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有鉛回流焊溫度曲線設定與分析

由于在原先的錫鉛電路板上需要使用些鉛組件于是出現了向后兼容的問題。就向后兼容的問題而言些組件只進行了鉛表面處理。對組件供貨商來說同時提供錫鉛和鉛兩類同種組件是不劃算的。表面進行了鉛處理的含鉛組件在使用時是沒有問題的。但是在塊原來的錫鉛電路板上使用鉛BGA問題就來了。

由于所有其他組件是錫鉛組件如果使用大峰值溫度為220℃的錫鉛焊接溫度曲線此時鉛BGA焊球是部分地熔化或者完全不能實現再流焊接會出現系列焊點可靠性的問題。那么我們究竟應該使用哪種回流焊溫度曲線呢？

這里有兩種方案： 第個辦法是使用標準的錫鉛回流焊溫度曲線。除了鉛BGA以外所有組件的峰值再熔溫度在210℃220℃間。因此鉛BGA和其他錫鉛組件不要放在起焊。在錫鉛組件完成再流焊后使用選擇性焊接即采用選擇性激光焊接系統來貼放和焊接所有的鉛BGA。選擇性激光焊接系統只是貼裝和焊接鉛BGA不會影響四周已經在對流回流焊爐中完成了焊接的錫鉛組件。 

第二個辦法是如果沒有錫鉛焊接溫度曲線又想在同個焊爐中焊接所有的錫鉛組件和些鉛BGA那么回流焊峰值溫度必須不會損壞錫鉛組件但又足以對鉛BGA進行回流焊。千別忘了由于電路板上大多數組件是錫鉛組件你要使用錫鉛焊膏。因此峰

值溫度在210℃ 220℃間是適合錫鉛組件的但是對于熔點在217℃ 221℃間的鉛BGA則溫度不足。如果峰值溫度為226℃  228℃高于液相線（TAL）的時間為45到60秒這就足以對鉛BGA進行回流焊又不會損壞同塊電路板上的所有錫鉛組件。 

如果226℃228℃的再流焊溫度范圍太狹窄難以完成向后兼容錫鉛組件和鉛BGA的焊接可以考慮采用選擇性激光焊接或者去找提供錫鉛焊球BGA的供貨商。開發任何種溫度曲線使用正確的熱電偶很重要。我們需要K型熱電偶它連有根36號AWG導線。如果熱電偶導線較粗，會吸收過多熱量。對不要使用 溫膠帶因為它們在回流焊過程中會松掉測量到的是焊爐里空氣的溫度而不是焊點的溫度。在任何情況下都必須使用高溫焊料或者導熱粘合劑把熱電偶貼在焊點上。 

對于BGA要從電路板底部開始在內圈和外圈BGA焊盤上鉆孔幷把熱電偶推到接近表面的高點測量BGA焊球的溫度。內圈和外圈BGA焊球彼此間的溫差度必須在2℃內。在不同的組件位置安放四六個熱電偶來描述低到高受熱容量區域其中少有兩個熱電偶是用于BGA的。 

溫度曲線

有種誤解認為個對流式回流焊爐的回流溫度曲線適用于所有電路板，因而不需要為每種電路板專門制定再流焊溫度曲線。這是不對的。因為每種電路板熱容量不同而且每種電路板有不同的組裝模式。同塊雙面電路板根據每面組件的布局和銅箔

面的分布每面可能要求有不同的再流焊溫度曲線。還有個誤解認為如果要改變再流焊溫度曲線可以改變傳送帶的速度來做到。僅僅改變傳送帶的速度是容易的但是這不是正確的方法因為它會改變電路板在各個溫區時的溫度。現在可以買到整套的硬件和軟件簡化回流焊溫度曲線的開發。 

旦得到預期的回流溫度曲線就可以對印刷了焊膏、貼上了組件的電路進行生產；在回流焊后檢測焊點的質量。只是在電路板某個具體位置中出現的隨機性問題可能是與焊接有關；在具體位置中直出現的問題可能是由于加熱不均勻與溫度曲線有關。始終都會出現的問題也可能與焊膏質量和焊盤圖形的設計有關。    

當回流焊溫度曲線給出了理想的結果（假定設計和其他材料變量都已經經過優化）就把這個溫度曲線確定下來不能再改變了。


回流焊



1、有鉛回流焊預熱區溫度用來將PCB的溫度從周圍環境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區產品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續上升溫度升得太快會引起某些缺陷而溫度上升太慢錫膏會感溫過度沒有足夠的時間使PCB達到活性溫度。爐的預熱區般占整個加熱通道長度的25~33%。若升溫速度太快則可能會引起錫膏的流移性及成份惡化造成錫球及橋連等現象。同時會使元器件承受過大的熱應力而受損。 

2、有鉛回流焊恒溫區溫度這個區般占加熱通道的33~50%有兩個功用第是將PCB在相當穩定的溫度下感溫允許不同質量的元件在溫度上同質減少它們的相當溫差。第二個功能是，允許助焊劑活性化揮發性的物質從錫膏中揮發。般普遍的活性溫度范圍是120~150°C如果活性區的溫度設定太高助焊劑沒有足夠的時間活性化溫度曲線的斜率是個向上遞增的斜率。雖然有的錫膏制造商允許活性化期間些溫度的增加但是理想的曲線要求相當平穩的溫度這樣使得PCB的溫度在活性區開始和結束時是相等的。 

3、有鉛回流焊接區溫度這個區的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度。活性溫度總是比合金的熔點溫度低點而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度范圍是205~230°C這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超過每秒2~5°C或達到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損并損害元件的完整性。錫膏中的金屬顆粒熔化在液態表面張力作用下形成焊點表面。 

4、有鉛回流焊冷卻區離開回焊區后基板進入冷卻區控制焊點的冷卻速度也十分重要焊點強度會隨冷卻速率增加而增加。

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