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回流焊温度曲线怎么设定:预热、恒温、回流、冷却四段的取舍
回流焊温度曲线是SMT工艺中的一项基础设定,直接决定焊点的成型质量。曲线设定不当,锡膏、钢网与贴装环节做得再仔细也难以补救。本文按预热、恒温、回流、冷却四段,说明各段的作用、参考区间,以及设定时容易出现的问题。
为什么要分四段
锡膏在炉子里要依次完成四件事:溶剂挥发、助焊剂活化并清除氧化层、锡粉熔化并润湿焊盘、凝固形成焊点。四个温区就是为这四件事分配时间。任何一段被压缩,后面都要付出代价。
预热段
预热段把板子从室温升到150℃左右,作用是让溶剂平稳挥发,同时让板上大小不同的元件温度趋于接近。升温速率一般控制在每秒1至3℃。升得太快,溶剂剧烈汽化会把锡粉顶出焊盘,产生锡珠;大体积元件与小元件的温差也会拉大,后面很难拉回来。
恒温段
恒温段又叫活性段或浸润段,温度维持在150至180℃,时间60至120秒。这一段决定助焊剂能不能把焊盘和锡粉表面的氧化物清干净,也是全板温度均衡的最后机会。恒温段偏短,助焊剂来不及活化,焊点润湿不良、空洞增多;偏长则助焊剂提前耗尽,同样导致虚焊。
回流段
常用的无铅锡银铜合金,液相线在217℃附近。回流段要求峰值温度达到235至250℃,液相线以上时间45至90秒。峰值太低焊点不饱满,太高则元件和板材承受不住,PCB容易分层变色,塑封器件也有开裂风险。
设定峰值时,要按板上最不耐热的元件卡上限,按热容最大的部位卡下限,两者之间的余量就是工艺窗口。窗口太窄的板子,往往需要在设计阶段调整铜箔分布和热隔离,而不是靠炉子硬扛。
冷却段
冷却速率一般控制在每秒2至4℃。冷得快,焊点晶粒细密,强度较好;但降温过急会在元件、焊点与基板之间产生内应力,陶瓷电容和大尺寸BGA尤其怕这一点。
| 温区 | 参考区间 |
|---|---|
| 预热段 | 室温至150℃,升温速率每秒1至3℃ |
| 恒温段 | 150至180℃,保持60至120秒 |
| 回流段 | 峰值235至250℃,液相线以上45至90秒 |
| 冷却段 | 降温速率每秒2至4℃ |
| 整炉时间 | 一般在4至6分钟之间 |
曲线一定要实测
- 用炉温测试仪配热电偶实测,不能只看炉子面板的设定值
- 测温点要覆盖最大热容元件、最小元件、板边与板中
- 热电偶用高温焊锡或耐高温胶固定在焊点上,固定不牢数据就不可信
- 换板材、换厚度、换拼板方式,曲线都要重新测过
- 双面板过第二次炉时,要考虑第一面焊点的二次熔化
本公司对每一款机种保留曲线记录,换线复产时直接调取比对,避免同一块板子每次开线都重新摸索。曲线定下来之后按周期复测,炉子的加热管与风机随使用时间会有衰减,判定应以实测数据为准。
