间保持时间为:120 ses-180 ses
3.4我公司回流焊显示器实际温度与设置温度相差5℃以上(不含5℃)时为异常,
此时不可使用回流焊.
4 温度测试
4.1 每个班次需对运行中的回流炉进行一次温度测量确认,如有转线之机型重新设置温度曲线后需要再次测量温度达到合格。
炉温曲线标准1.目的提供回流炉焊接曲线参考范围,确保产品焊接质量。
2.范围该工艺规范适用于SMT 回流炉生产单双面板。
3.定义无. 4.职责工艺工程师: 制定维护回流温度控制工艺规范, 在试产中过程中产品工艺工程师针对不同产品进行回流曲线设置, 曲线设置参数作为技术文件在量产后移交给制造部.工艺工程师在量产后根据产品品质状况进行优化回流曲线参数设置, 继续对炉温参数设置进行优化调整.现场工程师(设备/工艺) : 确认回流炉温度曲线是否正常.工艺技术员: 回流温度曲线测试.IPQC:确认回流曲线是否经过工程师确认,并发现异常情况进行反馈给工艺工程师. 5.作业内容5.1回流炉设定温度参照下表执行,不同的产品可参考该范围进行回流曲线设置。
锡铅合金焊接工艺:5.2回流炉温度曲线示意图:(锡铅焊接工艺参考曲线)250220℃180℃备注:该图形仅供参考,温度设定参考上表数据进行, 在实际测的曲线与该参数范围内有少许差异时, 工程师根据现场品质状况与测试板的状态进行现场分析确认, 如工程师判为合格则签字确认.5.3采用无铅焊料合金焊接的回流炉温度要求。
5.3.1无铅焊料合金的选择无铅焊料合金采用锡/银/铜(Sn/Ag/Cu,简称:SAC305),合金成份范围(重量%):Sn/(96.5%),Ag/(3.0%),Cu(0.5%) ,合金熔点:217℃`5.3.2回流焊接的峰值温度和220℃熔点以上的时间峰值温度范围:245℃+/-5℃;217℃熔点以上的时间:50秒-90秒;升温速度<3℃/秒;降温速度:-1℃/秒_-5℃/秒。
5.3.3. 助焊剂活化温度 150℃-180℃之间的保温时间为: 50-90秒.6.附件无第 2 页共2 页。
无铅锡膏回焊温度曲线图[Sn42/Bi58]以下是我们建议的热风回流焊工艺所采用的温度曲线,可以用作回焊炉温度设定之参考。
该温度曲线可有效减少锡膏的垂流性以及锡球的发生,对绝大多数的产品和工艺条件均适用。
温度 (0℃) 时间(sec)A. 预热区(加热通道的25~33%)在预热区,焊膏内的部分挥发性溶剂被蒸发,并降低对元器件之热冲击:*要求:升温速率为1.0~3.0℃/秒;*若升温速度太快,则可能会引起锡膏的流移性及成份恶化,造成锡球及桥连等现象。
同时会使被焊件承受过大的热应力而受损。
B. 浸濡区(加热通道的28~45%)在该区助焊开始活跃,化学清洗行动开始,并使被焊件在到达回焊区前各部温度均匀。
*要求:温度:110~130℃时间:2.5~3.5 分钟升温速度:<2℃/秒C. 回焊区锡膏中的金属颗粒熔化,在液态表面张力作用下形成焊点表面。
* 要求:最高温度:160~180℃时间:138℃以上1.5~2.0 分钟(Important)。
* 若峰值温度过高或回焊时间过长,可能会导致焊点变暗、助焊剂残留物碳化变色、被焊件受损等。
* 若温度太低或回焊时间太短,则可能会使焊料的润湿性变差而不能形成高品质的焊点,具有较大热容量的被焊件的焊点甚至会形成虚焊。
D. 冷却区离开回焊区后,被焊件进入冷却区,控制焊点的冷却速度也十分重要,焊点强度会随冷却速率增加而增加。
* 要求:降温速率<4℃冷却终止温度最好不高于55℃* 若冷却速率太快,则可能会因承受过大的热应力而造成被焊件受损,焊点有裂纹等不良现象。
* 若冷却速率太慢,则可能会形成较大的晶粒结构,影响焊点光亮度,且使焊点强度变差或元件移位。
注:¾上述温度曲线是指焊点处的实际温度,而非回焊炉的设定加热温度(不同)¾上述回焊温度曲线仅供参考,可作为使用者寻找在不同制程应用之最佳曲线的基础。
实际温度设定需结合被焊件性质、元器件分布状况及特点、设备工艺条件等因素综合考虑,事前不妨多做试验,以确保曲线的最佳化。