詳細了解回流焊接工藝

目前PCBA工藝，朝著無鉛，環(huán)保的裝配方向發(fā)展方向。主要考慮的因素切換到無鉛焊接材料包括：電路板厚度、制造復雜性、表面光潔度、裝配過程兼容。性標準無鉛回流焊溫度曲線反映了回流焊焊膏合金在整個回流焊焊接過程中，PCB上某一點的溫度隨時間變化的曲線。它直觀地反映了整個焊接過程中該點的溫度變化，為獲得最佳焊接效果提供了科學依據(jù)。該曲線由五個溫度區(qū)組成，即加熱區(qū)、預熱區(qū)、快速加熱區(qū)、回流區(qū)和冷卻區(qū)。在這五個溫度區(qū)域內(nèi)，大多數(shù)焊膏都可以成功實現(xiàn)回流焊。

詳細了解回流焊各溫區(qū)的溫度、錫膏合金的加熱時間以及錫膏在各溫區(qū)的變化，有助于理解理想溫度曲線的意義。下面詳細解釋一下。

1.加熱區(qū)

加熱區(qū)域通常是指溫度從室溫(25℃)上升到160℃左右的區(qū)域。在這個加熱區(qū)域內(nèi)，SMA被穩(wěn)定地加熱，焊膏中的溶劑慢慢蒸發(fā)，各種元器件尤其是IC元器件慢慢升溫，以滿足后期焊接溫度的要求。但是PCB上的元器件大小不同，各種元器件的升溫速度也不完全一樣。因此，加熱區(qū)的升溫速度應控制在0.5-2.0℃/s，推薦速度為1.0-1.5℃/s。

如果升溫速度過快，由于熱應力的作用，可能導致陶瓷電容出現(xiàn)細微裂紋，PCB變形，ic芯片損壞，焊膏中的溶劑揮發(fā)過快，導致焊珠不良。

如果加熱速度過慢，SMA和各種元器件溫度不足，焊接時錫膏無法潤濕元器件，造成虛焊。同時錫膏中的溶劑無法完全揮發(fā)，導致回流區(qū)出現(xiàn)焊珠。

2.預熱區(qū)

預熱區(qū)又稱保溫區(qū)，是指溫度從160℃上升到180℃左右的區(qū)域。焊膏中殘留的溶劑蒸發(fā)后，隨著溫度的升高，焊膏中的助焊劑活性逐漸增加，PCB焊盤和元件端子表面的氧化物和污垢被清除。SMA升溫慢，不同尺寸不同材質(zhì)的元件基本保持相同的升溫速度。

PCB預熱區(qū)的加熱時間約為40-70秒，升溫速率低于0.5℃/s

如果加熱時間太短，錫膏中的溶劑沒有完全揮發(fā)，當回流焊，就會爆炸沸騰產(chǎn)生錫珠。如果加熱時間過長，焊劑活性消失后還沒有回流焊，容易導致焊接時潤濕不良。同時錫膏的金屬顆粒容易氧化，出現(xiàn)錫珠。

3.快速加熱區(qū)

快速加熱區(qū)是指溫度從180℃上升到焊膏熔點(217℃)的區(qū)域。在此區(qū)域，焊膏合金在10—20秒內(nèi)迅速升至焊接溫度，升溫速率應大于2℃/s。焊膏也迅速加熱至熔融狀態(tài)。

4.回流區(qū)

回流區(qū)是指溫度從217℃上升到240℃，然后逐漸下降到217℃的區(qū)域。在回流區(qū)，焊膏熔化成液態(tài)，并迅速潤濕焊盤。隨著溫度的進一步升高，焊料的表面張力降低，焊料沿著元件引腳爬升形成彎月面。此時，焊料中的錫與PCB焊盤上的銅形成金屬間化合物，錫原子和銅原子在其界面相互滲透。起初，銅錫合金的結構是Cu6Sn5，其厚度約為1—3 μm。如果回流時間過長，溫度過高，銅原子會進一步滲入Cu6Sn5，其局部結構會由Cu6Sn5變?yōu)镃u3Sn。前者合金焊接強度高，導電性好，后者脆性大，焊接強度低。

如果錫膏合金在回流區(qū)停留時間過長或溫度過高，會造成PCB表面燒傷起泡，損壞元器件。SMA在理想溫度下回流焊時，PCB的顏色能保持原來的樣子，焊點光亮。回流焊時，錫膏熔化產(chǎn)生的表面張力可以適當校準芯片貼裝過程中產(chǎn)生的元件引腳偏移，同時不合理的焊盤設計會造成各種焊接缺陷，如“立碑”、“搭橋”等。

回流區(qū)的最高溫度為240±5℃，形狀記憶合金在回流區(qū)的停留時間為50-60秒。

如果錫膏合金在回流區(qū)停留時間過長或溫度過高，會造成PCB表面燒傷起泡，損壞元器件。錫膏合金在理想的溫度下回流，PCB的顏色能保持原來的樣子，焊點光亮。回流焊時，錫膏熔化產(chǎn)生的表面張力可以適當校準芯片貼裝過程中產(chǎn)生的元件引腳偏移，同時不合理的焊盤設計會造成各種焊接缺陷，如“立碑”、“搭橋”等。回流區(qū)的最高溫度為240±5℃，形狀記憶合金在回流區(qū)的停留時間為50-60秒。

5.冷卻帶

加熱程序運行到冷卻區(qū)后，焊點溫度迅速下降，焊料凝固。焊點快速冷卻可以細化焊點點陣，提高結合強度，使焊點表面光亮，連續(xù)形成彎月面。要求冷卻區(qū)的冷卻速度大于4℃/s，QHL360小型無鉛回流焊通過強制散熱，冷卻速度可達8℃/s。

審核編輯 ：李倩