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为什么回流焊必须要搭配炉温测试仪使用?

发表时间:2015-09-06 19:39

 回流焊工艺是在PCB的焊盘上印刷焊贴装元器件,从回流焊炉入口到出口大约5~6min就完成干燥、预热、熔化、冷却凝固全部焊接过程。回流焊的工艺目的就是获得“良好的焊点”。

   为什么回流焊和炉温测试仪必须搭配使用呢?请看回流焊的六个功能温区原理分解:

   1)升温区:

   在升温区,随着温度升高,焊膏的黏度下降,焊膏塌落、覆盖焊盘,将焊盘、元器件引脚与氧气隔离:另外,焊膏的溶剂、气体蒸发掉。溶剂的沸点一般在80℃左右,如果升温速度过快,容易使焊膏合金中的微粉随溶剂挥发而飞溅到PCB焊盘以外的地方,回流时造成微小锡珠:如果升温速度过慢,溶剂挥发不干净,回流时也会造成飞溅。

   2)预热区:

   在预热区,缓慢升温、充分预热的作用是避免元器件及PCB突然进入回流区,由于受热太快而损坏元器件、造成PCB变形;充分预热的另一个作用是减少PCB及大小元器件的温差,有利于降低回流时大小元器件的焊接温差。但是,如果预热温度太高,时间过长,容易使焊端与焊料合金高温再氧化,影响焊接质量。

   3)快速升温去(助焊剂浸润区):

   在助焊剂浸润区,焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端,并清洗氧化层。而助焊剂的主要成分是松脂、活化剂、溶剂和少量其他添加物。一般要求合金熔化之前5~6s助焊剂开始迅速分解火化,这样能够起到清洗作用,又能使助焊剂在合金熔化后还保持足够的活性,有利于清洗金属表面氧化层,降低液态焊料的黏度和表面张力,提高浸润性。

   但是,如果助焊剂浸润区温度太低、时间太短,不能在合金熔化前充分清洗焊件表面的氧化层,就会造成合金熔化时由于反应太剧烈而产生焊液飞溅,形成锡珠;如果助焊剂浸润区的温度过高、时间过长,又会使助焊剂提前失效,影响液态焊料的润湿性,影响金属间合金层的生成。因此,助焊剂浸润区的温度和时间控制对保证焊点质量是非常重要的。

   4)回流区:

   回流区是焊膏从熔化到凝固形成焊点的焊接区。回流区时间过短,会造成焊接不充分;时间过长,会形成过多的金属间化合物,并使焊端和液态焊料高温再氧化,影响焊点可靠性。

   5)峰值区:

   峰值区是形成金属间合金层的关键区域,合金熔化后,如果温度太低,液态焊料的黏度和表面张力太大,金属分子间扩散的动能很小,如焊料刚刚熔化时,扩散速度非常慢,很难在几秒内形成焊点,因此要控制好温度和时间。

   6)冷却区:

   从峰值温度至炉子出口称为冷却区,在此区域焊料冷却、凝固,它是形成焊点的关键区域。

   由此可见,回流焊各温区控制温度是贴片工艺质量的决定因素。

   那为什么回流焊有温度测试功能还需要温度测试仪呢,很多工艺工程师会问到。

   原因在于回流焊炉中温度传感器是安装在炉膛顶部和底部内壁处的,设备温度显示器显示温度是炉腔顶部和底部热空气温度,并不是PCB的焊点实际温度。这是回流焊炉需要炉温测试仪协同合作的主要原因了。  

   那反复使用同一块测试样本进行测试,可以吗?这是绝对不允许的,这也是我去客户公司常见的现象。因为经过长期的高温焊接,印制板的颜色会变深,甚至变成焦黄褐色。虽然全热风炉的加热方式主要是对流传导,但也存在少量辐射传导,深褐色比正常新鲜的浅绿色PCB吸收的热量多,这会导致测得的温度比实际温度高一些,如果在无铅焊接中,很可能会造成冷焊。