回流焊是SMT表面組裝的核心工藝。SMT生產(chǎn)中的電路設(shè)計(jì)、錫膏印刷、元器件裝配,最終都是為了焊接成PCB成品。所有的不良都將在回流焊之后表現(xiàn)出來(lái)。而SMT生產(chǎn)中的大部分工藝控制都是為了得到高直通率的品質(zhì)結(jié)果,若回流焊溫度曲線沒(méi)有設(shè)置好,前段的所有品質(zhì)管控都失去了意義。所以,正確設(shè)置回流焊溫度,實(shí)現(xiàn)溫度曲線的最優(yōu)化,是所有SMT產(chǎn)線工藝控制中的重中之重。無(wú)鉛回流焊的溫度曲線設(shè)置相對(duì)比較難一點(diǎn),設(shè)置無(wú)鉛回流焊溫度曲線要根據(jù)錫膏廠家提供的回流焊溫度曲線來(lái)參考設(shè)置,下面廣晟德就根據(jù)典型的Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金傳統(tǒng)無(wú)鉛錫膏來(lái)給大家講解一下標(biāo)準(zhǔn)錫銀銅無(wú)鉛錫膏回流焊的溫度曲線。
Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金傳統(tǒng)無(wú)鉛錫膏回流焊溫度曲線
上圖為典型的Sn96.5Ag3.0Cu0.5合金傳統(tǒng)無(wú)鉛錫膏溫度曲線。A為升溫區(qū),B為恒溫區(qū)(浸潤(rùn)區(qū)),C為熔錫區(qū)。260S后為冷卻區(qū)。
升溫區(qū)A,目的是快速使PCB板升溫到助焊劑激活溫度。在45-60秒左右從室溫升溫至150℃左右,斜率應(yīng)在1到3之間。升溫過(guò)快容易發(fā)生坍塌導(dǎo)致錫珠、橋接等不良產(chǎn)生。
恒溫區(qū)B,從150℃至190℃平緩升溫,時(shí)間以具體的產(chǎn)品要求為依據(jù),控制在60到120秒左右,充分發(fā)揮助焊溶劑的活性,去除焊接面氧化物。時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則易出現(xiàn)活化過(guò)度,影響焊接品質(zhì)。在此階段中,助焊溶劑中的活性劑開(kāi)始起作用,松香樹(shù)脂開(kāi)始軟化流動(dòng),活性劑隨松香樹(shù)脂在PCB焊盤(pán)和零件焊接端面擴(kuò)散和浸潤(rùn),并與焊盤(pán)和零件焊接面表面氧化物反應(yīng),清潔被焊接表面并去除雜質(zhì)。同時(shí)松香樹(shù)脂快速膨脹在焊接表面外層形成保護(hù)膜與隔絕與外界氣體接觸,保護(hù)焊接面不再發(fā)生氧化。設(shè)置充足的恒溫時(shí)間,目的是讓PCB焊盤(pán)與零件再回流焊接前達(dá)到一致的溫度,減少溫差,因?yàn)镻CB上面貼裝的不同零件吸熱能力有很大的區(qū)別。防止回焊時(shí)的溫度不均衡造成品質(zhì)問(wèn)題,如立碑、虛焊等不良。恒溫區(qū)升溫太快,錫膏中助焊劑就會(huì)迅速膨脹揮發(fā),產(chǎn)生氣孔、炸錫、錫珠等各種品質(zhì)問(wèn)題。而恒溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),則會(huì)使助焊溶劑過(guò)度揮發(fā),在回流焊接時(shí)失去活性和保護(hù)功能,造成虛焊、焊點(diǎn)殘留物發(fā)黑、焊點(diǎn)不光亮等等一系列不良后果。在實(shí)際生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品和無(wú)鉛錫膏的特性設(shè)置恒溫時(shí)間。
焊接區(qū)C以30到60秒為宜,過(guò)短的熔錫時(shí)間可能造成虛焊等不良,時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則將產(chǎn)生過(guò)量介金屬或焊點(diǎn)發(fā)暗等。此階段錫膏中的合金粉末熔化,與被焊接面金屬發(fā)生化合反應(yīng)。助焊溶劑在此時(shí)沸騰并加速揮發(fā)和浸潤(rùn),并在高溫下克服表面張力,讓液態(tài)合金焊料隨著助焊劑流動(dòng),在焊盤(pán)表面擴(kuò)散并包裹零件焊接端面形成潤(rùn)濕效果。理論上,溫度越高浸潤(rùn)效果越好,然而實(shí)際應(yīng)用中要考慮PCB板和零件的最高溫度承受能力?;亓骱附訁^(qū)溫度與時(shí)間的調(diào)整是在峰值溫度與焊接效果之間尋求平衡,即在可接受的峰值溫度與時(shí)間內(nèi)達(dá)到理想的焊接品質(zhì)。
焊接區(qū)后即冷卻區(qū)。此階段中焊料由液態(tài)降溫變?yōu)楣虘B(tài)形成焊點(diǎn),焊點(diǎn)內(nèi)部形成晶粒??焖俚慕禍乩鋮s能得到可靠的焊點(diǎn),并且焊點(diǎn)具有光亮的光澤度。這是因?yàn)榭焖倮鋮s能使焊點(diǎn)形成結(jié)構(gòu)緊密的合金,而較慢的冷卻速率會(huì)產(chǎn)生大量介金屬,并在接合面形成較大的晶粒,這樣的焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度的可靠性低,并且焊點(diǎn)表面會(huì)灰暗,光澤度低。