回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線

　　經(jīng)典印刷電路板(PCB)的溫度曲線(profile)作圖，涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數(shù)據(jù)記錄曲線儀上，并把整個裝配從回流焊接爐中通過。作溫度曲線有兩個主要的目的：1) 為給定的PCB裝配確定正確的工藝設(shè)定，2) 檢驗(yàn)工藝的連續(xù)性，以保證可重復(fù)的結(jié)果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的實(shí)際溫度(溫度曲線)，可以檢驗(yàn)和/或糾正爐的設(shè)定，以達(dá)到最終產(chǎn)品的最佳品質(zhì)。

　　經(jīng)典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳的、持續(xù)的質(zhì)量，實(shí)際上降低PCB的報廢率，提高PCB的生產(chǎn)率和合格率，并且改善整體的獲利能力。

回流工藝

　　在回流工藝過程中，在爐子內(nèi)的加熱將裝配帶到適當(dāng)?shù)暮附訙囟?，而不損傷產(chǎn)品。為了檢驗(yàn)回流焊接工藝過程，人們使用一個作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲線是每個傳感器在經(jīng)過加熱過程時的時間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀察這條曲線，你可以視覺上準(zhǔn)確地看出多少能量施加在產(chǎn)品上，能量施加哪里。溫度曲線允許操作員作適當(dāng)?shù)母淖?，以?yōu)化回流工藝過程。

　　一個典型的溫度曲線包含幾個不同的階段 - 初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度(spike to reflow)、回流(reflow)和產(chǎn)品的冷卻(cooling)。作為一般原則，所希望的溫度坡度是在2~4°C范圍內(nèi)，以防止由于加熱或冷卻太快對板和/或元件所造成的損害。

　　在產(chǎn)品的加熱期間，許多因素可能影響裝配的品質(zhì)。最初的升溫是當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入爐子時的一個快速的溫度上升。目的是要將錫膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔點(diǎn)之下 - 對于共晶焊錫為183°C，保溫時間在30~90秒之間。

　　保溫區(qū)有兩個用途：1) 將板、元件和材料帶到一個均勻的溫度，接近錫膏的熔點(diǎn)，允許較容易地轉(zhuǎn)變到回流區(qū)，2) 激化裝配上的助焊劑。在保溫溫度，激化的助焊劑開始清除焊盤與引腳的氧化物的過程，留下焊錫可以附著的清潔表面。向回流形成峰值溫度是另一個轉(zhuǎn)變，在此期間，裝配的溫度上升到焊錫熔點(diǎn)之上，錫膏變成液態(tài)。

　　一旦錫膏在熔點(diǎn)之上，裝配進(jìn)入回流區(qū)，通常叫做液態(tài)以上時間(TAL, time above liquidous)?；亓鲄^(qū)時爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段，因?yàn)檠b配上的溫度梯度必須最小，TAL必須保持在錫膏制造商所規(guī)定的參數(shù)之內(nèi)。產(chǎn)品的峰值溫度也是在這個階段達(dá)到的 - 裝配達(dá)到爐內(nèi)的最高溫度。

　　必須小心的是，不要超過板上任何溫度敏感元件的最高溫度和加熱速率。例如，一個典型的鉭電容具有的最高溫度為230°C。理想地，裝配上所有的點(diǎn)應(yīng)該同時、同速率達(dá)到相同的峰值溫度，以保證所有零件在爐內(nèi)經(jīng)歷相同的環(huán)境。在回流區(qū)之后，產(chǎn)品冷卻，固化焊點(diǎn)，將裝配為后面的工序準(zhǔn)備?？刂评鋮s速度也是關(guān)鍵的，冷卻太快可能損壞裝配，冷卻太慢將增加TAL，可能造成脆弱的焊點(diǎn)。

　　在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫度曲線，它們通常叫做保溫型(soak)和帳篷型(tent)溫度曲線。在保溫型曲線中，如前面所講到的，裝配在一段時間內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線是一個連續(xù)的溫度上升，從裝配進(jìn)入爐子開始，直到裝配達(dá)到所希望的峰值溫度。

　　所希望的溫度曲線將基于裝配制造中使用的錫膏類型而不同。取決于錫膏化學(xué)組成，制造商將建議最佳的溫度曲線，以達(dá)到最高的性能。溫度曲線的信息可以通過聯(lián)系錫膏制造商得到。最常見的配方類型包括水溶性(OA)、松香適度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)錫膏。

經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)元件

一個經(jīng)典的PCB溫度曲線系統(tǒng)由以下元件組成：

　　數(shù)據(jù)收集曲線儀，它從爐子中間經(jīng)過，從PCB收集溫度信息。 熱電偶，它附著在PCB上的關(guān)鍵元件，然后連接到隨行的曲線儀上。 隔熱保護(hù)，它保護(hù)曲線儀被爐子加熱。 軟件程序，它允許收集到的數(shù)據(jù)以一個格式觀看，迅速確定焊接結(jié)果和/或在失控惡劣影響最終PCB產(chǎn)品之前找到失控的趨勢。

讀出與評估溫度曲線數(shù)據(jù)

　　錫膏制造商一般對其錫膏配方專門有推薦的溫度曲線。應(yīng)該使用制造商的推薦來確定一個特定工藝的最佳曲線，與實(shí)際的裝配結(jié)果進(jìn)行比較。然后可能采取步驟來改變機(jī)器設(shè)定，以達(dá)到特殊裝配的最佳結(jié)果

總結(jié)

　　做溫度曲線是PCB裝配中的一個關(guān)鍵元素，它用來決定過程機(jī)器的設(shè)定和確認(rèn)工藝的連續(xù)性。沒有可測量的結(jié)果，對回流工藝的控制是有限的。咨詢一下錫膏供應(yīng)商，查看一下元件規(guī)格，為一個特定的工藝確定最佳的曲線參數(shù)。通過實(shí)施經(jīng)典PCB溫度曲線和機(jī)器的品質(zhì)管理溫度曲線的一個正常的制度，PCB的報廢率將會降低，而質(zhì)量與產(chǎn)量都會改善。結(jié)果，總的運(yùn)作成本將減低。

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