Thermal resistance

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为什么回流焊必须要搭配炉温测试仪使用?

2016-10-22 22:36:47      点击:3324


    回流焊工艺是在PCB的焊盘上印刷焊贴装元器件,从回流焊炉入口到出口大约5~6min就完成干燥、预热、熔化、冷却凝固全部焊接过程。回流焊的工艺目的就是获得“良好的焊点”。

    为什么回流焊和炉温测试仪必须搭配使用呢请看回流焊的六个功能温区原理分解:

1)升温区:

    在升温区,随着温度升高,焊膏的黏度下降,焊膏塌落、覆盖焊盘,将焊盘、元器件引脚与氧气隔离:另外,焊膏的溶剂、气体蒸发掉。溶剂的沸点一般在80℃左右,如果升温速度过快,容易使焊膏合金中的微粉随溶剂挥发而飞溅到PCB焊盘以外的地方,回流时造成微小锡珠:如果升温速度过慢,溶剂挥发不干净,回流时也会造成飞溅。

2)预热区:

    在预热区,缓慢升温、充分预热的作用是避免元器件及PCB突然进入回流区,由于受热太快而损坏元器件、造成PCB变形;充分预热的另一个作用是减少PCB及大小元器件的温差,有利于降低回流时大小元器件的焊接温差。但是,如果预热温度太高,时间过长,容易使焊端与焊料合金高温再氧化,影响焊接质量。

3)快速升温去(助焊剂浸润区):

    在助焊剂浸润区,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层。而助焊剂的主要成分是松脂、活化剂、溶剂和少量其他添加物。一般要求合金熔化之前5~6s助焊剂开始迅速分解火化,这样能够起到清洗作用,又能使助焊剂在合金熔化后还保持足够的活性,有利于清洗金属表面氧化层,降低液态焊料的黏度和表面张力,提高浸润性。

    但是,如果助焊剂浸润区温度太低、时间太短,不能在合金熔化前充分清洗焊件表面的氧化层,就会造成合金熔化时由于反应太剧烈而产生焊液飞溅,形成锡珠;如果助焊剂浸润区的温度过高、时间过长,又会使助焊剂提前失效,影响液态焊料的润湿性,影响金属间合金层的生成。因此,助焊剂浸润区的温度和时间控制对保证焊点质量是非常重要的。

4)回流区:

    回流区是焊膏从熔化到凝固形成焊点的焊接区。回流区时间过短,会造成焊接不充分;时间过长,会形成过多的金属间化合物,并使焊端和液态焊料高温再氧化,影响焊点可靠性。

5)峰值区:

峰值区是形成金属间合金层的关键区域,合金熔化后,如果温度太低,液态焊料的黏度和表面张力太大,金属分子间扩散的动能很小,如焊料刚刚熔化时,扩散速度非常慢,很难在几秒内形成焊点,因此要控制好温度和时间。

6)冷却区:

    从峰值温度至炉子出口称为冷却区,在此区域焊料冷却、凝固,它是形成焊点的关键区域。

    由此可见,回流焊各温区控制温度是贴片工艺质量的决定因素。

    那为什么回流焊有温度测试功能还需要温度测试仪呢,很多工艺工程师会问到。

原因在于回流焊炉中温度传感器是安装在炉膛顶部和底部内壁处的,设备温度显示器显示温度是炉腔顶部和底部热空气温度,并不是PCB的焊点实际温度。这是回流焊炉需要炉温测试仪协同合作的主要原因了。

那反复使用同一块测试样本进行测试,可以吗?这是绝对不允许的,这也是我去客户公司常见的现象。因为经过长期的高温焊接,印制板的颜色会变深,甚至变成焦黄褐色。虽然全热风炉的加热方式主要是对流传导,但也存在少量辐射传导,深褐色比正常新鲜的浅绿色PCB吸收的热量多,这会导致测得的温度比实际温度高一些,如果在无铅焊接中,很可能会造成冷焊。