《回流焊爐溫測(cè)試通用工藝》

焊接：

A類設(shè)置：包括單面回流焊產(chǎn)品，雙面回流焊*面、雙面（一面焊膏、另一面膠水）的焊膏面（帶BGA產(chǎn)品不在此類）；B類設(shè)置：包括普通雙面回流焊的第二面；C類設(shè)置：包括所有帶BGA的產(chǎn)品；手機(jī)設(shè)置：289、389、802手機(jī)主板。

回流焊的溫度曲線分為以下幾段：預(yù)熱、保溫干燥、焊接。預(yù)熱是為了使元器件在焊接時(shí)所受的熱沖擊zui小。元器件一般能忍受的溫度變化速率為4℃/SEC以下，因此預(yù)熱階段升溫速率一般控制在1℃/SEC～3℃/SEC，同時(shí)溫升太快會(huì)造成焊料濺出。保溫干燥是為了保證焊料助焊劑*干燥，同時(shí)助焊劑對(duì)焊接面的氧化物去除，起活化作用。回流焊接區(qū)，錫膏開始融化并呈流動(dòng)狀態(tài)，一般要超過(guò)熔點(diǎn)溫度20℃才能保證焊接質(zhì)量。為了保證呈流動(dòng)狀態(tài)的焊料可潤(rùn)濕整個(gè)焊盤以及元器件的引出端，要求焊料呈熔融狀態(tài)的時(shí)間為40～90秒，這也是決定是否產(chǎn)生虛焊和假焊的重要因素。

對(duì)于焊接，溫度曲線要求如下：

膠水固化：

    對(duì)于LOCTITE3609，3611紅膠的溫度曲線要求：  

    對(duì)于LOCTITE3513紅膠的溫度曲線要求（Underfill）：

回流焊是SMTzui后一個(gè)關(guān)鍵工序，是一個(gè)實(shí)時(shí)過(guò)程控制，其過(guò)程變化比較復(fù)雜，涉及許多工藝參數(shù)，其中溫度曲線的設(shè)置zui為重要，直接決定回流焊接質(zhì)量。

   公司生產(chǎn)線均采用強(qiáng)迫對(duì)流熱風(fēng)回流爐（Hot-air reflow oven），其熱特性改變相對(duì)較小，同時(shí)采用免清洗焊膏Qualitek delta（sn/pb比例63/37），能必較完成公司現(xiàn)有PCB低密度產(chǎn)品回流焊接，高密度PCB板則須特別控制。現(xiàn)在我們對(duì)回流爐管制的具體操作是檢查回流爐各溫區(qū)溫度，定期測(cè)量溫度曲線，以檢驗(yàn)回流爐是否被控制在正常壯態(tài)，是否達(dá)到焊膏及膠水*溫度曲線,同時(shí)檢查溫度的均勻性。但是，公司PCB組裝上大量使用BGA、PLCC、FINE PITCH 等元件，加上PCB材料、尺寸、元件布置、可焊性的不同，其傳熱程度、溫度曲線和回流爐溫度設(shè)置必然有差別。必須對(duì)不同類型PCB作溫度曲線測(cè)量。

一、回流焊及熱風(fēng)回流工作原理

   當(dāng)PCB進(jìn)入預(yù)熱區(qū)時(shí)，焊膏中的水份、氣體蒸發(fā)，助焊劑濕潤(rùn)元件引腳和焊盤，焊膏開始軟化并覆蓋焊盤，使元件引腳和焊盤與氧氣隔離；PCB進(jìn)入回流區(qū)時(shí)，溫度迅速上升，焊膏達(dá)到熔化狀態(tài)，對(duì)PCB上的元件引腳和焊盤濕潤(rùn)、擴(kuò)散、回流、之后冷卻形成錫焊接頭，從而完成了回流焊。

   強(qiáng)迫對(duì)流熱風(fēng)回流即通過(guò)氣流循環(huán)，在元件的上下兩個(gè)表面，以相對(duì)較低的溫度而產(chǎn)生的熱傳遞，同時(shí)使小型元件避免過(guò)熱，避免由于單面受熱引起PCB變形，PCB上大量的焊點(diǎn)相對(duì)均勻地受熱，從而實(shí)現(xiàn)回流焊接。

二、回流焊溫度曲線的測(cè)試方法和爐溫的設(shè)置步驟

1．溫度曲線的測(cè)試方法

具體的溫度曲線一般隨所用測(cè)試方法、測(cè)試點(diǎn)的位置以及SMA的加載情況的不同而有所不同。再流焊機(jī)溫度曲線的測(cè)試，一般采用能隨SMA組件一同進(jìn)入爐膛內(nèi)的溫度采集器進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量采用K型熱電偶，偶絲直徑0.1～0.3mm為宜，測(cè)試后將溫度采集器數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)或溫度曲線數(shù)據(jù)處理機(jī)并顯示或打印出SMA組件隨傳送帶運(yùn)行形成的溫度曲線。測(cè)試步驟:

1）選取能代表SMA組件上溫度變化的測(cè)試點(diǎn)，一般至少應(yīng)選取三點(diǎn)，這三點(diǎn)應(yīng)反映出表面組裝組件上溫度zui高、zui低、中間部位上的溫度變化。再流焊機(jī)所用傳送方式的不同有時(shí)會(huì)影響zui高、zui低部位的分布情況，這點(diǎn)應(yīng)根據(jù)具體爐子情況具體考慮。對(duì)于網(wǎng)帶式傳送的再流焊機(jī)表面組裝件上zui高溫度部位一般在SMA與傳送方向相垂直的無(wú)元件的邊緣中心處，zui低溫度部位一般在SMA靠近中心部位的大型元器件處（如PLCC），參見圖A1。

2）用高溫焊料、貼片膠或高溫膠帶紙將溫度采集器上的熱電偶測(cè)量頭分別固定到SMA組件上已選定的測(cè)試點(diǎn)部位，再用高溫膠帶把熱電偶絲固定，以免因熱電偶絲的移動(dòng)影響測(cè)量數(shù)據(jù)，見圖A2所示。采用焊接辦法固定熱電偶測(cè)試點(diǎn)，注意各測(cè)試點(diǎn)焊料量盡量小和均勻。

3）將被測(cè)的SMA組件連同溫度采集器一同置于再流焊機(jī)入口處的傳送鏈/網(wǎng)帶上，隨著傳送鏈/網(wǎng)帶的運(yùn)行，將完成一個(gè)測(cè)試過(guò)程。注意溫度采集器距待測(cè)的SIMA組件距離應(yīng)大于100mn。

4）將溫度采集器記錄的溫度曲線顯示或打印出來(lái)。由于測(cè)試點(diǎn)熱容量的不同，通過(guò)三個(gè)測(cè)試點(diǎn)所測(cè)的溫度曲線形狀會(huì)略有不同，爐溫設(shè)定是否合理，可根據(jù)三條曲線預(yù)熱結(jié)束時(shí)的溫度差、焊接峰值溫度以及再流時(shí)間來(lái)考慮。

 2．爐溫的設(shè)置步驟

  1）首先，按照生產(chǎn)量設(shè)定傳送帶速，注意帶速不能超過(guò)再流焊工藝允許的zui大速度（這里指應(yīng)滿足預(yù)熱升溫速率運(yùn)≤3℃/s,焊接峰值溫度和再流時(shí)間應(yīng)滿足焊接要求）。

2）初次設(shè)定爐溫。

3）在確保爐內(nèi)溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行溫度曲線測(cè)試。

4）分析所測(cè)得的溫度曲線與所設(shè)計(jì)的溫度曲線的差別，進(jìn)行下一次爐溫調(diào)整。

5）在確保爐內(nèi)溫度穩(wěn)定以及測(cè)試用SMA冷卻到室溫后，進(jìn)行下一次溫度曲線的測(cè)試。

6）重復(fù)4）～5）過(guò)程，直到所測(cè)溫度曲線與設(shè)計(jì)的理想溫度曲線一致為止。

典型溫度曲線

紅外/熱風(fēng)再流焊接是一個(gè)非平衡過(guò)程。對(duì)不同的SMA、不同的焊膏、不同的傳送速度、不同的板間距必須設(shè)計(jì)一個(gè)特定的溫度曲線。理想的溫度曲線應(yīng)根據(jù)焊接峰值溫度、再流時(shí)間、預(yù)熱zui大升溫速率以及SMA各點(diǎn)取得的熱平衡來(lái)考慮。以下三條曲線均針對(duì)63Sn/37Pb焊膏而設(shè)計(jì)。圖B1為紅外/熱風(fēng)再流焊的典型溫度曲線，圖B2為采用免洗焊膏時(shí)紅外/熱風(fēng)再流焊的典型溫度曲線。