如何实现无铅再流焊温度曲线的开发
来源：龙人计算机研究所 作者：站长 时间：2009-11-18 11:26:08
对于锡铅合金，对于焊料的成分，整个行业是统一的--这种低熔点焊料的成分是63%的锡和37%的铅，熔点为183℃。这种焊料的熔点和峰值温度（220℃）的差别很大。虽然建议把整块电路板的温度维持在210℃至220℃之间，你可以成功地把温度维持在190℃至225℃，而再流焊的结果仍然很好。这个情况就要发生变化。
实施无铅法规的日期临近。现在，SAC (Sn/Ag/Cu)焊料的熔点大约是220℃。有一些元件，例如铝电解电容器，最高温度不可以持续地高于230℃。
为了适应这些限制，无铅装配的峰值温度应该维持在230℃和245℃之间，变化的幅度只有15℃，与锡铅装配工艺的35℃相比，下降了大约60%。如果热容量大的大元件与较小、易受温度影响的元件一起使用，工艺窗口就会进一步缩小。大元件的热容量大，需要较高的峰值温度，持续时间也需要较长，但较小的、对温度敏感的元件则要求温度较低，持续时间较短。由于工艺窗口缩小，要求对过程进行密切的管理，在整个电路板上温度更加一致。装配车间要做到这一点并不容易，尤其对于那些复杂的电路板，没有充足的时间和力量来开发再流温度曲线。
在生产过程中，焊接温度曲线是一个重要的变量，它对产品成品率的影响十分显着。传送带的速度和温度是焊接温度曲线的两个变量。对于不同的产品和不同的助焊剂，焊接温度曲线是不同的。为了把性能做到最好，不同的焊膏也需要用不同的温度曲线。
在开发温度曲线时，我们需要把电路板装上。可以用给定的传送带速度开始，用热电偶监测电路板上面一侧的温度。大多数新的再流焊接炉中都装有热电偶和软件包来记录温度曲线。还买得到商用硬件和软件包来简化温度曲线的开发工作。加热曲线分为四个温区。以下是设置这四个温区的一些建议。
预热区。在预热区，温度是30℃至175℃，元件供应商通常建议使用的升温速度是每秒2℃至3℃，以避免对容易受温度影响的元件（例如，陶瓷片状电阻器）造成热冲击。这 这个建议太保守，因为同样的电容器是用波峰焊，在焊接过程中，它们的预热温度大约是从120℃，温度上升到焊锡槽中的260℃。温度很快上升出现场珠的可能性会增大。但是，使用每秒5℃的速度是安全的。
保温区。在这个温区，电路板达到温度均匀。在这个温区，温度上升速度缓慢，温度从75℃上升到220℃，温度曲线几乎是平的。在保温区温度过高的后果是出现锡珠，焊场会溅出来，这是因为焊膏过分氧化而导致的结果。保温区也起到焊膏的助焊剂活化区的作用。长时间保温的目的是为了减少气泡，尤其是对于球栅阵列（BGA）封装器件。不使用保温区，但把温度平稳地从预热区升高到峰值再流温度，这也是一个普遍的做法。然而，当温度逐步提高到峰值再流温度时，出现空洞的可能性会增加。
再流区。在这个温区，如果温度太高，电路板有可能会烧伤或者烧焦。如果温度太低，焊点会呈现灰暗和粒状。这个温区的峰值温度，应该高到足以使助焊剂充分起作用，而且湿润性很好。但它不应该高到导致元件或者电路板损坏、变色或者烧焦的程度。对于无铅焊接，这个温区的峰值温度应该是230℃至245℃。液相线以上时间（TAL）应该是30秒到60秒。温度高于焊料熔点或液相线的持续时间过长，会损坏易受温度影响的元件。它也会导致金属间的过度化合，使焊点变得很脆，降低焊点的抗疲劳能力。
冷却区。再流之后焊点的冷却速度也很重要。冷却速度越快，焊料结晶粒度越小，抗疲劳能力越高，因此，冷却速度应该越快越好。
达到所需要的时间、温度，在所有四个温区整块电路板的温度均匀，在5℃至10℃之内，对于开发一个再流温度曲线而言，这是极为重要的。
实施无铅法规的日期临近。现在，SAC (Sn/Ag/Cu)焊料的熔点大约是220℃。有一些元件，例如铝电解电容器，最高温度不可以持续地高于230℃。
为了适应这些限制，无铅装配的峰值温度应该维持在230℃和245℃之间，变化的幅度只有15℃，与锡铅装配工艺的35℃相比，下降了大约60%。如果热容量大的大元件与较小、易受温度影响的元件一起使用，工艺窗口就会进一步缩小。大元件的热容量大，需要较高的峰值温度，持续时间也需要较长，但较小的、对温度敏感的元件则要求温度较低，持续时间较短。由于工艺窗口缩小，要求对过程进行密切的管理，在整个电路板上温度更加一致。装配车间要做到这一点并不容易，尤其对于那些复杂的电路板，没有充足的时间和力量来开发再流温度曲线。
在生产过程中，焊接温度曲线是一个重要的变量，它对产品成品率的影响十分显着。传送带的速度和温度是焊接温度曲线的两个变量。对于不同的产品和不同的助焊剂，焊接温度曲线是不同的。为了把性能做到最好，不同的焊膏也需要用不同的温度曲线。
在开发温度曲线时，我们需要把电路板装上。可以用给定的传送带速度开始，用热电偶监测电路板上面一侧的温度。大多数新的再流焊接炉中都装有热电偶和软件包来记录温度曲线。还买得到商用硬件和软件包来简化温度曲线的开发工作。加热曲线分为四个温区。以下是设置这四个温区的一些建议。
预热区。在预热区，温度是30℃至175℃，元件供应商通常建议使用的升温速度是每秒2℃至3℃，以避免对容易受温度影响的元件（例如，陶瓷片状电阻器）造成热冲击。这 这个建议太保守，因为同样的电容器是用波峰焊，在焊接过程中，它们的预热温度大约是从120℃，温度上升到焊锡槽中的260℃。温度很快上升出现场珠的可能性会增大。但是，使用每秒5℃的速度是安全的。
保温区。在这个温区，电路板达到温度均匀。在这个温区，温度上升速度缓慢，温度从75℃上升到220℃，温度曲线几乎是平的。在保温区温度过高的后果是出现锡珠，焊场会溅出来，这是因为焊膏过分氧化而导致的结果。保温区也起到焊膏的助焊剂活化区的作用。长时间保温的目的是为了减少气泡，尤其是对于球栅阵列（BGA）封装器件。不使用保温区，但把温度平稳地从预热区升高到峰值再流温度，这也是一个普遍的做法。然而，当温度逐步提高到峰值再流温度时，出现空洞的可能性会增加。
再流区。在这个温区，如果温度太高，电路板有可能会烧伤或者烧焦。如果温度太低，焊点会呈现灰暗和粒状。这个温区的峰值温度，应该高到足以使助焊剂充分起作用，而且湿润性很好。但它不应该高到导致元件或者电路板损坏、变色或者烧焦的程度。对于无铅焊接，这个温区的峰值温度应该是230℃至245℃。液相线以上时间（TAL）应该是30秒到60秒。温度高于焊料熔点或液相线的持续时间过长，会损坏易受温度影响的元件。它也会导致金属间的过度化合，使焊点变得很脆，降低焊点的抗疲劳能力。
冷却区。再流之后焊点的冷却速度也很重要。冷却速度越快，焊料结晶粒度越小，抗疲劳能力越高，因此，冷却速度应该越快越好。
达到所需要的时间、温度，在所有四个温区整块电路板的温度均匀，在5℃至10℃之内，对于开发一个再流温度曲线而言，这是极为重要的。
