二、温度曲线的建立
温度曲线是指SMA通过回炉时,SMA上某一点的温度随时间变化的曲线。温度曲线提供了一种直观的方法,来分析某个组件在整个回流焊过程中的温度变化情况。这对于获得最佳的可焊性,避免由于超温而对组件造成损坏,以及保证焊接质量都非常有用。
以下从预热段开始进行简要分析。
预热段:
该区域的目的是把室温的PCB尽快加热,以达到第二个特定目标,但升温速率要控制在适当范围以内,如果过快,会产生热冲击,电路板和组件都可能受损,过慢,则溶剂挥发不充分,影响焊接质量。由于加热速度较快,在温区的后段SMA内的温差较大。为防止热冲击对组件的损伤。一般规定最大速度为40C/S。然而,通常上升速率设定为1~30C/S。典型的升温度速率为20C/S.
保温段:
是指温度从1200C~1500C升至焊膏熔点的区域。保温段的主要目的是使SMA内各组件的温度趋于稳定,尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大组件的温度赶上较小组件,并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束,焊盘、焊料球及组件引脚上的氧化物被除去,整个电路板的温度达到平衡。应注意的是SMA上所有组件在这一段结束时应具有相同的温度,否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。
回流段:
在这一区域里加热器的温度设置得最高,使组件的温度快速上升至峰值温度。在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同,一般推荐为焊膏为焊膏的溶点温度加20-400C.对于熔点为1830C的63Sn/37Pb焊膏和熔点为1790C的Sn62/Pb36/Ag2膏焊,峰值温度一般为210-2300C,再流时间不要过长,以防对SMA造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的体积最小。
冷却段
这段中焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面,应该用尽可能快的速度来进行冷却,这样将有助于得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分解而进入锡中,从而产生灰暗毛糙的焊点。在极端的情形下,它能引起沾锡不良和弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为3~100C/S,冷却至750C即可。
测量再流焊温度曲线测试仪(以下简称测温仪),其主体是扁平金属盒子,一端插座接着几个带有细导线的微型热电偶探头。测量时可用焊料、胶粘剂、高温胶带固定在测试点上,打开测温仪上的开关,测温仪随同被测印制板一起进入炉腔,自动按内编时间程序进行采样记录。测试记录完毕,将测试仪与打印机连接, 便可打印出多根各种色彩的温度曲线。测温仪作为SMT工艺人员的眼睛与工具,在国外SMT行业中已相当普遍地使用。
在使用测温仪时,应注意以下几点:
1. 测定时,必须使用已完全装配过的板。首先对印制板元器件进行热特性分析,由于印制板受热性能不同,元器件体积大小及材料差异等原因,各点实际受热升温不相同,长出最热点,最冷点,分别设置热电偶便何测量出最高温度与最低温度。
2. 尽可能多设置热电偶测试点,以求全面反映印制板各部分真实受热状态。例如印制板中心与边缘受热程度不一样,大体积组件与小型组件热容量不同及热敏感组件都必须设置测试点。
3. 热电偶探头外形微小,必须用指定高温焊料或胶粘剂固定在测试位置,否则受热松动,偏离预定测试点,引起测试误差。
4. 所用电池为锂电池与可重复充电镍镉电池两种。结合具体情况合理测试及时充电,以保证测试数据准确性。