SMT回流焊接是貼片加工中特有的重要工藝,回流焊的焊接四大溫區(qū)分別為預熱區(qū)、恒溫區(qū)、回流區(qū)、冷卻區(qū)。每個溫區(qū)加熱階段都有其重要的意義。接下來就由深圳SMT貼片加工廠壹玖肆貳給大家講解一下,關于SMT回流焊四大溫區(qū)的作用做一個詳細講解!
一、預熱區(qū)階段
貼片加工的PCBA從室內溫度到達回流爐加熱溫度150℃,升溫速率小于2℃/s,稱預熱(preheat)階段。預熱階段的目的是把焊膏中較低熔點的溶劑揮發(fā)掉。焊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。溶劑的作用是主要作為松香的載體和保證焊膏的存儲時間。預熱階段需把過多的溶劑揮發(fā)掉,但是一定要控制升溫速率。太高的升溫速率會造成元件的熱應力沖擊,損傷元件或降低元件性能和壽命,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率會造成焊膏的塌陷,引起短路的危險,并且太高的升溫速率使得溶劑揮發(fā)速度過快,容易濺出金屬成分,出現(xiàn)錫珠。
二、恒溫區(qū)階段
把整個PCBA板緩慢加熱到170℃,使電路板達到溫度均勻,稱恒溫(soak或equilibrium)階段。時間一般為70-120s。在這個階段,溫度上升速度緩慢。恒溫階段的設定主要應參考焊膏供應商的建議和PCBA板熱容的大小。恒溫階段有3個作用,一個是使整個PCBA都能達到均勻的溫度,減少進入回流區(qū)的熱應力沖擊,以及其他焊接缺陷如元件翹起,某些大體積元件冷焊等;另一個重要作用就是焊膏中的助焊劑開始發(fā)生活性反應,增大焊件表面潤濕性能,使得熔融焊料能夠很好地潤濕焊件表面;第三個作用就是進一步揮發(fā)助焊劑中溶劑。由于保溫階段的重要性,因此保溫時間和溫度必須得到很好地控制,既要保證助焊劑能很好地清潔焊接面,又要保證助焊劑到達回流之前沒有完全消耗掉,在回流階段能夠起到防止再氧化的作用。
三、回流區(qū)階段
把PCBA板加熱到融化區(qū),使焊膏融化,板子達到最高溫度,一般是230℃-245℃,稱回流(reflow)階段。液相線以上時間一般是30-60s。回流階段溫度繼續(xù)升高越過回流線,焊膏融化并發(fā)生潤濕反應,開始生成金屬間化合物層,最終到達峰值溫度?;亓鲄^(qū)峰值溫度是由焊膏的化學成分、元器件的特性和PCB材料決定的?;亓鲄^(qū)如果峰值溫度太高,電路板有可能會燒傷或者燒焦;如果峰值溫度太低,焊點會呈現(xiàn)灰暗和粒狀。因此這個溫區(qū)的峰值溫度,應該高到足以使助焊劑充分起作用,而且濕潤性很好,但它不應該高到導致元件或者電路板損壞、變色或者燒焦的程度?;亓鲄^(qū)同樣應考慮溫度的上升斜率不能使元件受到熱沖擊?;亓鲿r間應該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好,一般為30-60s最好。過長的回流時間和較高溫度,會損壞易受溫度影響的元件,也會導致金屬間化合物IMC層過厚,使焊點變得很脆,降低焊點的抗疲勞能力。
四、冷卻區(qū)階段
溫度下降的過程,稱為冷卻(Cooling)階段,冷卻速率為3-5℃/s。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果也起著關鍵作用。較快的冷卻速度可以細化焊點的微觀組織。改變金屬間化合物的形態(tài)和分布,提高焊料合金的力學性能。對于實際生產(chǎn)中的無鉛焊接,在不對元器件產(chǎn)生不利影響的情況下,冷卻速率的提高通常也能減少缺陷,提高可靠性。但是太快的冷卻速度,也將會造成對元器件的沖擊,造成應力集中,使產(chǎn)品的焊點在使用過程中過早失效,因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線。
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