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                  從溫度曲線分析無鉛回流焊特點與對策

                  2022-03-23 分類: 產品知識 作者: 廣晟德 閱讀量: 100

                  早期回流焊的焊料都是用含鉛的材料。隨著環保思想的深入,人們越來越重視無鉛技術(即現如今的無鉛回流焊接)。在材料上,尤其是焊料上的變化最大。而在工藝方面,影響最大的是焊接工藝。廣晟德這里分享從溫度曲線分析無鉛回流焊接的特點與對策。

                  無鉛回流焊屬于回流焊的一種。早期回流焊的焊料都是用含鉛的材料。隨著環保思想的深入,人們越來越重視無鉛技術(即現如今的無鉛回流焊接)。在材料上,尤其是焊料上的變化最大。而在工藝方面,影響最大的是焊接工藝。廣晟德這里分享從溫度曲線分析無鉛回流焊接的特點與對策。

                  L8無鉛回流焊.jpg


                  一、在回流焊升溫區


                  有鉛焊接從25℃升到100℃sec只需要60-90sec;而無鉛焊接從25℃升到110℃需要100-200 sec,其升溫時間比有鉛要延長一倍,當多層板、大板以及有大熱容量元器件的復雜印制電路板時,為了使整個PCB溫度均勻,減小PCB及大小元器件的溫差Δt,無鉛焊接需要緩慢升溫。由此可以看出無鉛焊接要求焊接設備升溫、預熱區長度要加長。


                  二、在回流焊快速升溫區,(助焊劑浸潤區)


                  有鉛焊接從150℃升到183℃,升溫33℃,可允許在30-60sec之間完成,其升溫速率為0.55-1℃/sec;而無鉛焊接從150℃升到217℃,升溫67℃,只允許在50-70sec之間完成,其升溫速率為0.96-1.34℃/sec,要求升溫速率比有鉛高30%左右,溫度越高升溫越困難,如果升溫速率提不上去,長時間處在高溫下會使焊膏中助焊劑提前結束活化反應,嚴重時會PCB焊盤,元件引腳和焊膏中的焊料合金在高溫下重新氧化而造成焊接不良。為了提高助焊劑浸潤區的升溫斜率,應增加回流區的數目或提高加熱功率。由于高溫和浸潤性差,要求提高焊膏中助焊劑的活動化溫度和活性。

                  八溫區無鉛回流焊溫度曲線參考.png


                  三、再看回流焊回流區


                  有鉛的峰值溫度為210-230℃,無鉛的峰值溫度為235-245℃,由于FR-4基材PCB的極限溫度為240℃,由此可以看出有鉛焊接時,允許有30℃的波動范圍,工藝窗口比較寬松;而無鉛焊接時,只允許有5℃的波動范圍,工藝窗口非常窄。如果PCB表面溫度是均勻的,那么實際工藝允許有5℃的誤差。假若PCB表面有溫度誤差Δt>5℃,那么PCB某處已超過FR-4基材PCB的極限溫度240℃,會損壞PCB。這個例子僅僅適合簡單產品,對于有大熱容量的復雜產品??赡苄枰?60℃才能焊好。因此FR-4基材PCB就不能滿足要求了。


                  在實際回流焊中,在同一塊PCB上,由于不同位置銅的分布面積不同,不同位置上元器件的大小、元器件密集程度不同,因此PCB表面的溫度是不均勻的?;亓骱笗r如果最小峰值溫度為235℃,最大峰值溫度取決于板面的溫差Δt,它取決于板的尺寸、厚度、層數、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和熱容量。擁有大而復雜元件(如CBGA、CCGA等)的大、厚印制板,典型Δt高達20-25℃。為了減小PCB表面的Δt,滿足微小的無鉛工藝窗口?;亓骱笭t的熱容量和橫向溫差也是保證無鉛焊接質量很重要的因素。一般要求回流焊爐橫向溫差<2℃,為了減小爐子橫向溫差Δt,除了采取更好的爐體保溫措施,還可采用對導軌加熱的方法。因為導軌容易散熱,一般在靠近導軌處的溫度箭微低一些。由于無鉛比有鉛的熔點高34℃,因此要求無鉛焊接設備耐高溫,抗腐蝕。對于大尺寸的PCB要求設備的導軌增加中間支撐。


                  四、在回流焊冷卻區


                  由于回流區的峰值溫度高,為了防止由于焊點冷卻凝固時間長,造成焊點結晶顆粒長大;另外,加速冷卻可以防止產生偏析,避免枝狀結晶的形成,因此要求焊接設備增加冷卻裝置,使焊點快速降溫。


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                  <波峰焊爐溫對焊接質量有哪些影響 回流焊爐溫曲線的設置規律>

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