回流焊溫度曲線設置

      來源: 安徽廣晟德 人氣:3047 發表時間:2021/09/15 15:21:19
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      回流焊溫度曲線是施加于裝配元件上的溫度對時間的函數 Y=F(T),體現為回流過程中印刷線路板上某一給定點的溫度隨時間變化的一條曲線。從回流焊溫度曲線圖中看出橫軸是時間,縱軸是溫度,曲線 Y 是一條隨時間的增加溫度不斷發生變化的曲線。曲線 Y 在 OtT 坐標系中所包圍的面積為被測點在整個回流焊接過程中所接收到的能量的總和。用能量的概念表示的溫度曲線函數為Y=∫ d(T)。溫度曲線又可分為 RSS 曲線和 RTS 曲線。


      回流焊溫度曲線分類.jpg

       


      RSS 曲線:是一種由升溫、保溫、回流、冷卻四個溫度區間組成的溫度曲線。其每個溫度區間在整個回流焊接過程中扮演著不同的角色。升溫區:通過緩慢加熱的方式使印刷線路板從室溫加熱至 135-170℃(SN63/PB37),升溫速度一般在 1-3℃/S。保溫區:通過保持相對穩定的溫度使錫膏內的助焊劑發揮作用并適當散發。回流區:爐內的溫度達到最高點,使錫膏液化,印刷線路板的焊盤和元器件的焊極之間形成合金,完成焊接過程。冷卻區:對完成焊接的印刷線路板進行降溫。


      RTS 曲線:是一種從升溫至回流的溫度曲線。可分為升溫區和冷卻區。升溫區:占整個回流焊接過程的 2/3,速度平緩一般為 0.5-1.5℃/S。使印刷線路板的溫度從室溫升至峰值溫度。冷卻區:對完成焊接的印刷線路板進行降溫。


      RSS 曲線與 RTS 曲線的比較:


      RSS 曲線:重視溫度與時間的結合,曲線的區間劃分祥細,生產效率高,適應能力一般。適用于印刷線路板尺寸偏小,板上元器件體積較小、種類較少的產品。


      RTS 曲線:重視升溫速率,曲線的區間劃分模糊,生產效率不高,適應能力強。適用于印刷線路板尺寸較大,板上元器件體積較大、種類較多的產品。


      回流焊溫度曲線是由回流焊爐的多個參數共同作用的結果,其中起決定性作用的兩個參數是傳送帶速度和溫區的溫度設定。傳送帶速度決定了印刷線路板暴露在每個溫區的持續時間,增加持續時間可以使印刷線路板上元器件的溫度更加接近該溫區的設定溫度。每個溫區所用的持續時間的總和又決定了整個回流過程的處理時間。每個溫區的溫度設定影響印刷線路板通該溫區時溫度的高低。印刷線路板在整個回流焊接過程中的升溫速度則是傳送帶速和各溫區的溫度設定兩個參數共同作用的結果。因此只有合理的設定爐溫參數才能得到理想的爐溫曲線?,F以最為常用的 RSS 曲線為例介紹一下爐溫曲線的設定方法。


      回流焊鏈速的設定:


      設定溫度曲線時第一個要考慮參數是傳輸帶的速度設定,該設定將決定印刷線路板通過加熱通道所花的時間。傳送帶速度的設定可以通過計算的方法獲得。這里要引入一個指標,負載因子。負載因子:F=L/(L+s) L=基板的長,S=基板與基板間的間隔。負載因子的大小決定了生產過程中爐內的印刷線路板對爐內溫度的影響程度。負載因子的數值越大爐內的溫度越不穩定,一般取值在 0.5~0.9 之間。在權衡了效率和爐溫的穩定程度后建議取值為 0.7-0.8。在知道生產的板長和生產節拍后就可以計算出傳送帶的傳送速度(最慢值)。傳送速度(最慢值)=印刷線路板長/0.8/生產節拍。傳送速度(最快值)由錫膏的特性決定,絕大多數錫膏要求從升溫開始到爐內峰值溫度的時間應不少于 180 秒。這樣就可以得出傳送速度(最大值)=爐內加熱區的長度/180S。在得出兩個極限速度后就可以根據實際生產產品的難易程度選取適當的傳送速度一般可取中間值。


      溫區溫度的設定:


      一個完整的 RSS 爐溫曲線包括四個溫區。分別為:


      預熱區:其目的是將印刷線路板的溫度從室溫提升到錫膏內助焊劑發揮作用所需的活性溫度135℃,溫區的加熱速率應控制在每秒 1~3℃,溫度升得太快會引起某些缺陷,如陶瓷電容的細微裂紋。


      保溫區:其目的是將印刷線路板維持在某個特定溫度范圍并持續一段時間,使印刷線路板上各個區域的元器件溫度相同,減少他們的相對溫差,并使錫膏內部的助焊劑充分的發揮作用,去除元器件電極和焊盤表面的氧化物,從而提高焊接質量。一般普遍的活性溫度范圍是 135-170℃(以 SN63PB37 為例),活性時間設定在 60-90 秒。


      如果活性溫度設定過高會使助焊劑過早的失去除污的功能,溫度太低助焊劑則發揮不了除污的作用。活性時間設定的過長會使錫膏內助焊劑的過度揮發,致使在焊接時缺少助焊劑的參與使焊點易氧化,潤濕能力差,時間太短則參與焊接的助焊劑過多,可能會出現錫球,錫珠等焊接不良。從而影響焊接質量。


      回流區:其目的是使印刷線路板的溫度提升到錫膏的熔點溫度以上并維持一定的焊接時間,使其形成合金,完成元器件電極與焊盤的焊接。該區的溫度設定在 183℃以上,時間為 30-90秒。(以 SN63PB37 為例)峰值不宜超過 230℃,200℃以上的時間為 20-30 秒。如果溫度低于183℃將無法形成合金實現不了焊接,若高于 230℃會對元器件帶來損害,同時也會加劇印刷線路板的變形。如果時間不足會使合金層較薄,焊點的強度不夠,時間較長則合金層較厚使焊點較脆。


      冷卻區:其目的是使印刷線路板降溫,通常設定為每秒 3-4℃。如速率過高會使焊點出現龜裂現象,過慢則會加劇焊點氧化。理想的冷卻曲線應該是和回流區曲線成鏡像關系,越是靠近這種鏡像關系,焊點達到固態的結構越緊密,得到焊接點的質量越高,結合完整性越好。了解了溫度曲線各個溫區的特性后就可以根據產品的特點來設定回流焊爐每個溫區的溫度了。一但溫區的溫度設定以后回流焊爐內的熱容量就確定了下來。


      在生產過程中通過爐內的產品會不斷的吸收熱量,隨著爐內產品數量的不斷增加被吸收的熱量也在不斷的增加。如果回流焊爐所能補允的熱量小于產品所吸收的熱量時就不能夠保證產品的品質。而實際生產中是不可能對爐溫進行實時更新的,因此這就要求設定的溫度曲線具有一定的適應能力或針對不同的產品種類設定不同的溫度曲線。


      如印刷線路板的尺寸較小,元器件體積較小的產品,因這種產品對熱量的吸收較小,元器件本身的升溫速度也相對較快,所以曲線升溫區的升溫速率可以適當加大,保溫區的保溫時間可以相對縮短。而對于印刷線路板的尺寸較大,元器體積較大的產品,其對熱量吸收的要求較高,元器件本身的內外部溫差較大,所以其升溫區的升溫速率應降低,保溫區的保溫時間應加長以保證板面上各種元器件及元器件的每個部位之間的溫差最小。


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