《回流焊曲線講解》課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,回流焊溫度曲,線講解,回流焊溫度曲線講解,1,目,錄,1.,如何設(shè)定爐溫曲線,？,1.1,錫膏特性與回流曲線的重要關(guān)系,1.2 PCB,板的特性與回流曲線的關(guān)系,(,測溫板）,1.3,回流爐設(shè)備的特點與回流曲線的關(guān)系,1.4,設(shè)定爐溫曲線的方法,2.,如何應(yīng)用,Reflow,改善制程的品性良率？,目錄1.如何設(shè)定爐溫曲線？,2,設(shè)定一個回流曲線之前要考慮的因素有很多，一般包括：所使用的錫膏特性，,PCB,板的特性，回流爐的特點等。下面分別討論。,1.,如何設(shè)定爐溫曲線,？,設(shè)定一個回流曲線之前要考慮的因素有

2、很多，一般包括：所使用的,3,錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由于助焊劑（Flux）有不同的化學(xué)組分，因此它的化學(xué)變化有不同的溫度要求，對回流溫度曲線也有不同的要求。一般錫膏供應(yīng)商都能提供一個參考回流曲線，我們可在此基礎(chǔ)上根據(jù)自己的產(chǎn)品特性優(yōu)化。以下圖為例，來分析回流焊曲線。它可分為4個主要階段：,1.1,錫膏特性與回流曲線的重要關(guān)系,錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由于助焊劑（Flu,4,圖一 回流爐曲線,圖一 回流爐曲線,5,1）預(yù)熱（Preheat）階段，,2）恒溫（Soak或Equilibrium）階段。,3）回流（ReflowSpike）階段。在回流階段 PCB達(dá)

3、到最高溫度。,4）冷卻（Cooling）階段，曲線由最高溫度點下降的過程。,1）預(yù)熱（Preheat）階段，,6,1.1.1,預(yù)熱階段,預(yù)熱階段的目的是把錫膏中較低熔點的溶劑揮發(fā)走。錫膏中助焊劑的主要成分包括松香，活性劑，黏度改善劑，和溶劑。溶劑的作用主要作為松香的載體和保證錫膏的儲藏時間。預(yù)熱階段需把過多的溶劑揮發(fā)掉，但是一定要控制升溫斜率，太高的升溫速度會造成元件的熱應(yīng)力沖擊，損傷元件或減低元件性能和壽命，后者帶來的危害更大，因為產(chǎn)品已流到了客戶手里。另一個原因是太高的升溫速度會造成錫膏的塌陷，引起短路的危險,1.1.1 預(yù)熱階段預(yù)熱階段的目的是把錫膏中較低熔點的溶劑揮,7,恒溫階段的設(shè)定

4、主要應(yīng)參考焊錫膏供應(yīng)商的建議和,PCB,板熱容的大小。因為,恒溫,階段有兩個作用，一個是使整個,PCB,板都能達(dá)到均勻的溫度（,175,左右），恒溫的目的是為了減少進(jìn)入回流區(qū)的熱應(yīng)力沖擊，以及其它焊接缺陷如元件翹起（立碑）等。,恒溫,階段另一個重要作用就是焊錫膏中的助焊劑開始發(fā)生活性反應(yīng)，它將清除焊件表面的氧化物和雜質(zhì)，增大焊件表面潤濕性能（及表面能），使得融化的焊錫能夠很好地潤濕焊件表面。由于,恒溫,段的重要性，因此,恒溫,時間和溫度必須很好地控制，既要保證助焊劑能很好地清潔焊面，又要保證助焊劑到達(dá)回流之前沒有完全消耗掉。助焊劑要保留到回流焊階段是必需的，它能促進(jìn)焊錫潤濕過程和防止焊接表面的

5、再氧化。,1.1.2,恒溫階段,恒溫階段的設(shè)定主要應(yīng)參考焊錫膏供應(yīng)商的建議和PCB,8,溫度繼續(xù)升高越過回流線（,217,），錫膏融化并發(fā)生潤濕反應(yīng)，開始生成金屬間化合物層。到達(dá)最高溫度（,240,左右），然后開始降溫，落到回流線以下，焊錫凝固?；亓鲄^(qū)同樣應(yīng)考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱沖擊?；亓鲄^(qū)的最高溫度是由,PCB,板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的。在回流區(qū)的時間應(yīng)該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好，一般為,30-60,秒最好，過長的回流時間和較高溫度，如回流時間大于,90,秒，最高溫度大于,260,，會造成金屬間化合物層增厚，影響焊點的長期可靠性。,1.1.3,回流階

6、段,溫度繼續(xù)升高越過回流線（217），錫膏融化并發(fā)生潤濕反應(yīng)，,9,1.1.4,冷卻階段,冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過程對焊接的最后結(jié)果也起著關(guān)鍵作用。好的焊點應(yīng)該是光亮的，平滑的。而如果冷卻效果不好，會產(chǎn)生很多問題諸如元件翹起，焊點發(fā)暗，焊點表面不光滑，以及會造成金屬間化合物層增厚等問題。因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線，既不能過慢造成冷卻不良，又不能太快，造成元件的熱沖擊。,1.1.4 冷卻階段 冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過,10,1.2 PCB,板的特性與回流曲線的關(guān)系,(,測溫板）,回流曲線的設(shè)定，與要焊接的,PCB,板的特性也有重要關(guān)系。板子的厚薄，元件的大小，

7、元件周圍有無大的吸熱部件，如金屬屏蔽材料，大面積的地線焊盤等，都對板子的溫度變化有影響。因此籠統(tǒng)地說一個回流曲線的好壞是無意義的。一個回流曲線必須是針對某一個或某一類產(chǎn)品而測量得到的。一般我們推薦客戶都用需要生產(chǎn)的實際產(chǎn)品作為測溫板。,目前常用的測量回流焊曲線的方法有三種：,1.2 PCB板的特性與回流曲線的關(guān)系(測溫板）回流曲線的,11,1,）用回流爐本身配備的長熱偶線（一般常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是,K,型熱偶線），熱偶線的一端焊接到,PCB,板上，另一端插到設(shè)備的預(yù)設(shè)熱偶插口上。把板放進(jìn)爐內(nèi)，當(dāng)板子從爐另一端出來時，用熱偶線把板子從出口端拉回來。在測量的同時溫度曲線就可顯示到設(shè)備的顯示器上。一般回

8、流爐 都帶有多個,K,型熱偶插口，因此可連接多根熱偶線，同時測量,PCB,板幾個點的溫度曲線。,2,）用一個小的溫度跟蹤記錄器。它能夠跟隨待測,PCB,板進(jìn)入回流爐。記錄器上也有多個熱偶插口，可因此可連接多根熱偶線。記錄器里存放的溫度數(shù)據(jù)，只有在出爐后，才可輸?shù)诫娔X里分析或從打印機(jī)中輸出。,3,）帶無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟雀櫽涗浧鳌Ｅc第,2,種方法相同，只是多了一個無線傳輸功能。當(dāng)它在爐內(nèi)測溫時，在存儲溫度數(shù)據(jù)的同時把數(shù)據(jù)用無線方式傳到外面的接受器上，接受器與電腦相連。,1）用回流爐本身配備的長熱偶線（一般常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是K型熱偶,12,目前我們見得最多的是第二種方法。熱偶線的安裝有一般兩種，一是

9、高溫焊錫絲，溫度在,300,以上（高于回流最高溫度）。另一種方法是用膠或是高溫膠帶把它粘住。這樣熱偶線就不會在回流區(qū)脫落。焊點的位置一般為選取元件的焊腳和焊盤接觸的地方。焊點不能太大，以焊牢為準(zhǔn)。焊點大，溫度反應(yīng)不靈敏，不能準(zhǔn)確反映溫度變化，尤其是對,QFP,等細(xì)間距焊腳。對特殊的器件如,BGA,還需要在,PCB,板下鉆孔，把熱偶線穿到,BGA,下面。圖二說明了,QFP,和,BGA,元件的熱偶線焊接方法。熱偶線的安裝位置一般根據(jù),PCB,板的工藝特點來選取，如雙面板應(yīng)在板上下都安裝熱偶線，大的,IC,芯片腳要安裝，,BGA,元件要安裝，某些易造成冷焊的元件（如金屬屏蔽罩周圍，散熱器周圍元件）一

10、定要放置。還有就是你認(rèn)為要研究的焊接出了問題的元件。,目前我們見得最多的是第二種方法。熱偶線的安裝有一般兩種，一是,13,圖二 熱電偶線安裝方法,圖二 熱電偶線安裝方法,14,1.3,回流爐設(shè)備的特點與回流曲線的關(guān)系,因為回流曲線的實現(xiàn)是在回流爐中完成的，因此它與回流爐的具體特點有關(guān)。不同的爐因加熱區(qū)的數(shù)目和長短不同，氣流的大小不同，爐溫的容量不同，對回流曲線都會造成影響。設(shè)備對回流曲線的影響可歸納為下面幾點：,1.3回流爐設(shè)備的特點與回流曲線的關(guān)系因為回流曲線的實現(xiàn)是在,15,1.3.1,加熱區(qū)數(shù)目的因素,對加熱區(qū)多的回流爐（,12,個加熱區(qū)），由于每一個爐區(qū)都能單獨設(shè)定爐溫，因此調(diào)整回流溫

11、度曲線比較容易。對要求較復(fù)雜的回流曲線同樣可以做到。但短爐子（,4,個加熱區(qū)），因為它只有四個可調(diào)溫區(qū)，要想得到復(fù)雜的曲線比較難，但對于沒有特別要求的,SMT,焊接，短爐子也能滿足要求，而且價錢便宜。另一個方面，長爐子的優(yōu)點是傳送帶的帶速可以比短爐子提高至少,1,倍以上，這樣長爐的產(chǎn)量至少能達(dá)到短爐的,1,倍以上。當(dāng)大批量生產(chǎn)線追求產(chǎn)能時，這一點是至關(guān)重要的。,1.3.1加熱區(qū)數(shù)目的因素 對加熱區(qū)多的回流爐（12個加熱區(qū),16,1.3.2,熱風(fēng)氣流的因素,由于目前大多數(shù)回流爐以風(fēng)扇強(qiáng)制驅(qū)動熱風(fēng)循環(huán)為主，因此風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速決定了風(fēng)量的大小。在相同的帶速和相同的溫度設(shè)定下，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，回流曲線的溫

12、度越高。當(dāng)風(fēng)扇馬達(dá)出現(xiàn)故障時，如停轉(zhuǎn)，即使?fàn)t溫顯示正常，爐溫的曲線測量也會比正常曲線低很多，若故障馬達(dá)在回流區(qū)，則,PCB,板極易產(chǎn)生冷焊，若故障馬達(dá)在冷卻區(qū)，則,PCB,板的冷卻效果就下降。因此風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也是需要經(jīng)常檢查的參數(shù)之一。,1.3.2熱風(fēng)氣流的因素 由于目前大多數(shù)回流爐以風(fēng)扇強(qiáng)制驅(qū)動,17,1.3.3,爐溫的容量的因素,回流焊接有時會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，當(dāng)焊接一塊小尺寸的,PCB,板時，焊接結(jié)果非常好，而焊接一塊大尺寸的,PCB,板時，某些溫區(qū)爐溫會出現(xiàn)稍微下降的現(xiàn)象。這就是由于大板子吸熱較多，爐子的熱容量不足引起的。一般可以通過加大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)。但是爐溫的容量主要是由爐體結(jié)構(gòu)，加熱

13、器功率等設(shè)計因素決定的，因此是爐子廠家設(shè)計時已經(jīng)固定了的。用戶在選擇回流爐時必須考慮這個因素。熱容量越大越好，當(dāng)然爐子消耗的功率也越多。,1.3.3爐溫的容量的因素 回流焊接有時會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，當(dāng),18,1.4,設(shè)定爐溫曲線的方法,1,.4.1 作溫度曲線的第一個考慮參數(shù)是傳輸帶的速度設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱通道所花的時間。用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時間，即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度,1.4設(shè)定爐溫曲線的方法 1.4.1 作溫度曲線的第一個,19,1,.4.2,接下來必須決定各個區(qū)的溫度設(shè)定，,(,根據(jù)產(chǎn)品要求設(shè)定），速度和溫度確定后，再確定冷卻風(fēng)扇速度、惰性氣體流量等。一旦所有參數(shù)輸

14、入后，啟動機(jī)器。爐子穩(wěn)定后,(,即所有實際顯示溫度接近符合設(shè)定參數(shù),),可以開始作曲線。,1.4.2 接下來必須決定各個區(qū)的溫度設(shè)定，(根據(jù)產(chǎn)品要求,20,1.4.3 一旦最初的溫度曲線圖產(chǎn)生,可根據(jù)產(chǎn)品需求曲線進(jìn)行對比。一般會出現(xiàn)以下幾種情況：,1.4.3 一旦最初的溫度曲線圖產(chǎn)生,可根據(jù)產(chǎn)品需求曲線進(jìn),21,預(yù)熱不足或過多,預(yù)熱不足或過多,22,活性區(qū)溫度太高或太低,活性區(qū)溫度太高或太低,23,回流太多或不夠,回流太多或不夠,24,冷卻過快或不夠,冷卻過快或不夠,25,SMT,制程中出現(xiàn)不良的原因有很多,(,錫膏，鋼網(wǎng)，爐溫曲線,元器件本身異常等），下面對一些常見不良現(xiàn)象做一些原因分析和解

15、決對策,2.,如何應(yīng)用,Reflow,改善制程的品性良率？,SMT制程中出現(xiàn)不良的原因有很多(錫膏，鋼網(wǎng)，爐溫曲線,26,2.1,冷焊,2.1.1,產(chǎn)生原因：,1,）回流曲線的回流時間太短。,2,）,PCB,板有大的吸熱元件如屏蔽罩，大的地線層。,3,）用錯錫膏,4,）錫膏使用過久，熔劑渾發(fā)過多。,2.1.2,解決方法：,1,）確認(rèn)回流曲線的回流時間。加大溫度，從新測量,Profile,。,2,）檢查錫膏是否用錯,注意：產(chǎn)品過爐前必須確認(rèn)下爐溫曲線，可大大避免冷焊的產(chǎn)生。,2.1 冷焊,27,2.2,錫珠,產(chǎn)生原因：錫珠的產(chǎn)生多發(fā)生在焊接過程中的加熱急速而使焊料飛散所致，另外與焊料的印刷錯位、

16、塌邊、污染等也有關(guān)系,。,主要產(chǎn)生原因有以下幾種情況：,1,）爐溫曲線預(yù)熱區(qū)溫度過高，預(yù)熱速度過快,2,）焊盤設(shè)計（跨距太?。?3,）鋼網(wǎng)開孔（可根據(jù)實際情況做內(nèi)切和避錫珠處理）,4,）錫膏、,PCB,或元器件有水份,2.2 錫珠,28,2.3,立碑（元件翹起）,立碑產(chǎn)生的根本原因是焊盤兩端的錫膏在融化時所受的張力不一致，從而失去平衡產(chǎn)生的。主要原因有以下幾種情況：,1,）恒溫時間不夠，元件兩端錫膏不能同時熔化。,2,）風(fēng)扇速度過大，將元件吹偏移后立碑,3,）元件貼裝偏移，元件來料不良,4,）焊盤兩端印刷錫膏量不一致,5,）焊點上有異物,6,）焊盤設(shè)計一端大一端小,2.3 立碑（元件翹起）,29,2.4,連錫（短路）,連錫的發(fā)生原因，大多是焊料過量或焊料印刷后嚴(yán)重塌邊，或是基板焊區(qū)尺寸超差，,SMD,貼裝偏移等引起的，在,SOP,、,QFP,電路趨向微細(xì)化階段，連錫會造成短路，影響產(chǎn)品使用。常見的連錫產(chǎn)生原因有以下幾種情況：,1,）預(yù)熱區(qū)升溫太快，錫膏過回流爐時飛賤到元件引腳上形成連錫，預(yù)熱區(qū)升溫太快也會使錫膏塌陷，引起短路,2,）焊盤設(shè)計不合理,3,）錫膏印刷過厚或塌邊嚴(yán)重,4,）元