回流焊分為四大溫區(qū):升溫區(qū)、保溫區(qū)、焊接區(qū)、冷卻區(qū)。那么這四個區(qū)在回流焊爐里面溫度是怎樣變化的呢?體現(xiàn)到溫度曲線上曲線是怎樣變化的呢?一個刷好錫膏,貼好元件的PCB放到回流焊爐里面,錫膏有是起到哪些變化呢?下面給大家做一個介紹,以便大家更清晰的了解。
無鉛回流焊溫度曲線
回流焊機的結構主體是一個熱源受控的隧道式爐膛,沿傳送系統(tǒng)的運動方向,設有若干獨立控溫的溫區(qū),通常設定為不同的溫度,全熱風對流回流焊爐一般采用上、下兩層的雙加熱裝置。電路板隨傳動機構直線勻速進入爐膛,順序通過各個溫區(qū),完成焊點的焊接。
電路板由入口進入回流焊爐膛,到出口傳出完成焊接,整個回流焊接過程一般需經(jīng)過預熱、保溫干燥、回流、冷卻溫度不同的四個階段。要合理設置各溫區(qū)的溫度,使爐膛內(nèi)的焊接對象在傳輸過程中所經(jīng)歷的溫度按合理的曲線規(guī)律變化,這是保證回流焊接質量的關鍵。 電路板通過回流焊機時,表面組裝器件上某一點的溫度隨時間變化的曲線,稱為溫度曲線。
當PCB進入圖中所示的預熱階段時,焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉,同時,焊膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳,焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離;進入保溫階段,PCB和元器件將得到充分的預熱,以防突然進入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件;當PCB進入回流階段,溫度迅速上升使焊膏達到熔化狀態(tài),液態(tài)焊錫對PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流混合形成焊錫接點;PCB進入冷卻階段,焊點凝固,此時完成了回流焊接。
在回流焊過程中,調(diào)整好溫度曲線是關鍵。合理設置各溫區(qū)的溫度、軌道傳輸速度等參數(shù),使爐膛內(nèi)的焊接對象在傳輸過程中所經(jīng)歷的溫度按理想的曲線規(guī)律變化,是保證回流焊接效果與質量的關鍵。
溫度曲線的測試是通過溫度記錄測試儀器進行的,儀器一般由多個熱電偶與記錄儀組成,幾個熱電偶分別固定在大小器件引腳處、BGA芯片下部、電路板邊緣等位置,連接記錄儀,一起隨電路板進入爐膛,記錄時間-溫度參數(shù)。在爐子的出口取出后,把參數(shù)送入計算機,用專用軟件描繪出曲線,進行分析。
溫度曲線是保證回流焊、無鉛回流焊焊接質量的關鍵,實際溫度曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應基本一致。160℃前的升溫速度控制在1℃/s~2℃/s,如果升溫斜率速度太快,一方面使元器件及PCB受熱太快,易損壞元器件,易造成PCB變形。
另一方面,焊錫膏中的溶劑揮發(fā)速度太快,容易濺出金屬成分,產(chǎn)生焊錫球。峰值溫度一般設定在比焊錫膏熔化溫度高20℃~40℃左右(例如Sn63/Pb37焊錫膏的熔點為183℃,峰值溫度應設置在205℃~230℃左右),回流時間為10s~60s,峰值溫度低或回流時間短,會使焊接不充分,嚴重時會造成焊錫膏不熔;峰值溫度過高或回流時間長,造成金屬粉末氧化,影響焊接質量,甚至損壞元器件和PCB。
根據(jù)回流焊溫度曲線及回流原理,目前市場上的回流焊機一般為簡易四溫區(qū)回流焊機,還有大型的六、八甚至十二溫區(qū)的回流焊機,而大型號的回流焊機采用20段可編程溫度控制,相當于20溫區(qū)回流焊機,這樣將回流溫度曲線細分,進而控溫更精確,更加擬合理想的回流溫度曲線,達到完美焊接。