在使(shi)用表(biao)面貼(tie)裝元(yuan)件的(de)印刷(shua)電路(lu)闆(PCB)裝(zhuang)配中(zhong),要得(de)到👣優(you)質的(de)焊🐇點(dian),一條(tiao)優化(hua)的回(hui)流溫(wen)度曲(qu)線是(shi)最重(zhong)要的(de)因素(su)之一(yi)。溫度(du)曲線(xian)是施(shi)加于(yu)電路(lu)裝配(pei)上的(de)溫度(du)對時(shi)間的(de)🌈函數(shu),當在(zai)笛卡(ka)爾平(ping)面作(zuo)圖時(shi),回流(liu)過程(cheng)中在(zai)任何(he)給定(ding)的時(shi)間上(shang),代表(biao)PCB上一(yi)個特(te)定點(dian)上的(de)溫度(du)形🤟成(cheng)一條(tiao)曲線(xian)。
幾個(ge)參數(shu)影響(xiang)曲線(xian)的形(xing)狀,其(qi)中最(zui)關鍵(jian)的是(shi)傳送(song)帶速(su)🌐度和(he)每個(ge)區的(de)溫度(du)設定(ding)。帶速(su)決定(ding)機闆(pan)暴露(lu)在每(mei)個區(qu)所設(she)定的(de)溫度(du)下的(de)持續(xu)時間(jian),增加(jia)持續(xu)時間(jian)可🙇🏻以(yi)允許(xu)更多(duo)時間(jian)使電(dian)路裝(zhuang)配接(jie)近該(gai)區的(de)溫度(du)設定(ding)。每個(ge)區所(suo)花的(de)持續(xu)時間(jian)總和(he)決定(ding)總共(gong)的處(chu)理時(shi)間。
在開(kai)始作(zuo)曲線(xian)步驟(zhou)之前(qian),需要(yao)下列(lie)設備(bei)和輔(fu)助工(gong)具♍:溫(wen)度曲(qu)線♻️儀(yi)、熱電(dian)偶、将(jiang)熱電(dian)偶附(fu)着于(yu)PCB的工(gong)具和(he)錫膏(gao)㊙️參數(shu)表。可(ke)從大(da)多數(shu)主要(yao)的電(dian)子工(gong)具供(gong)應商(shang)買到(dao)溫度(du)曲線(xian)附件(jian)工具(ju)箱,這(zhe)工具(ju)箱使(shi)得作(zuo)曲線(xian)方便(bian),因爲(wei)💋它包(bao)含全(quan)⛷️部所(suo)需的(de)附件(jian)(除了(le)曲線(xian)儀本(ben)身)。
現(xian)在許(xu)多回(hui)流焊(han)機器(qi)包括(kuo)了一(yi)個闆(pan)上測(ce)溫儀(yi),甚至(zhi)一些(xie)較小(xiao)的、便(bian)宜的(de)台面(mian)式爐(lu)子。測(ce)溫儀(yi)一般(ban)分爲(wei)兩類(lei):實🔱時(shi)測溫(wen)儀,即(ji)時💃🏻傳(chuan)送溫(wen)度/時(shi)間數(shu)據和(he)作出(chu)圖形(xing);而另(ling)一種(zhong)測溫(wen)儀采(cai)樣儲(chu)存數(shu)🐪據,然(ran)後上(shang)載到(dao)計算(suan)機。
熱(re)電偶(ou)必須(xu)長度(du)足夠(gou),并可(ke)經受(shou)典型(xing)的爐(lu)膛溫(wen)度。一(yi)般🚩較(jiao)小直(zhi)徑的(de)熱電(dian)偶,熱(re)質量(liang)小響(xiang)應快(kuai),得到(dao)的結(jie)果精(jing)确。
有(you)幾種(zhong)方法(fa)将熱(re)電偶(ou)附着(zhe)于PCB,較(jiao)好的(de)方法(fa)是使(shi)用高(gao)溫焊(han)錫如(ru)銀/錫(xi)合金(jin),焊點(dian)盡量(liang)最小(xiao)。
另一(yi)種可(ke)接受(shou)的方(fang)法,快(kuai)速、容(rong)易和(he)對大(da)多數(shu)應用(yong)❤️足夠(gou)準确(que)🏃♀️,少量(liang)的熱(re)化合(he)物(也(ye)叫熱(re)導膏(gao)或熱(re)油脂(zhi))斑點(dian)覆蓋(gai)住熱(re)🎯電偶(ou),再用(yong)高溫(wen)膠帶(dai)(如Kapton)粘(zhan)住。
還(hai)有一(yi)種方(fang)法來(lai)附着(zhe)熱電(dian)偶,就(jiu)是用(yong)高溫(wen)膠,如(ru)氰基(ji)丙烯(xi)酸🌈鹽(yan)粘合(he)劑,此(ci)方法(fa)通常(chang)沒有(you)其它(ta)方法(fa)可靠(kao)。
附着(zhe)的位(wei)置也(ye)要選(xuan)擇,通(tong)常最(zui)好是(shi)将熱(re)電偶(ou)尖附(fu)着在(zai)⚽PCB焊盤(pan)和相(xiang)應的(de)元件(jian)引腳(jiao)或金(jin)屬端(duan)之間(jian)。
(
圖一(yi)、将熱(re)電偶(ou)尖附(fu)着在(zai)PCB焊盤(pan)和相(xiang)應的(de)元件(jian)引腳(jiao)或金(jin)屬💜端(duan)之間(jian))
錫膏(gao)特性(xing)參數(shu)表也(ye)是必(bi)要的(de),其包(bao)含的(de)信息(xi)對溫(wen)度曲(qu)線是(shi)至關(guan)重要(yao)的,如(ru):所希(xi)望的(de)溫度(du)曲線(xian)持續(xu)✏️時間(jian)、錫膏(gao)活性(xing)溫度(du)✔️、合金(jin)熔點(dian)和所(suo)希望(wang)的回(hui)流最(zui)高溫(wen)度。
開(kai)始之(zhi)前,必(bi)須理(li)想的(de)溫度(du)曲線(xian)有個(ge)基本(ben)的認(ren)識㊙️。理(li)論上(shang)理♍想(xiang)的曲(qu)線由(you)四個(ge)部分(fen)或區(qu)間組(zu)成,前(qian)面🌈三(san)個🏃♂️區(qu)加熱(re)、最後(hou)一個(ge)區冷(leng)卻。爐(lu)的溫(wen)區越(yue)多,越(yue)能使(shi)溫度(du)曲線(xian)的輪(lun)廓達(da)到更(geng)準确(que)和接(jie)近設(she)定。大(da)多數(shu)錫膏(gao)都能(neng)用四(si)個基(ji)本溫(wen)區成(cheng)功回(hui)流。
(
圖(tu)二、理(li)論上(shang)理想(xiang)的回(hui)流曲(qu)線由(you)四個(ge)區組(zu)成,前(qian)面🐇三(san)個區(qu)🥵加♈熱(re)、最後(hou)一個(ge)區冷(leng)卻)
預(yu)熱區(qu),也叫(jiao)斜坡(po)區,用(yong)來将(jiang)PCB的溫(wen)度從(cong)周圍(wei)環境(jing)溫👉度(du)提❌升(sheng)到所(suo)須的(de)活性(xing)溫度(du)。在這(zhe)個區(qu),産品(pin)的溫(wen)度以(yi)不✂️超(chao)過每(mei)秒2~5°C速(su)度連(lian)續上(shang)升,溫(wen)度升(sheng)得太(tai)快會(hui)引起(qi)某些(xie)缺陷(xian),如陶(tao)瓷電(dian)♈容的(de)細微(wei)裂紋(wen)⭕,而溫(wen)度上(shang)升🌏太(tai)慢,錫(xi)膏會(hui)感溫(wen)過🆚度(du),沒有(you)足夠(gou)的時(shi)間使(shi)PCB達到(dao)活性(xing)溫度(du)。爐的(de)⭐預熱(re)區一(yi)般占(zhan)整個(ge)加熱(re)通道(dao)長度(du)的25~33%。
活(huo)性區(qu),有時(shi)叫做(zuo)幹燥(zao)或浸(jin)濕區(qu),這個(ge)區一(yi)般占(zhan)加熱(re)通道(dao)的33~50%,有(you)兩個(ge)功用(yong),第一(yi)是,将(jiang)PCB在相(xiang)當穩(wen)定的(de)溫度(du)下🌍感(gan)溫,允(yun)許不(bu)同質(zhi)量🌍的(de)元件(jian)在溫(wen)度上(shang)同質(zhi),減少(shao)它們(men)的相(xiang)當🏃🏻溫(wen)差。第(di)二個(ge)功能(neng)是,允(yun)許助(zhu)焊劑(ji)活性(xing)化,揮(hui)發性(xing)的物(wu)質從(cong)錫膏(gao)中揮(hui)發。一(yi)般普(pu)遍的(de)活性(xing)溫度(du)範圍(wei)☂️是120~150°C,如(ru)果活(huo)性區(qu)的溫(wen)度設(she)定太(tai)高,助(zhu)焊劑(ji)沒有(you)足夠(gou)🔴的時(shi)間活(huo)性化(hua),溫💃度(du)曲線(xian)的斜(xie)率是(shi)一個(ge)向上(shang)遞增(zeng)的斜(xie)率。雖(sui)然✉️有(you)的錫(xi)膏制(zhi)造商(shang)允許(xu)活性(xing)化期(qi)間一(yi)些溫(wen)度的(de)增加(jia),但是(shi)理想(xiang)的✨曲(qu)線要(yao)求相(xiang)當平(ping)穩的(de)溫度(du),這樣(yang)使得(de)PCB的溫(wen)度在(zai)活性(xing)區開(kai)始和(he)結束(shu)時是(shi)相等(deng)的。市(shi)面🏃♂️上(shang)有的(de)爐子(zi)不能(neng)維持(chi)平坦(tan)的活(huo)性溫(wen)度曲(qu)線,選(xuan)擇能(neng)維持(chi)平坦(tan)的活(huo)性溫(wen)度曲(qu)線‼️的(de)爐子(zi),将提(ti)高可(ke)焊接(jie)性能(neng),使用(yong)者有(you)一個(ge)較💋大(da)的處(chu)理窗(chuang)口。
回(hui)流區(qu),有時(shi)叫做(zuo)峰值(zhi)區或(huo)最後(hou)升溫(wen)區。這(zhe)個區(qu)的💞作(zuo)用是(shi)将PCB裝(zhuang)配的(de)溫度(du)從活(huo)性溫(wen)度提(ti)高到(dao)所推(tui)薦的(de)峰值(zhi)溫度(du)。活性(xing)溫👉度(du)總是(shi)比合(he)金的(de)熔點(dian)溫度(du)低一(yi)點,而(er)‼️峰值(zhi)溫度(du)總是(shi)在熔(rong)點上(shang)。典型(xing)的峰(feng)值溫(wen)度範(fan)圍是(shi)205~230°C,這💔個(ge)區的(de)溫度(du)設定(ding)太高(gao)會使(shi)其🌈溫(wen)升斜(xie)率🔱超(chao)過每(mei)秒2~5°C,或(huo)💔達到(dao)回流(liu)峰值(zhi)溫度(du)比推(tui)薦的(de)高。這(zhe)種情(qing)況可(ke)能引(yin)起PCB的(de)過分(fen)卷曲(qu)、脫層(ceng)或燒(shao)損,并(bing)損害(hai)元件(jian)的完(wan)整性(xing)。
今天(tian),最普(pu)遍使(shi)用的(de)合金(jin)是Sn63/Pb37,這(zhe)種比(bi)例的(de)錫和(he)鉛使(shi)得該(gai)合金(jin)共晶(jing)。共晶(jing)合金(jin)是在(zai)一個(ge)特定(ding)溫度(du)下熔(rong)化的(de)合金(jin)✨,非共(gong)🐅晶合(he)🚶♀️金有(you)一個(ge)熔化(hua)的範(fan)圍,而(er)不是(shi)熔點(dian),有時(shi)叫做(zuo)塑性(xing)裝态(tai)。本文(wen)所述(shu)的所(suo)有例(li)子都(dou)是指(zhi)共晶(jing)錫/鉛(qian),因爲(wei)其使(shi)用廣(guang)泛,該(gai)合金(jin)的熔(rong)點爲(wei)183°C。
作(zuo)溫度(du)曲線(xian)的第(di)一個(ge)考慮(lü)參數(shu)是傳(chuan)輸帶(dai)的速(su)度設(she)定,該(gai)設定(ding)将決(jue)定PCB在(zai)加熱(re)通道(dao)所花(hua)的時(shi)間。典(dian)型的(de)錫膏(gao)制造(zao)廠參(can)數要(yao)求🈲3~4分(fen)鍾的(de)加熱(re)曲線(xian),用總(zong)的加(jia)熱通(tong)道長(zhang)度除(chu)以總(zong)的加(jia)熱感(gan)溫時(shi)間,即(ji)爲準(zhun)确的(de)傳輸(shu)帶速(su)度,例(li)如🚶,當(dang)錫膏(gao)要求(qiu)四分(fen)鍾♻️的(de)加熱(re)時🚶間(jian),使用(yong)六英(ying)尺加(jia)熱通(tong)道長(zhang)度,計(ji)算爲(wei):6 英尺(chi) ÷ 4 分鍾(zhong) = 每🔴分(fen)鍾 1.5 英(ying)尺 = 每(mei)分🐆鍾(zhong) 18 英寸(cun)。
接下(xia)來必(bi)須決(jue)定各(ge)個區(qu)的溫(wen)度設(she)定,重(zhong)要的(de)是要(yao)了解(jie)實際(ji)📐的區(qu)間溫(wen)度不(bu)一定(ding)就是(shi)該區(qu)的顯(xian)示溫(wen)度。顯(xian)示溫(wen)度隻(zhi)是代(dai)表區(qu)内熱(re)敏電(dian)偶的(de)溫度(du),如果(guo)熱電(dian)偶✏️越(yue)靠近(jin)加熱(re)源,顯(xian)示的(de)溫度(du)将相(xiang)對比(bi)區間(jian)溫度(du)較高(gao)❓,熱電(dian)偶越(yue)靠近(jin)PCB的直(zhi)接通(tong)道,顯(xian)示的(de)溫度(du)将越(yue)能反(fan)應區(qu)間溫(wen)度。明(ming)智的(de)是向(xiang)爐子(zi)制造(zao)商咨(zi)詢了(le)解清(qing)楚顯(xian)示溫(wen)度和(he)實際(ji)區間(jian)溫度(du)的關(guan)系。本(ben)♈文中(zhong)将考(kao)慮的(de)是區(qu)間溫(wen)度而(er)不是(shi)顯示(shi)溫度(du)。表一(yi)列👉出(chu)的是(shi)用于(yu)典型(xing)PCB裝配(pei)回流(liu)的區(qu)間溫(wen)度設(she)定。
表(biao)一、典(dian)型PCB回(hui)流區(qu)間溫(wen)度設(she)定
|
區(qu)間 |
區(qu)間溫(wen)度設(she)定 |
區(qu)間末(mo)實際(ji)闆溫(wen) |
|
預熱(re) |
210°C (410°F) |
140°C (284°F) |
|
活性(xing) |
|
150°C (302°F) |
|
回流(liu) |
250°C (482°C) |
210°C (482°F) |
速度(du)和溫(wen)度确(que)定後(hou),必須(xu)輸入(ru)到爐(lu)的控(kong)制器(qi)。看看(kan)手冊(ce)上其(qi)它需(xu)要調(diao)整的(de)參數(shu),這些(xie)參數(shu)包括(kuo)冷卻(que)風扇(shan)速度(du)、強制(zhi)空氣(qi)沖擊(ji)🤞和惰(duo)性氣(qi)體流(liu)量。一(yi)旦所(suo)有參(can)數輸(shu)入後(hou)🤞,啓動(dong)機器(qi),爐子(zi)穩定(ding)後🐅(即(ji),所有(you)實際(ji)顯示(shi)溫度(du)接近(jin)符合(he)設定(ding)參數(shu))可以(yi)開始(shi)作曲(qu)線。下(xia)🆚一部(bu)将PCB放(fang)入㊙️傳(chuan)送帶(dai),觸發(fa)測溫(wen)儀開(kai)始記(ji)錄數(shu)據。爲(wei)了方(fang)便,有(you)些測(ce)溫儀(yi)包括(kuo)觸發(fa)功能(neng),在一(yi)個相(xiang)♊對低(di)的溫(wen)度自(zi)動啓(qi)動🚶測(ce)溫儀(yi),典型(xing)的這(zhe)個溫(wen)度比(bi)人體(ti)溫🏃🏻♂️度(du)37°C(98.6°F)稍微(wei)高一(yi)點。例(li)如,38°C(100°F)的(de)自動(dong)觸發(fa)器,允(yun)許測(ce)溫儀(yi)幾乎(hu)在PCB剛(gang)放入(ru)傳送(song)帶進(jin)入爐(lu)時開(kai)始工(gong)作,不(bu)至于(yu)熱電(dian)偶在(zai)人手(shou)上⭕處(chu)理時(shi)産生(sheng)誤觸(chu)發。
一(yi)旦最(zui)初的(de)溫度(du)曲線(xian)圖産(chan)生,可(ke)以和(he)錫膏(gao)制造(zao)商推(tui)薦的(de)🐉曲線(xian)或圖(tu)二所(suo)示的(de)曲線(xian)進行(hang)比較(jiao)。
首先(xian),必須(xu)證實(shi)從環(huan)境溫(wen)度到(dao)回流(liu)峰值(zhi)溫度(du)的總(zong)時間(jian)✨和所(suo)希望(wang)的加(jia)熱曲(qu)線居(ju)留時(shi)間相(xiang)協調(diao),如果(guo)💚太長(zhang),按比(bi)例地(di)增加(jia)傳送(song)帶速(su)度,如(ru)果太(tai)短,則(ze)相反(fan)。
下一(yi)步,圖(tu)形曲(qu)線的(de)形狀(zhuang)必須(xu)和所(suo)希望(wang)的相(xiang)比較(jiao)(圖二(er)),如果(guo)形狀(zhuang)不協(xie)調,則(ze)同下(xia)面的(de)圖形(xing)(圖三(san)~六)進(jin)行比(bi)💜較。選(xuan)擇與(yu)實際(ji)圖形(xing)🔴形狀(zhuang)最相(xiang)協調(diao)的曲(qu)線。應(ying)該考(kao)慮從(cong)左道(dao)右(流(liu)程順(shun)序)的(de)偏差(cha),例👈如(ru),如果(guo)預熱(re)💁和回(hui)流區(qu)中存(cun)在差(cha)異,首(shou)先将(jiang)🏃♀️預熱(re)區的(de)差異(yi)調正(zheng)确,一(yi)般最(zui)好每(mei)次調(diao)一個(ge)參數(shu),在作(zuo)進一(yi)步調(diao)整之(zhi)㊙️前運(yun)行這(zhe)個曲(qu)線設(she)定。這(zhe)是因(yin)爲一(yi)個給(gei)定區(qu)的改(gai)變也(ye)将影(ying)響随(sui)後區(qu)的結(jie)果。我(wo)們也(ye)建議(yi)新手(shou)所作(zuo)的調(diao)整幅(fu)度相(xiang)當較(jiao)🙇🏻小一(yi)點。一(yi)旦在(zai)特定(ding)的爐(lu)上取(qu)得經(jing)驗,則(ze)會有(you)較好(hao)的“感(gan)覺”來(lai)💁作多(duo)大幅(fu)度的(de)調整(zheng)。
圖三(san)、預熱(re)不足(zu)或過(guo)多的(de)回流(liu)曲線(xian)
圖四(si)、活性(xing)區溫(wen)度太(tai)高或(huo)太低(di)
圖五(wu)、回流(liu)太多(duo)或不(bu)夠
圖(tu)六、冷(leng)卻過(guo)快或(huo)不夠(gou)
當最(zui)後的(de)曲線(xian)圖盡(jin)可能(neng)的與(yu)所希(xi)望的(de)圖形(xing)相吻(wen)合,應(ying)該✏️把(ba)爐的(de)參數(shu)記錄(lu)或儲(chu)存以(yi)備後(hou)用。雖(sui)然這(zhe)個過(guo)程開(kai)始很(hen)慢和(he)🌈費力(li),但最(zui)終可(ke)以取(qu)得熟(shu)練和(he)速度(du),結果(guo)得到(dao)🌍高品(pin)質的(de)PCB的高(gao)效率(lü)的生(sheng)産。
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