回流焊爐溫測試通用工藝

《回流焊爐溫測試通用工藝》

焊接：

A類設置：包括單面回流焊產品，雙面回流焊*面、雙面（一面焊膏、另一面膠水）的焊膏面（帶BGA產品不在此類）；B類設置：包括普通雙面回流焊的第二面；C類設置：包括所有帶BGA的產品；手機設置：289、389、802手機主板。

回流焊的溫度曲線分為以下幾段：預熱、保溫干燥、焊接。預熱是為了使元器件在焊接時所受的熱沖擊zui小。元器件一般能忍受的溫度變化速率為4℃/SEC以下，因此預熱階段升溫速率一般控制在1℃/SEC～3℃/SEC，同時溫升太快會造成焊料濺出。保溫干燥是為了保證焊料助焊劑*干燥，同時助焊劑對焊接面的氧化物去除，起活化作用。回流焊接區，錫膏開始融化并呈流動狀態，一般要超過熔點溫度20℃才能保證焊接質量。為了保證呈流動狀態的焊料可潤濕整個焊盤以及元器件的引出端，要求焊料呈熔融狀態的時間為40～90秒，這也是決定是否產生虛焊和假焊的重要因素。

對于焊接，溫度曲線要求如下：

膠水固化：

    對于LOCTITE3609，3611紅膠的溫度曲線要求：  

    對于LOCTITE3513紅膠的溫度曲線要求（Underfill）：

回流焊是SMTzui后一個關鍵工序，是一個實時過程控制，其過程變化比較復雜，涉及許多工藝參數，其中溫度曲線的設置zui為重要，直接決定回流焊接質量。

   公司生產線均采用強迫對流熱風回流爐（Hot-air reflow oven），其熱特性改變相對較小，同時采用免清洗焊膏Qualitek delta（sn/pb比例63/37），能必較完成公司現有PCB低密度產品回流焊接，高密度PCB板則須特別控制。現在我們對回流爐管制的具體操作是檢查回流爐各溫區溫度，定期測量溫度曲線，以檢驗回流爐是否被控制在正常壯態，是否達到焊膏及膠水*溫度曲線,同時檢查溫度的均勻性。但是，公司PCB組裝上大量使用BGA、PLCC、FINE PITCH 等元件，加上PCB材料、尺寸、元件布置、可焊性的不同，其傳熱程度、溫度曲線和回流爐溫度設置必然有差別。必須對不同類型PCB作溫度曲線測量。

一、回流焊及熱風回流工作原理

   當PCB進入預熱區時，焊膏中的水份、氣體蒸發，助焊劑濕潤元件引腳和焊盤，焊膏開始軟化并覆蓋焊盤，使元件引腳和焊盤與氧氣隔離；PCB進入回流區時，溫度迅速上升，焊膏達到熔化狀態，對PCB上的元件引腳和焊盤濕潤、擴散、回流、之后冷卻形成錫焊接頭，從而完成了回流焊。

   強迫對流熱風回流即通過氣流循環，在元件的上下兩個表面，以相對較低的溫度而產生的熱傳遞，同時使小型元件避免過熱，避免由于單面受熱引起PCB變形，PCB上大量的焊點相對均勻地受熱，從而實現回流焊接。

二、回流焊溫度曲線的測試方法和爐溫的設置步驟

1．溫度曲線的測試方法

具體的溫度曲線一般隨所用測試方法、測試點的位置以及SMA的加載情況的不同而有所不同。再流焊機溫度曲線的測試，一般采用能隨SMA組件一同進入爐膛內的溫度采集器進行測試，測量采用K型熱電偶，偶絲直徑0.1～0.3mm為宜，測試后將溫度采集器數據輸入計算機或溫度曲線數據處理機并顯示或打印出SMA組件隨傳送帶運行形成的溫度曲線。測試步驟:

1）選取能代表SMA組件上溫度變化的測試點，一般至少應選取三點，這三點應反映出表面組裝組件上溫度zui高、zui低、中間部位上的溫度變化。再流焊機所用傳送方式的不同有時會影響zui高、zui低部位的分布情況，這點應根據具體爐子情況具體考慮。對于網帶式傳送的再流焊機表面組裝件上zui高溫度部位一般在SMA與傳送方向相垂直的無元件的邊緣中心處，zui低溫度部位一般在SMA靠近中心部位的大型元器件處（如PLCC），參見圖A1。

2）用高溫焊料、貼片膠或高溫膠帶紙將溫度采集器上的熱電偶測量頭分別固定到SMA組件上已選定的測試點部位，再用高溫膠帶把熱電偶絲固定，以免因熱電偶絲的移動影響測量數據，見圖A2所示。采用焊接辦法固定熱電偶測試點，注意各測試點焊料量盡量小和均勻。

3）將被測的SMA組件連同溫度采集器一同置于再流焊機入口處的傳送鏈/網帶上，隨著傳送鏈/網帶的運行，將完成一個測試過程。注意溫度采集器距待測的SIMA組件距離應大于100mn。

4）將溫度采集器記錄的溫度曲線顯示或打印出來。由于測試點熱容量的不同，通過三個測試點所測的溫度曲線形狀會略有不同，爐溫設定是否合理，可根據三條曲線預熱結束時的溫度差、焊接峰值溫度以及再流時間來考慮。

 2．爐溫的設置步驟

  1）首先，按照生產量設定傳送帶速，注意帶速不能超過再流焊工藝允許的zui大速度（這里指應滿足預熱升溫速率運≤3℃/s,焊接峰值溫度和再流時間應滿足焊接要求）。

2）初次設定爐溫。

3）在確保爐內溫度穩定后，進行溫度曲線測試。

4）分析所測得的溫度曲線與所設計的溫度曲線的差別，進行下一次爐溫調整。

5）在確保爐內溫度穩定以及測試用SMA冷卻到室溫后，進行下一次溫度曲線的測試。

6）重復4）～5）過程，直到所測溫度曲線與設計的理想溫度曲線一致為止。

典型溫度曲線

紅外/熱風再流焊接是一個非平衡過程。對不同的SMA、不同的焊膏、不同的傳送速度、不同的板間距必須設計一個特定的溫度曲線。理想的溫度曲線應根據焊接峰值溫度、再流時間、預熱zui大升溫速率以及SMA各點取得的熱平衡來考慮。以下三條曲線均針對63Sn/37Pb焊膏而設計。圖B1為紅外/熱風再流焊的典型溫度曲線，圖B2為采用免洗焊膏時紅外/熱風再流焊的典型溫度曲線。