1、回流焊曲線講解FLASH目錄n回流焊接的定義n測試回流曲線的意義n錫膏的回流過程n常見回流曲線分區(qū)及其作用n如何來設(shè)定爐溫曲線n爐溫曲線圖解n常見回流曲線類型介紹n如何利用優(yōu)化Profile 曲線來提高產(chǎn)品制程良率回流焊接定義 回流焊接就是使用回焊爐提供一種加熱環(huán)境,使欲焊接的產(chǎn)品的焊錫膏受熱融化,從而讓表面貼裝的元器件和PCB 焊盤通過焊錫膏合金可靠的結(jié)合在一起的一種焊接工藝. 回流焊接工藝到目前有兩種加熱模式,熱風(fēng)對流和紅外線加熱.測試回流曲線的意義測試Profile是為某種PCB裝配確定正確的工藝設(shè)定。檢驗工藝的連續(xù)性，以保證可重復(fù)的結(jié)果，通過觀察PCB在回流焊接爐中的實際溫度（溫度曲線

2、），可以檢驗和糾正爐子的設(shè)定，以達(dá)到最終產(chǎn)品的最佳品質(zhì)。保證最終PCB裝配的持續(xù)質(zhì)量，降低報廢率，提高PCB生產(chǎn)率和合格率。錫膏的回流過程1. 用于達(dá)到所需粘度和絲印性能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需慢(大約每秒3 C)，以限制沸騰和飛濺，防止形成小錫珠，還有，一些元件對內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果元件外部溫度上升太快，會造成斷裂.當(dāng)錫膏至于一個加熱的環(huán)境中，錫膏回流分為五個階段當(dāng)錫膏至于一個加熱的環(huán)境中，錫膏回流分為五個階段n2.助焊劑活躍，化學(xué)清洗行動開始，水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會發(fā)生同樣的清洗行動，只不過溫度稍微不同。將金屬氧化物和某些污染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上清除。好的冶金學(xué)上的錫

3、焊點要求“清潔”的表面。n3.當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫顆粒首先單獨熔化，并開始液化和表面吸錫的“燈草”過程。這樣在所有可能的表面上覆蓋，并開始形成錫焊點。n4. 這個階段最為重要，當(dāng)單個的焊錫顆粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫，這時表面張力作用開始形成焊腳表面，如果元件引腳與PCB焊盤的間隙超過4mil，則極可能由于表面張力使引腳和焊盤分開，即造成錫點開路。n5. 冷卻階段，如果冷卻快，錫點強(qiáng)度會稍微大一點，但不可以太快而引起元件內(nèi)部的溫度應(yīng)力常見回流曲線分區(qū)及其作用 常規(guī)的曲線由四個部分或區(qū)間組成，分別是預(yù)熱區(qū),恒溫區(qū),融錫區(qū)和冷卻區(qū),其中,前面三個區(qū)都是加熱區(qū)、最后一個區(qū)為降溫區(qū)。爐子的溫區(qū)越

4、多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個基本溫區(qū)成功回流,達(dá)到理想的焊接效果.預(yù)熱區(qū) 也叫斜坡區(qū),用來將PCB 的溫度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫度.在這個區(qū),產(chǎn)品的溫度須以0.53C/sec 的速度連續(xù)上升。溫度升的太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂紋；溶劑來不及揮發(fā)，造成slump 效應(yīng)，此時錫膏尚為固態(tài)狀態(tài)，加上助焊劑成為一固、液態(tài)混合物，錫珠和坍塌效應(yīng)比較容易產(chǎn)生，而溫度上升慢，錫膏會感溫過度，爐的預(yù)熱區(qū)一般占到整個加熱通道長度的2533%此段溫度點主要取決于溶劑的揮發(fā)溫度以及松香的軟化點。活性區(qū) 該區(qū)有時叫做浸濕區(qū)，這個區(qū)一般占加熱通道的33-50%

5、，它有兩個功用，第一是將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度上同質(zhì)，減少它們的相對溫差。第二個功能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性物質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度范圍是120150C。 有時叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。這個區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度?；钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c溫度低一點，而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度范圍是有鉛:205230C，無鉛:230250C,這個區(qū)的溫度設(shè)定太高會使其溫升斜率超過每秒25C，或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損，并損害元件的完整性。 回流區(qū) 理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是

6、和回流區(qū)曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡像關(guān)系，焊點達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊密，得到焊接點的質(zhì)量越高，結(jié)合完整性越好。此區(qū)推薦降溫斜率1 slope 4度/秒,降溫斜率越大,焊點越光亮,硬度也越大,容易產(chǎn)生錫裂異常,降溫斜率越小,焊點越灰暗,硬度也越小,影響產(chǎn)品外觀.冷卻區(qū) 1.1.制制作溫度曲線第一個作溫度曲線第一個需要需要考慮考慮的的參數(shù)是傳輸帶的速度，該參數(shù)是傳輸帶的速度，該設(shè)定將決定設(shè)定將決定PCBPCB在加熱通道所花的時間。在加熱通道所花的時間。 常規(guī)常規(guī)的錫膏制造廠參數(shù)要求的錫膏制造廠參數(shù)要求3434分鐘的加熱曲線，用總的加熱分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時間，即為準(zhǔn)確

7、的傳輸帶速度，例如，通道長度除以總的加熱感溫時間，即為準(zhǔn)確的傳輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時間，使用六英尺加熱通道長度，計算為當(dāng)錫膏要求四分鐘的加熱時間，使用六英尺加熱通道長度，計算為：6 6 英尺英尺 4 4 分鐘分鐘 = = 每分鐘每分鐘 1.5 1.5 英尺英尺 = = 每分鐘每分鐘 18 18 英寸。英寸。 2.2.制制作溫度曲線第作溫度曲線第二二個個需要需要考慮考慮的的參數(shù)參數(shù)是是各個區(qū)的溫度各個區(qū)的溫度設(shè)定，設(shè)定，相臨兩個溫區(qū)的設(shè)定溫差不能超過相臨兩個溫區(qū)的設(shè)定溫差不能超過6060C,單個溫區(qū)的最高單個溫區(qū)的最高溫度溫度有鉛產(chǎn)品不能超過有鉛產(chǎn)品不能超過280280C,C,

8、無鉛產(chǎn)品不能超過無鉛產(chǎn)品不能超過300300C.C. 3.3.設(shè)置好爐溫設(shè)置好爐溫, ,待爐溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后待爐溫達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后, ,使用相關(guān)測溫板和使用相關(guān)測溫板和測溫儀器進(jìn)行測試測溫儀器進(jìn)行測試, ,每項參數(shù)必須符合相關(guān)產(chǎn)品的工藝要求每項參數(shù)必須符合相關(guān)產(chǎn)品的工藝要求, ,如果如果達(dá)不到相關(guān)工藝要求需要從新優(yōu)化達(dá)不到相關(guān)工藝要求需要從新優(yōu)化. .設(shè)定錫膏回流溫度曲線方法曲線圖解 常見回流焊接爐溫曲線升溫-保溫-回流（RSS）俗稱”保溫型溫度曲線” 升溫-保溫-回流（RSS）俗稱“保溫型溫度曲線”。保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的T，保溫應(yīng)該在裝配在達(dá)到焊錫回，流之前，把裝配上所有零件的溫度

9、達(dá)到均衡，使所有的零件同時回流。適用于RMA或免洗化學(xué)成分，但一般不推薦用于水溶化學(xué)成分，因為RSS保溫區(qū)可能過早地破壞錫膏活性劑，造成不充分的潤濕。開始以一個陡坡升溫，在90秒內(nèi)達(dá)到150C，最大速率可達(dá)，23C/秒，隨后在150170C間，將裝配保溫90秒，保證所有類型元件都達(dá)到橫溫，保溫區(qū)后，進(jìn)入回流區(qū)，在183C以上回流60（+/-15）秒。并在210220C的峰值階段持續(xù)3540秒鐘。最后冷卻速率控制在4C/秒左右。一般，較快的冷卻速率可得到較小的顆粒結(jié)構(gòu)和較高的強(qiáng)度和較亮的焊點，可是超過4C/秒會引起溫度的沖擊，應(yīng)該避免！保溫型溫度曲線常見回流焊接爐溫曲線升溫-到-回流（RTS）俗

10、稱“帳篷型溫度曲線”帳篷型溫度曲線n升溫-到-回流（RTS）俗稱 “帳篷型溫度曲線”,RTS可用于任何化學(xué)成分及合金，為水溶錫膏和難于焊接的合金與零件所首選，而且隨著電子裝配趨勢的發(fā)展，微型、甚至超微型電子的普遍推廣，RTS是必然的首選，如果PCB上存在較大T，例如電源板的變壓器、眾多的連接器，或工序中使用了夾具或效率低的回流焊爐，那么RTS可能不為適當(dāng)?shù)臏囟惹€選擇。簡單的說，RTS是一條從室溫到回流峰值的溫度漸升曲線，RTS曲線升溫區(qū)是預(yù)熱，在這里助焊劑被激化、揮發(fā)物被揮發(fā)、并防止溫度沖擊，RTS典型的升溫速率為0.61.8C/秒。升溫的最初的90秒應(yīng)盡可能保持線性。 常見爐溫異常的排除方

11、法錫珠（Solder bead)錫珠一般是一顆或一些大的焊錫球，通常出現(xiàn)在片狀電阻或電容旁邊或密間距芯片引腳周圍。產(chǎn)生原因:錫膏印刷過量、被焊體可焊性差、升溫過慢等,過慢的升溫速度，引起毛細(xì)管作用，將未回流的錫膏回吸到元件下面，而后在回流期間，這些錫膏熔融，這時由于不同面積的表面張力及其差力的剪切力，這些液態(tài)錫被擠出并聚集在元件旁邊。解決方案：適當(dāng)提高升溫斜率，分段嘗試，直到解決為止。錫球（Solder Ball) 錫球一般是一些大的焊錫球，通常出現(xiàn)在焊盤邊沿，它跟錫珠是有本質(zhì)區(qū)別的，錫珠往往只有一顆出現(xiàn)在CHIP件等的本體邊上，而錫球往往有好幾顆，而且是在焊盤旁或測試點上.發(fā)生原因:過快的升

12、溫速度，導(dǎo)致錫膏內(nèi)助焊成分及少許水分來不及揮發(fā)，在進(jìn)入熔融階段導(dǎo)致錫爆產(chǎn)生，微小的融金顆粒爆離在焊盤周圍，而后有牽引力和張力使其聚攏，形成錫珠。解決方案：適當(dāng)降低升溫斜率，拉長預(yù)熱時間，分段嘗試，直到解決為止。立碑（Tombstone) 立碑一般出現(xiàn)在0402、0603元件較多,元件一端與PCB PAD良好焊接而另一點沒有形成焊接。產(chǎn)生原因:它通常是不相等的溶濕力的結(jié)果，使得回流后元件在一端上站立起來,從而產(chǎn)生立碑現(xiàn)象。解決方案：我們可以通過將被焊組件在爐腔內(nèi)以145C-150C的溫度預(yù)熱1-2分鐘，然后在汽相焊的平衡區(qū)內(nèi)再預(yù)熱1分鐘左右，最后緩慢進(jìn)入飽和蒸汽區(qū)焊接.橋接（Bridge) 橋接

13、，俗稱短路，它是指原本不相導(dǎo)通的兩個或幾個電極或電路由于種種原因相互導(dǎo)通了。發(fā)生原因:也是多種多樣的。過快的預(yù)熱升溫斜率。溫度與錫膏的自身粘度是成正比的，過快的升溫斜率，使得錫膏粘度在瞬間減低，引起塔陷；同時也容易因為錫爆而短路。解決方案：保證爐溫在預(yù)熱區(qū)的斜率控制在0.5-3.0C/S不浸潤（Poor wetting)不浸潤，也叫潤濕不良或潤濕不均勻?？傚a量正常，但未充分潤濕焊盤或被焊者的焊接面，它也是有多種原因造成的,爐溫曲線方面體現(xiàn)在:回流時間過長，或過于平緩的冷卻斜率。回流時間過長及降溫時間過長、斜率過慢，都容易引起二次氧化，從而導(dǎo)致成品焊點光潔度不夠、甚至浸潤不良。解決方案：一般目前

14、常用的錫膏和爐溫都將合金熔點以上的回流時間控制在60-90秒之間，冷卻速率控制在4C/S以下，基本上繪制的爐溫曲線通過最高Peak 頂點畫射線為拋物線中心線，則回流區(qū)的上升曲線與冷卻的下降曲線成鏡象線即可?？斩矗╒oiding) 空洞，指的是在正常的錫點內(nèi)存在的氣泡或雜質(zhì)的空隙?？斩慈毕萦媚恳暀z查法是比較困難的，通常使用X-RAY 或5D/3DX 進(jìn)行切片分析后可以得到論證。 空洞引起的危害也是非常大的，空洞達(dá)到一定尺寸后容易引起錫裂，小型的空洞也會降低產(chǎn)品的使用穩(wěn)定性。發(fā)生原因:不當(dāng)使用RSS 保溫類型曲線，過長的恒溫時間，反復(fù)氧化。解決方案：降低Profile 起始溫度，適當(dāng)使用RTS 溫度曲線，縮短恒溫時間到最小，減少二次氧化概率，減少清氧殘渣?？s短預(yù)熱到回流的時間，普通的產(chǎn)品可以將爐溫曲線從