2、热风式回流焊机
现在所使用的大多数新式的回流焊接炉,叫做强制对流式热风回流焊炉。它通过内部的风扇,将热空气吹到装配板上或周围。这种炉的一个优点是可以对装配板逐渐地和一致地提供热量,不管零件的颜色和质地。虽然,由于不同的厚度和元件密度,热量的吸收可能不同,但强制对流式炉逐渐地供热,同一PCB上的温差没有太大的差别。另外,这种炉可以严格地控制给定温度曲线的最高温度和温度速率,其提供了更好的区到区的稳定性,和一个更受控的回流过程。
3、回流焊机温区分布及各温区功能
热风回流焊机过程中,焊膏需经过以下几个阶段,溶剂挥发;助焊剂清除焊件表面的氧化物;焊膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。一个典型的温度曲线(Profile:指通过回焊炉时,PCB上某一焊点的温度随时间变化的曲线)分为预热区、保温区、回流区及冷却区。
①回流焊机预热区:预热区的目的是使PCB和元器件预热,达到平衡,同时除去焊膏中的水份、溶剂,以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。升温速率要控制在适当范围内(过快会产生热冲击,如:引起多层陶瓷电容器开裂、造成焊料飞溅,使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点;过慢则助焊剂Flux活性作用),一般规定最大升温速率为4℃/sec,上升速率设定为1-3℃/sec,ECS的标准为低于3℃/sec。
②回流焊机保温区:指从120℃升温至160℃的区域。主要目的是使PCB上各元件的温度趋于均匀,尽量减少温差,保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,到保温区结束时,焊盘、锡膏球及元件引脚上的氧化物应被除去,整个电路板的温度达到均衡。过程时间约60-120秒,根据焊料的性质有所差异。ECS的标准为:140-170℃,MAX120sec;
③回流焊机回流区:这一区域里的加热器的温度设置得最高,焊接峰值温度视所用锡膏的不同而不同,一般 推荐为锡膏的熔点温度加20-40℃。此时焊膏中的焊料开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊剂润湿焊盘和元器件。有时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积最小且左右对称,一般情况下超过200℃的时间范围为30-40sec。ECS的标准为Peak Temp.:210-220℃,超过200℃的时间范围:40±3sec;
④冷却区:用尽可能快的速度进行冷却,将有助于得到明亮的焊点并饱满的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中,产生灰暗毛糙的焊点,甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。降温速率一般为-4℃/sec以内,冷却至75℃左右即可,一般情况下都要用离子风扇进行强制冷却。
4、影响回流焊机焊接性能的各种因素
4.1.工艺因素
焊接前处理方式,处理的类型,方法,厚度,层数。处理后到焊接的时间内是否加热,剪切或经过其他的加工方式。
4.2.焊接工艺的设计
焊区:指尺寸,间隙,焊点间隙导带(布线):形状,导热性,热容量被焊接物:指焊接方向,位置,压力,粘合状态等
4.3.焊接条件
指焊接温度与时间,预热条件,加热,冷却速度焊接加热的方式,热源的载体的形式(波长,导热速度等)
4.4.焊接材料
焊剂:成分,浓度,活性度,熔点,沸点等 ; 焊料:成分,组织,不纯物含量,熔点等 母材:母材的组成,组织,导热性能等 焊膏的粘度,比重,触变性能 基板的材料,种类,包层金属等.
5, 回流焊机接缺陷分析
问题、原因 、对 策
1.吹孔(BLOWHOLES) 焊中(SOLDER JOINT)所出现的孔洞,大者称为吹孔,小者叫做针孔,皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。
调整预热温度,以赶走过多的溶剂。 调整锡膏粘度。提高锡膏中金属含量百分比
2.空洞(VOIDS)是指焊点中的气体在硬化前未及时逸出所致,将使得焊点的强度不足,将衍生而致破裂。
3.零件移位及偏斜 MOVEMENT AND MISALIGNNENT 造成零件焊后移位的原因可能有:锡膏印不准、厚度不均、 零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚之焊锡性不良,助焊剂活性不足,焊垫比接脚大的太多等,情况较严重时甚至会形成碑立。(TOMBSTONING 或 MAMBATHAN EFFECT,或 DRAWBRIGING),尤以质轻的小零件为甚。
调整预热使尽量赶走锡膏中的气体。 增加锡膏的粘度。
增加锡膏中金属含量百分比改进零件的精
准度。
改进零件放置的精准度。 调整预热及熔焊的参数。
改进零件或板子的焊锡性。 增强锡膏中助焊剂的活性。
改进零件及与焊垫之间的尺寸比例。 不可使焊垫太大。
4.缩锡(DEWETTING)零件脚或焊垫的焊锡性不佳
改进电路板及零件之焊锡性。
增强锡膏中助焊剂之活性。
5.焊点灰暗(DULL JINT)可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点,或冷却太慢,使得表面不亮。 防止焊后装配板在冷却中发生震动。 焊后加速板子的冷却率。
6.不沾锡(NON-WETTING)接脚或焊垫之焊锡性太差,或助焊剂活性不足,或热量不足所致。
提高熔焊温度。
改进零件及板子的焊锡性。
增加助焊剂的活性。
7.焊后断开(OPEN)常发生于J 型接脚与焊垫之间,其主要原因是各脚的共面性不好,以及接脚与焊垫之间的热容量相差太多所致(焊垫比接脚不容易加热及蓄热)。
改进零件脚之共面性
增加印膏厚度,以克服共面性之少许误差。 调整预热,以改善接脚与焊垫之间的热差。 增加锡膏中助焊剂之活性。
减少焊热面积,接近与接脚在受热上的差距。
调整熔焊方法。
改变合金成份(比如将63/37改成10/90,令其熔融延后,使焊垫也能及时达到所需的热量)。