回流焊溫度曲線是施加於(yu) 裝配元件上的溫度對時間的函數 Y=F(T),體(ti) 現為(wei) 回流過程中印刷線路板上某一給定點的溫度隨時間變化的一條曲線。從(cong) 回流焊溫度曲線圖中看出橫軸是時間,縱軸是溫度,曲線 Y 是一條隨時間的增加溫度不斷發生變化的曲線。曲線 Y 在 OtT 坐標係中所包圍的麵積為(wei) 被測點在整個(ge) 回流焊接過程中所接收到的能量的總和。用能量的概念表示的溫度曲線函數為(wei) Y=∫ d(T)。溫度曲線又可分為(wei) RSS 曲線和 RTS 曲線。

RSS 曲線:是一種由升溫、保溫、回流、冷卻四個(ge) 溫度區間組成的溫度曲線。其每個(ge) 溫度區間在整個(ge) 回流焊接過程中扮演著不同的角色。升溫區:通過緩慢加熱的方式使印刷線路板從(cong) 室溫加熱至 135-170℃(SN63/PB37),升溫速度一般在 1-3℃/S。保溫區:通過保持相對穩定的溫度使錫膏內(nei) 的助焊劑發揮作用並適當散發。回流區:爐內(nei) 的溫度達到最高點,使錫膏液化,印刷線路板的焊盤和元器件的焊極之間形成合金,完成焊接過程。冷卻區:對完成焊接的印刷線路板進行降溫。
RTS 曲線:是一種從(cong) 升溫至回流的溫度曲線。可分為(wei) 升溫區和冷卻區。升溫區:占整個(ge) 回流焊接過程的 2/3,速度平緩一般為(wei) 0.5-1.5℃/S。使印刷線路板的溫度從(cong) 室溫升至峰值溫度。冷卻區:對完成焊接的印刷線路板進行降溫。
RSS 曲線與(yu) RTS 曲線的比較:
RSS 曲線:重視溫度與(yu) 時間的結合,曲線的區間劃分祥細,生產(chan) 效率高,適應能力一般。適用於(yu) 印刷線路板尺寸偏小,板上元器件體(ti) 積較小、種類較少的產(chan) 品。
RTS 曲線:重視升溫速率,曲線的區間劃分模糊,生產(chan) 效率不高,適應能力強。適用於(yu) 印刷線路板尺寸較大,板上元器件體(ti) 積較大、種類較多的產(chan) 品。
回流焊溫度曲線是由回流焊爐的多個(ge) 參數共同作用的結果,其中起決(jue) 定性作用的兩(liang) 個(ge) 參數是傳(chuan) 送帶速度和溫區的溫度設定。傳(chuan) 送帶速度決(jue) 定了印刷線路板暴露在每個(ge) 溫區的持續時間,增加持續時間可以使印刷線路板上元器件的溫度更加接近該溫區的設定溫度。每個(ge) 溫區所用的持續時間的總和又決(jue) 定了整個(ge) 回流過程的處理時間。每個(ge) 溫區的溫度設定影響印刷線路板通該溫區時溫度的高低。印刷線路板在整個(ge) 回流焊接過程中的升溫速度則是傳(chuan) 送帶速和各溫區的溫度設定兩(liang) 個(ge) 參數共同作用的結果。因此隻有合理的設定爐溫參數才能得到理想的爐溫曲線。現以最為(wei) 常用的 RSS 曲線為(wei) 例介紹一下爐溫曲線的設定方法。
回流焊鏈速的設定:
設定溫度曲線時第一個(ge) 要考慮參數是傳(chuan) 輸帶的速度設定,該設定將決(jue) 定印刷線路板通過加熱通道所花的時間。傳(chuan) 送帶速度的設定可以通過計算的方法獲得。這裏要引入一個(ge) 指標,負載因子。負載因子:F=L/(L+s) L=基板的長,S=基板與(yu) 基板間的間隔。負載因子的大小決(jue) 定了生產(chan) 過程中爐內(nei) 的印刷線路板對爐內(nei) 溫度的影響程度。負載因子的數值越大爐內(nei) 的溫度越不穩定,一般取值在 0.5~0.9 之間。在權衡了效率和爐溫的穩定程度後建議取值為(wei) 0.7-0.8。在知道生產(chan) 的板長和生產(chan) 節拍後就可以計算出傳(chuan) 送帶的傳(chuan) 送速度(最慢值)。傳(chuan) 送速度(最慢值)=印刷線路板長/0.8/生產(chan) 節拍。傳(chuan) 送速度(最快值)由錫膏的特性決(jue) 定,絕大多數錫膏要求從(cong) 升溫開始到爐內(nei) 峰值溫度的時間應不少於(yu) 180 秒。這樣就可以得出傳(chuan) 送速度(最大值)=爐內(nei) 加熱區的長度/180S。在得出兩(liang) 個(ge) 極限速度後就可以根據實際生產(chan) 產(chan) 品的難易程度選取適當的傳(chuan) 送速度一般可取中間值。
溫區溫度的設定:
一個(ge) 完整的 RSS 爐溫曲線包括四個(ge) 溫區。分別為(wei) :
預熱區:其目的是將印刷線路板的溫度從(cong) 室溫提升到錫膏內(nei) 助焊劑發揮作用所需的活性溫度135℃,溫區的加熱速率應控製在每秒 1~3℃,溫度升得太快會(hui) 引起某些缺陷,如陶瓷電容的細微裂紋。
保溫區:其目的是將印刷線路板維持在某個(ge) 特定溫度範圍並持續一段時間,使印刷線路板上各個(ge) 區域的元器件溫度相同,減少他們(men) 的相對溫差,並使錫膏內(nei) 部的助焊劑充分的發揮作用,去除元器件電極和焊盤表麵的氧化物,從(cong) 而提高焊接質量。一般普遍的活性溫度範圍是 135-170℃(以 SN63PB37 為(wei) 例),活性時間設定在 60-90 秒。
如果活性溫度設定過高會(hui) 使助焊劑過早的失去除汙的功能,溫度太低助焊劑則發揮不了除汙的作用。活性時間設定的過長會(hui) 使錫膏內(nei) 助焊劑的過度揮發,致使在焊接時缺少助焊劑的參與(yu) 使焊點易氧化,潤濕能力差,時間太短則參與(yu) 焊接的助焊劑過多,可能會(hui) 出現錫球,錫珠等焊接不良。從(cong) 而影響焊接質量。
回流區:其目的是使印刷線路板的溫度提升到錫膏的熔點溫度以上並維持一定的焊接時間,使其形成合金,完成元器件電極與(yu) 焊盤的焊接。該區的溫度設定在 183℃以上,時間為(wei) 30-90秒。(以 SN63PB37 為(wei) 例)峰值不宜超過 230℃,200℃以上的時間為(wei) 20-30 秒。如果溫度低於(yu) 183℃將無法形成合金實現不了焊接,若高於(yu) 230℃會(hui) 對元器件帶來損害,同時也會(hui) 加劇印刷線路板的變形。如果時間不足會(hui) 使合金層較薄,焊點的強度不夠,時間較長則合金層較厚使焊點較脆。
冷卻區:其目的是使印刷線路板降溫,通常設定為(wei) 每秒 3-4℃。如速率過高會(hui) 使焊點出現龜裂現象,過慢則會(hui) 加劇焊點氧化。理想的冷卻曲線應該是和回流區曲線成鏡像關(guan) 係,越是靠近這種鏡像關(guan) 係,焊點達到固態的結構越緊密,得到焊接點的質量越高,結合完整性越好。了解了溫度曲線各個(ge) 溫區的特性後就可以根據產(chan) 品的特點來設定回流焊爐每個(ge) 溫區的溫度了。一但溫區的溫度設定以後回流焊爐內(nei) 的熱容量就確定了下來。
在生產(chan) 過程中通過爐內(nei) 的產(chan) 品會(hui) 不斷的吸收熱量,隨著爐內(nei) 產(chan) 品數量的不斷增加被吸收的熱量也在不斷的增加。如果回流焊爐所能補允的熱量小於(yu) 產(chan) 品所吸收的熱量時就不能夠保證產(chan) 品的品質。而實際生產(chan) 中是不可能對爐溫進行實時更新的,因此這就要求設定的溫度曲線具有一定的適應能力或針對不同的產(chan) 品種類設定不同的溫度曲線。
如印刷線路板的尺寸較小,元器件體(ti) 積較小的產(chan) 品,因這種產(chan) 品對熱量的吸收較小,元器件本身的升溫速度也相對較快,所以曲線升溫區的升溫速率可以適當加大,保溫區的保溫時間可以相對縮短。而對於(yu) 印刷線路板的尺寸較大,元器體(ti) 積較大的產(chan) 品,其對熱量吸收的要求較高,元器件本身的內(nei) 外部溫差較大,所以其升溫區的升溫速率應降低,保溫區的保溫時間應加長以保證板麵上各種元器件及元器件的每個(ge) 部位之間的溫差最小。