詳細(xì)了解回流焊接工藝

目前PCBA工藝，朝著無(wú)鉛，環(huán)保的裝配方向發(fā)展方向。主要考慮的因素切換到無(wú)鉛焊接材料包括：電路板厚度、制造復(fù)雜性、表面光潔度、裝配過(guò)程兼容。性標(biāo)準(zhǔn)無(wú)鉛回流焊溫度曲線反映了回流焊焊膏合金在整個(gè)回流焊焊接過(guò)程中，PCB上某一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線。它直觀地反映了整個(gè)焊接過(guò)程中該點(diǎn)的溫度變化，為獲得最佳焊接效果提供了科學(xué)依據(jù)。該曲線由五個(gè)溫度區(qū)組成，即加熱區(qū)、預(yù)熱區(qū)、快速加熱區(qū)、回流區(qū)和冷卻區(qū)。在這五個(gè)溫度區(qū)域內(nèi)，大多數(shù)焊膏都可以成功實(shí)現(xiàn)回流焊。

詳細(xì)了解回流焊各溫區(qū)的溫度、錫膏合金的加熱時(shí)間以及錫膏在各溫區(qū)的變化，有助于理解理想溫度曲線的意義。下面詳細(xì)解釋一下。

1.加熱區(qū)

加熱區(qū)域通常是指溫度從室溫(25℃)上升到160℃左右的區(qū)域。在這個(gè)加熱區(qū)域內(nèi)，SMA被穩(wěn)定地加熱，焊膏中的溶劑慢慢蒸發(fā)，各種元器件尤其是IC元器件慢慢升溫，以滿足后期焊接溫度的要求。但是PCB上的元器件大小不同，各種元器件的升溫速度也不完全一樣。因此，加熱區(qū)的升溫速度應(yīng)控制在0.5-2.0℃/s，推薦速度為1.0-1.5℃/s。

如果升溫速度過(guò)快，由于熱應(yīng)力的作用，可能導(dǎo)致陶瓷電容出現(xiàn)細(xì)微裂紋，PCB變形，ic芯片損壞，焊膏中的溶劑揮發(fā)過(guò)快，導(dǎo)致焊珠不良。

如果加熱速度過(guò)慢，SMA和各種元器件溫度不足，焊接時(shí)錫膏無(wú)法潤(rùn)濕元器件，造成虛焊。同時(shí)錫膏中的溶劑無(wú)法完全揮發(fā)，導(dǎo)致回流區(qū)出現(xiàn)焊珠。

2.預(yù)熱區(qū)

預(yù)熱區(qū)又稱保溫區(qū)，是指溫度從160℃上升到180℃左右的區(qū)域。焊膏中殘留的溶劑蒸發(fā)后，隨著溫度的升高，焊膏中的助焊劑活性逐漸增加，PCB焊盤和元件端子表面的氧化物和污垢被清除。SMA升溫慢，不同尺寸不同材質(zhì)的元件基本保持相同的升溫速度。

PCB預(yù)熱區(qū)的加熱時(shí)間約為40-70秒，升溫速率低于0.5℃/s

如果加熱時(shí)間太短，錫膏中的溶劑沒(méi)有完全揮發(fā)，當(dāng)回流焊，就會(huì)爆炸沸騰產(chǎn)生錫珠。如果加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，焊劑活性消失后還沒(méi)有回流焊，容易導(dǎo)致焊接時(shí)潤(rùn)濕不良。同時(shí)錫膏的金屬顆粒容易氧化，出現(xiàn)錫珠。

3.快速加熱區(qū)

快速加熱區(qū)是指溫度從180℃上升到焊膏熔點(diǎn)(217℃)的區(qū)域。在此區(qū)域，焊膏合金在10—20秒內(nèi)迅速升至焊接溫度，升溫速率應(yīng)大于2℃/s。焊膏也迅速加熱至熔融狀態(tài)。

4.回流區(qū)

回流區(qū)是指溫度從217℃上升到240℃，然后逐漸下降到217℃的區(qū)域。在回流區(qū)，焊膏熔化成液態(tài)，并迅速潤(rùn)濕焊盤。隨著溫度的進(jìn)一步升高，焊料的表面張力降低，焊料沿著元件引腳爬升形成彎月面。此時(shí)，焊料中的錫與PCB焊盤上的銅形成金屬間化合物，錫原子和銅原子在其界面相互滲透。起初，銅錫合金的結(jié)構(gòu)是Cu6Sn5，其厚度約為1—3 μm。如果回流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溫度過(guò)高，銅原子會(huì)進(jìn)一步滲入Cu6Sn5，其局部結(jié)構(gòu)會(huì)由Cu6Sn5變?yōu)镃u3Sn。前者合金焊接強(qiáng)度高，導(dǎo)電性好，后者脆性大，焊接強(qiáng)度低。

如果錫膏合金在回流區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高，會(huì)造成PCB表面燒傷起泡，損壞元器件。SMA在理想溫度下回流焊時(shí)，PCB的顏色能保持原來(lái)的樣子，焊點(diǎn)光亮。回流焊時(shí)，錫膏熔化產(chǎn)生的表面張力可以適當(dāng)校準(zhǔn)芯片貼裝過(guò)程中產(chǎn)生的元件引腳偏移，同時(shí)不合理的焊盤設(shè)計(jì)會(huì)造成各種焊接缺陷，如“立碑”、“搭橋”等。

回流區(qū)的最高溫度為240±5℃，形狀記憶合金在回流區(qū)的停留時(shí)間為50-60秒。

如果錫膏合金在回流區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高，會(huì)造成PCB表面燒傷起泡，損壞元器件。錫膏合金在理想的溫度下回流，PCB的顏色能保持原來(lái)的樣子，焊點(diǎn)光亮?；亓骱笗r(shí)，錫膏熔化產(chǎn)生的表面張力可以適當(dāng)校準(zhǔn)芯片貼裝過(guò)程中產(chǎn)生的元件引腳偏移，同時(shí)不合理的焊盤設(shè)計(jì)會(huì)造成各種焊接缺陷，如“立碑”、“搭橋”等。回流區(qū)的最高溫度為240±5℃，形狀記憶合金在回流區(qū)的停留時(shí)間為50-60秒。

5.冷卻帶

加熱程序運(yùn)行到冷卻區(qū)后，焊點(diǎn)溫度迅速下降，焊料凝固。焊點(diǎn)快速冷卻可以細(xì)化焊點(diǎn)點(diǎn)陣，提高結(jié)合強(qiáng)度，使焊點(diǎn)表面光亮，連續(xù)形成彎月面。要求冷卻區(qū)的冷卻速度大于4℃/s，QHL360小型無(wú)鉛回流焊通過(guò)強(qiáng)制散熱，冷卻速度可達(dá)8℃/s。

審核編輯 ：李倩