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smt贴片加工回流焊的原理及温度曲线

来源:www.1699led.com 发布时间:2019年09月10日

从回流焊温度曲线分析回流焊原理:当PCB进入预热区时,焊锡膏的溶剂、气体被蒸发,同时焊锡膏的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚,焊锡膏软化、塌落、覆盖了焊盘,将焊盘、元器件引脚与氧气隔离;PCB进入保温区时,PCB和元器件得到充分预热。以防PCB突然进入再流焊区升温过快而损坏PCB和元器件;当PCB进入再流焊区时,温度迅速上升使焊锡膏达到熔化状态,液态焊锡对 PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点;PCB进入冷却区,焊点凝固,完成整个回流焊。

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回流焊过程中,焊膏需经溶剂挥发。焊剂清除焊件表面的氧化物,焊膏熔融、再流动以及焊膏冷却、凝固。所以,回流焊过程中,焊接温度主要分4个温度区:预热区、保温区、再流焊区以及冷却区。预热区为室温到120℃;保温区为120℃~170℃;回流区为170℃~230℃,高温度为210℃~230℃;冷却区为从210℃降到约100℃。
温度曲线是保证焊接质量的关键,实际温度曲线和焊锡膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应基本一致。160℃前的升温速度控制在1℃/s~2℃/s,如果升温速度太快,一方面使元器件及PCB受热太快,易损坏元件,造成PCB变形;另一方面,焊锡膏中的溶剂挥发速度太快。容易溅出金属成分,产生焊锡球。峰值温度一般设定比焊锡膏熔化温度高20℃~40℃(例如Sn63/Pb37焊锡膏的熔点为183℃,峰值温度应设置在205℃~230℃),回(再)流时间 10~60 s,峰值温度低或回(再)流时间短,会使焊接不充分,严重时会造成焊锡膏不熔;峰值温度过高或回(再)流时间长,造成金属粉末氧化,影响焊接质量,甚至损坏元器件和PCB。
设置回(再)流焊温度曲线的依据:所使用焊锡膏的温度曲线,根据PCB的材料、厚度、是否多层板、尺寸;表面组装板搭载元器件的密度、元器件大小以及有无 BGA、CSP等特殊元器件;设备的具体情况,诸如加热区的长度、加热源的材料、回流焊炉的构造和热传导方式等因素。
某类印制电路板的实际生产中因设备缘故设定温度区域为:升温区,保温区,快速升温区,回流区。焊膏为Sn63Pb37型焊膏,其熔点为183℃,焊接采用某型回流焊接炉,每种印制电路板组件必须设计合适的焊接参数,做到一种印制电路板一个温度曲线。
这是一个9温区的回流焊接炉,实际的温度测试有3个测试点,其中图5是实际温度曲线。温区的参数设定要满足以下要求:1)升温区:从室温到100℃的升温速率不超过2℃/s;2)保温区:从100℃~150℃保持时间70~120 s;3)快速升温区:从150℃~183℃保持时间不要超过30s,升温速度应该在2~3℃/s:4)回流区:高温度为205℃~230℃,处于液相线以上的时间40~60 s;5)冷却区:冷却速度为2~4℃/s。经图4和图5的理论与实际印制电路板温度曲线对比,实际回流焊温度区域在标准温度范围内,从而得出此印制电路板表贴器件的焊接符合要求,保证印制电路板表面贴装器件的电气性能。需特别注意:回流焊炉必需每周测试一次,将测试温度曲线与标准温度曲线进行对比,确定二者是否完全吻合。主要核对参数有:升温区升温速率,保温区保持时间,快速升温区和回流区的升温速度、峰值温度、液相线以上时间,冷却区冷却速率,及曲线是否存在异常波动。
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