回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線

11/12回流焊接工藝的經(jīng)典PCB溫度曲線本文介紹關(guān)于回流焊接工藝的經(jīng)典的PCB溫度曲線作圖方法，分析了兩種最常見的回流焊接溫度曲線類型：保溫型和帳篷型...。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。作溫度曲線有兩個要緊的目的：1)為給定的PCB裝配確定正確的工藝設定，2)檢驗工藝的連續(xù)性，以保證可重復的結(jié)果。通過觀看PCB在回流焊接爐中通過的實際溫度(溫度曲線)，能夠檢驗和/或糾正爐的設定，以達到最終產(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，實際上降低PCB的報廢率，提高PCB的生產(chǎn)率和合格率，同時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?shù)暮附訙囟龋粨p傷產(chǎn)品。為了檢驗回流焊接工藝過程，人們使用一個作溫度曲線的設備來確定工藝設定。溫度曲線是每個傳感器在通過加熱過程時的時刻與溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀看這條曲線，你能夠視覺上準確地看出多少能量施加在產(chǎn)品上，能量施加哪里。溫度曲線同意操作員作適當?shù)母淖儯詢?yōu)化回流工藝過程。一個典型的溫度曲線包含幾個不同的時期-初試的升溫(ramp)、保溫(soak)、向回流形成峰值溫度(spiketoreflow)、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，許多因素可能阻礙裝配的品質(zhì)。最初的升溫是當產(chǎn)品進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之下-關(guān)于共晶焊錫為183°C，保溫時刻在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，同意較容易地轉(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，留下焊錫能夠附著的清潔表面。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之上，錫膏變成液態(tài)。一旦錫膏在熔點之上，裝配進入回流區(qū)，通常叫做液態(tài)以上時刻(TAL,timeaboveliquidous)?；亓鲄^(qū)時爐子內(nèi)的關(guān)鍵時期，因為裝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那個時期達到的-裝配達到爐內(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，裝配上所有的點應該同時、同速率達到相同的峰值溫度，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，將裝配為后面的工序預備。操縱冷卻速度也是關(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。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(圖一)，如前面所講到的，裝配在一段時刻內(nèi)經(jīng)歷相同的溫度。帳篷型溫度曲線(圖二)是一個連續(xù)的溫度上升，從裝配進入爐子開始，直到裝配達到所希望的峰值溫度。

圖一、典型的保溫型溫度曲線

圖二、典型的帳篷型溫度曲線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。取決于錫膏化學組成，制造商將建議最佳的溫度曲線，以達到最高的性能。溫度曲線的信息能夠通過聯(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,rosinmildlyactivated)和免洗型(no-clean)錫膏。溫度曲線的機制經(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，它從爐子中間通過，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。隔熱愛護，它愛護曲線儀被爐子加熱。軟件程序，它同意收集到的數(shù)據(jù)以一個格式觀看，迅速確定焊接結(jié)果和/或在失控惡劣阻礙最終PCB產(chǎn)品之前找到失控的趨勢。熱電偶(Thermalcouples)

在電子工業(yè)中最常使用的是K型熱電偶。有各種技術(shù)將熱電偶附著于PCB的元件上。使用的方法決定于正在處理的PCB類型，以及使用者的偏愛。熱電偶附著

高溫焊錫，它提供專門強的連接到PCB。那個方法通常用于能夠為作曲線和檢驗工藝而犧牲一塊專門的參考板的運作。應該注意的是保證最小的錫量，以幸免阻礙曲線。

膠劑，可用來將熱電偶固定在PCB上。膠劑的使用通常得到熱電偶對裝配的剛性物理連接。缺點包括膠劑可能在加熱過程中失效的可能性、作完曲線后取下時在裝配上留下殘留物。還有，應該注意使用最小的膠量，因為增加熱質(zhì)量可能阻礙溫度曲線的結(jié)果。

開普頓(Kapton)或鋁膠帶，它最容易使用，然而最不可靠的固定方法。使用膠帶作溫度曲線經(jīng)常顯示專門參差不齊的曲線，因為熱電偶連接點在加熱期間從接觸表面提起。容易使用和不留下阻礙裝配的殘留物，使得開普頓或鋁膠帶成為一個受歡迎的方法。

壓力型熱電偶，夾持在線路板的邊緣，使用彈力將熱電偶連接點牢固地接觸固定到正在作溫度曲線的裝配上。壓力探頭快速、容易地使用，對PCB沒有破壞性。熱電偶的放置

因為一個裝配的外邊緣和角上比中心加熱更快，較大熱質(zhì)量的元件比較小熱質(zhì)量的元件加熱滿，因此至少推舉使用四個熱電偶的放置位置。一個熱電偶放在裝配的邊緣或角上，一個在小元件上，另一個在板的中心，第四個在較大質(zhì)量的元件上。另外還能夠增加熱電偶在板上其它感興趣的零件上，或者溫度沖擊或溫度損傷最危險的元件上。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舉的溫度曲線。應該使用制造商的推舉來確定一個特定工藝的最佳曲線，與實際的裝配結(jié)果進行比較。然后可能采取步驟來改變機器設定，以達到專門裝配的最佳結(jié)果(圖三)。

圖三、典型的PCB回流溫度曲線關(guān)于PCB裝配制造商，現(xiàn)在有新的工具，它使得為錫膏和回流爐的特定結(jié)合設計目標曲線來得容易。一旦設計好以后，那個目標曲線能夠由機器操作員機遇那個專門的PCB裝配簡單地調(diào)用，自動地在回流焊接爐上運行。何時作溫度曲線

當開始一個新的裝配時，作溫度曲線是特不有用的。必須決定爐的設定，為高品質(zhì)的結(jié)果優(yōu)化工藝。作為一個診斷工具，曲線儀在關(guān)心確定合格率差和/或返工高的過程中是無價的。作溫度曲線能夠發(fā)覺不適當?shù)臓t子設定，或者保證關(guān)于裝配這些設定是適當?shù)摹ＴS多公司或工廠在標準參考板上作溫度曲線，或者每天使用機器的品質(zhì)治理曲線儀。一些工廠在每個班次的開始作溫度曲線，以檢驗爐子的運行，在問題發(fā)生前幸免潛在的問題。這些溫度曲線能夠作為一個硬拷貝或通過電子格式存儲起來，同時可用作ISO打算的一部分，或者用來進行對整個時刻上機器性能的統(tǒng)計過程操縱(SPC,statisticalprocesscontrol)的操作。用于作溫度曲線的裝配應該小心處理。該裝配可能由于處理不當或者重復暴露在回流溫度之下而降級。作曲線的板可能隨時刻過去而脫層，熱電偶的附著可能松動，這一點應該可能到，同時在每一次運行產(chǎn)生損害之前應該檢查作曲線的設備。關(guān)鍵是要保證測量設備能夠得到精確的結(jié)果。經(jīng)典PCB溫度曲線與機器的品質(zhì)治理曲線

盡管溫度曲線的最普遍類型涉及使用一個運行的曲線儀和熱電偶，來監(jiān)測PCB元件的溫度，作溫度曲線也用來保證回流焊接爐以最佳的設定連續(xù)地工作運行?，F(xiàn)有各種內(nèi)置的機器溫度曲線儀，提供對關(guān)鍵回流爐參數(shù)的日常檢測，包括空氣溫度、熱流與傳送帶速度。這些儀器也提供機會，在失控因素阻礙最終PCB裝配質(zhì)量之前，迅速找到任何失控趨勢?？偨Y(jié)

做溫度曲線是PCB裝配中的一個關(guān)鍵元素，它用來決定過程機器的設定和確認工藝的連續(xù)性。沒有可測量的結(jié)果，對回流工藝的操縱是有限的。咨詢一下錫膏供應商，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)。通過實施經(jīng)典PCB溫度曲線和機器的品質(zhì)治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，總的運作成本將減低。波峰焊接工藝的溫度曲線作圖