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smt贴片加工回流焊原理及温度曲线

2023-07-22 14:13:26 作者：SMT贴片加工

SMT贴片加工回流焊的工作原理是先将贴片元件粘贴在PCB板上，然后通过回流焊炉加热，使焊接膏熔化并与PCB板上的焊盘接触，从而形成焊点。回流焊温度曲线则是在焊接过程中通过控制加热温度的变化，使焊接膏在适当的温度范围内熔化和固化形成的曲线。

通过分析回流焊温度曲线，可以了解回流焊的工作原理：当PCB进入预热区时，焊锡膏中的溶剂和气体被挥发出去，焊锡膏中的助焊剂渗透到焊层、元器件端头和引脚中，使焊锡软化、坍陷并覆盖焊层，以隔绝焊层、元器件引脚和氧气的接触。当PCB进入保温区时，PCB和元器件会被充分预热，以防止它们突然进入再流焊区升温过快而受损。当PCB进入再流焊区时，温度迅速升高，使得焊锡膏达到熔化状态，焊锡液体会浸润、扩散、漫流或回流混合焊层、元器件端头和引脚，形成焊点。最后，当PCB进入冷却区时，焊点会凝固，整个回流焊过程完成。

在回流焊的过程中，焊膏会随着溶剂挥发而流动。焊接剂可以去除焊接件表面的氧化物，使焊膏熔化并流动，随后再通过冷却凝固。因此，回流焊的温度范围可以分为四个区域：预热区、保温区、再流焊区和冷却区。预热区的温度从室温升高到120℃；保温区的温度介于120℃至170℃之间；再流焊区的温度范围为170℃至230℃，其高温区间为210℃至230℃；冷却区的温度从210℃下降到约100℃左右。

调整温度曲线是确保焊接质量的关键。实际温度曲线和焊锡膏温度曲线的升温速率和峰值温度应基本相同。在160℃之前，升温速率应控制在1℃/s～2℃/s的范围内。如果升温速率过快，会导致元器件和PCB受热过快，可能造成元器件损坏和PCB变形；另一方面，焊锡膏中的溶剂挥发速率过快，可能导致焊锡球的产生。峰值温度一般设置在焊锡膏熔点温度上升20℃～40℃的范围内（例如，Sn63/Pb37焊锡膏的熔点为183℃，峰值温度应设置在205℃～230℃之间）。回流时间应在10～60s之间。若峰值温度较低或回流时间较短，可能导致焊接不充分，严重情况下可能使焊锡膏未熔化。而峰值温度过高或回流时间过长，会导致金属粉末氧化，影响焊接质量，甚至损坏元器件和PCB。

确定回流焊温度曲线的依据包括以下因素：焊锡膏的温度曲线，这个曲线是根据PCB的材料、厚度、是否为多层板以及尺寸等因素来确定的；同时还要考虑表面组装板上负载的元器件密度、元器件大小以及是否存在BGA、CSP等其他元器件；此外还要考虑设备的具体情况，如加热区域的长度、加热源的材料、回流焊炉的结构和热传导方式等等。

为了生产该种类的印制电路板，在具体的制造过程中，我们根据设备的限制设定了不同的温度区域，分别是升温区、保温区、迅速升温区和回流区。我们选择了一种名为某型回流焊接炉来进行焊接。我们使用了Sn63Pb37型焊膏，其溶点为183℃。为了确保每种印制电路板的元件都能够达到理想的焊接效果，我们需要设计相应的焊接参数，以实现每个印制电路板都具有合适的温度曲线。

这台设备是一个有9个温区的回流焊机，有三个测试点用于实际温度检测，其中图5显示了实际温度曲线。温区的参数设置需满足以下要求：1）升温区域：升温速度从室温到100℃不能超过2℃/秒；2）保温区域：在100℃～150℃之间的保持时间为70～120秒；3）快速升温区域：在150℃～183℃之间的保持时间不能超过30秒，升温速率需要在2～3℃/秒；4）回流区域：高温时段为205℃～230℃，液相线以上的时间为40～60秒；5）冷却区域：冷却速度需要在2～4℃/秒。通过比较理论温度曲线（图4）和实际电路板温度曲线（图5），我们可以得知实际回流焊的温度区域在标准范围内，从而确保电路板上贴装器件的焊接符合要求，保证电路板上贴装器件的电气性能。需要特别注意的是：回流焊机需要每周进行一次检测，将检测到的温度曲线与标准温度曲线进行比较，确认二者是否完全一致。主要核查的参数包括：升温区域的升温速度、保温区域的保持时间、快速升温区域和回流区域的升温速率、峰值温度、液相线以上的时间，以及冷却区域的冷却速度，还有曲线是否存在异常波动的情况。

总的来说，上文介绍了SMT贴片加工回流焊的工作原理和温度曲线。如需了解更多SMT贴片加工知识相关信息，请密切关注我们的消息。