無鉛焊錫膏
無鉛焊錫膏的成分及最佳合金成分比較
在無鉛錫膏的成分中,首要是由錫/銀/銅三部分組成,由銀和銅來代替本來的鉛的成分。
一、根本的特性和現象
在錫/銀/銅體系中,錫與次要元素(銀和銅)之間的冶金反響是決議運用溫度、固化機制以及機械功用的首要因素。依照二元相位圖,在這三個元素之間有三種或許的二元共晶反響。銀與錫之間的一種反響在221°C構成錫基質相位的共晶結構和ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)。銅與錫反響在227°C構成錫基質相位的共晶結構和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。銀也能夠與銅反響在779°C構成富銀α相和富銅α相的共晶合金??墒牵诂F時的研討中1,對錫/銀/銅三重化合物固化溫度的丈量,在779°C沒有發現相位改動。這表示很或許銀和銅在三重化合物中直接反響。而在溫度動力學上更適于銀或銅與錫反響,以構成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間的化合物。因而,錫/銀/銅三重反響可意料包含錫基質相位、ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。
和雙相的錫/銀和錫/銅體系所承認的一樣,相對較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質的錫/銀/銅三重合金中,可通過建立一個長期的內部應力,有效地強化合金。這些硬粒子也可有效地阻撓疲憊裂紋的延伸。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的構成可分隔較纖細的錫基質顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越纖細,越能夠有效的分隔錫基質顆粒,成果是得到全體更纖細的微安排。這有助于顆粒鴻溝的滑動機制,因而延長了提升溫度下的疲憊壽數。
盡管銀和銅在合金規劃中的特定配方對得到合金的機械功用是關鍵的,但發現熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量改動并不靈敏。
機械功用對銀和銅含量的相互聯系別離作如下總結2:當銀的含量為大約3.0~3.1%時,屈從強度和抗拉強度兩者都隨銅的含量添加到大約1.5%,而簡直成線性的添加。超越1.5%的銅,屈從強度會減低,但合金的抗拉強度保持安穩。全體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的,然后跟著銅的進一步添加而下降。對于銀的含量(0.5~1.7%規模的銅),屈從強度和抗拉強度兩者都隨銀的含量添加到4.1%,而簡直成線性的添加,可是塑性削減。
在3.0~3.1%的銀時,疲憊壽數在1.5%的銅時到達最大。發現銀的含量從3.0%添加到更高的水平(達4.7%)對機械功用沒有任何的進步。當銅和銀兩者都配制較高時,塑性遭到危害,如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。
最佳合金成分
合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認為是最佳的。其杰出的功用是纖細的微安排構成的成果,微安排給予高的疲憊壽數和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金,任何高于大約3%的含銀量都將添加Ag3Sn的粒子體積分數,然后得到更高的強度??墒?,它不會再添加疲憊壽數,或許由于較大的Ag3Sn粒子構成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時,較大的Ag3Sn粒子或許或許超越較高的Ag3Sn粒子體積分數的影響,形成疲憊壽數下降。當銅超越1.5%(3~3.1%Ag),Cu6Sn5粒子體積分數也會添加。可是,強度和疲憊壽數不會隨銅而進一步添加。在錫/銀/銅三重體系中,1.5%的銅(3~3.1%Ag)最有效地發生恰當數量的、最纖細的微安排尺寸的Cu6Sn5粒子,然后到達最高的疲憊壽數、強度和塑性。
據報道,合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3??墒?,在冷卻曲線丈量中,這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個小的溫度規模:216~217°C。
這種合金成分進步現時研討中的三重合金成分最高的抗拉強度,但其塑性遠低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈從強度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲憊壽數低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。假如顆粒鴻溝滑動機制首要決議共晶焊錫合金,那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu,而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu,應該更接近真正的共晶特性。
別的,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經濟優勢。
與63Sn/37Pb比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分一般具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強度。例如,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在強度和疲憊特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性較63Sn/37Pb低,而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb還高。與96.5Sn/3.5Ag比較
95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化溫度(簡直共晶),比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大約4°C。當與96.5Sn/3.5Ag比較根本的機械功用時,研討中的特定合金成分在強度和疲憊壽數上表現更好??墒?,含有較高銀和銅的合金成分,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。
與99.3Sn/0.7Cu比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強度和疲憊特性,但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。
引薦
錫/銀/銅體系中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu,它具有杰出的強度、抗疲憊和塑性??墒菓撟⒁獾氖牵a/銀/銅體系能夠到達的最低熔化溫度是216~217°C,這還太高,以適于現時SMT結構下的電路板運用(低于215°C的熔化溫度被認為是一個實際的標準)。
總而言之,含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的錫/銀/銅體系的合金成分具有適當好的物理和機械功用。適當而言,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu本錢比那些含銀量高的合金低,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情況中,較高的含銀量或許減低某些功用。
設定錫膏回流溫度曲線
正確的溫度曲線將保證高品質的焊接錫點。
一、測驗辦法
在運用外表貼裝元件的印刷電路板(PCB)安裝中,要得到優質的焊點,一條優化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路安裝上的溫度對時刻的函數,當在笛卡爾平面作圖時,回流進程中在任何給定的時刻上,代表PCB上一個特定點上的溫度構成一條曲線。幾個參數影響曲線的形狀,其中最關鍵的是傳送帶速度和每個區的溫度設定。帶速決議機板暴露在每個區所設定的溫度下的持續時刻,添加持續時刻能夠答應更多時刻使電路安裝挨近該區的溫度設定。每個區所花的持續時刻總和決議總共的處理時刻。
每個區的溫度設定影響PCB的溫度上升速度,高溫在PCB與區的溫度之間發生一個較大的溫差。添加區的設定溫度答應機板更快地到達給定溫度。因而,有必要作出一個圖形來決議PCB的溫度曲線。接下來是這個進程的概括,用以發生和優化圖形。
在開端作曲線進程之前,需求下列設備和輔助東西:溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的東西和錫膏參數表。可從大多數首要的電子東西供貨商買到溫度曲線附件東西箱,這東西箱使得作曲線便利,由于它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)
許多回流焊機器包含了一個板上測溫儀,甚至一些較小的、廉價的臺面式爐子。測溫儀一般分為兩類:實時測溫儀,即時傳送溫度/時刻數據和作出圖形;而另一種測溫儀采樣貯存數據,然后上載到計算機。
熱電偶有必要長度足夠,并可經受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶,熱質量小響應快,得到的成果精確。
有幾種辦法將熱電偶附著于PCB,較好的辦法是運用高溫焊錫如銀/錫合金,焊點盡量最小。
另一種可接受的辦法,快速、簡單和對大多數運用足夠精確,少量的熱化合物(也叫熱導膏或熱油脂)斑點覆蓋住熱電偶,再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。
還有一種辦法來附著熱電偶,就是用高溫膠,如氰基丙烯酸鹽粘合劑,此辦法一般沒有其它辦法牢靠。 附著的位置也要選擇,一般最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間。
錫膏特性參數表也是必要的,其包含的信息對溫度曲線是至關重要的,如:所期望的溫度曲線持續時刻、錫膏活性溫度、合金熔點和所期望的回流最高溫度。
開端之前,有必要抱負的溫度曲線有個根本的知道。理論上抱負的曲線由四個部分或區間組成,前面三個區加熱、終究一個區冷卻。爐的溫區越多,越能使溫度曲線的概括到達更精確和挨近設定。大多數錫膏都能用四個根本溫區成功回流。
預熱區,也叫斜坡區,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,產品的溫度以不超越每秒2~5°C速度連續上升,溫度升得太快會引起某些缺點,如陶瓷電容的纖細裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,沒有足夠的時刻使PCB到達活性溫度。爐的預熱區一般占整個加熱通道長度的25~33%。
焊錫膏
焊錫膏
活性區,有時叫做干燥或浸濕區,這個區一般占加熱通道的33~50%,有兩個功用,第一是,將PCB在適當安穩的溫度下感溫,答應不同質量的元件在溫度上同質,削減它們的適當溫差。第二個功用是,答應助焊劑活性化,揮發性的物質從錫膏中揮發。一般遍及的活性溫度規模是120~150°C,假如活性區的溫度設定太高,助焊劑沒有足夠的時刻活性化,溫度曲線的斜率是一個向上遞加的斜率。盡管有的錫膏制造商答應活性化期間一些溫度的添加,可是抱負的曲線要求適當平穩的溫度,這樣使得PCB的溫度在活性區開端和結束時是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線,選擇能維持平坦的活性溫?度曲線的爐子,將進步可焊接功用,運用者有一個較大的處理窗口。 回流區,有時叫做峰值區或終究升溫區。這個區的作用是將PCB安裝的溫度從活性溫度進步到所引薦的峰值溫度?;钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c溫度低一點,而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度規模是205~230°C,這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超越每秒2~5°C,或到達回流峰值溫度比引薦的高。這種情況或許引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損,并危害元件的完整性。
今日,最遍及運用的合金是Sn63/Pb37,這種份額的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個特定溫度下熔化的合金,非共晶合金有一個熔化的規模,而不是熔點,有時叫做塑性裝態。本文所述的一切比如都是指共晶錫/鉛,由于其運用廣泛,該合金的熔點為183°C。
抱負的冷卻區曲線應該是和回流區曲線成鏡像聯系。越是接近這種鏡像聯系,焊點到達固態的結構越嚴密,得到焊接點的質量越高,結合完整性越好。
作溫度曲線的第一個考慮參數是傳輸帶的速度設定,該設定將決議PCB在加熱?通道所花的時刻。典型的錫膏制造廠參數要求3~4分鐘的加熱曲線,用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時刻,即為精確的傳輸帶速度,例如,當錫膏要求四分鐘的加熱時刻,運用六英尺加熱通道長度,計算為:6 英尺 ÷ 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。
接下來有必要決議各個區的溫度設定,重要的是要了解實際的區間溫度不一定就是該區的顯現溫度。顯現溫度只是代表區內熱敏電偶的溫度,假如熱電偶越接近加熱源,顯現的溫度將相比照區間溫度較高,熱電偶越接近PCB的直接通道,顯現的溫度將越能反響區間溫度。正確的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯現溫度和實際區間溫度的聯系。本文中將考慮的是區間溫度而不是顯現溫度。表一列出的是用于典型PCB安裝回流的區間溫度和溫度確認后,有必要輸入到爐的控制器。看看手冊上其它需求調整的參數,這些參數包含冷卻電扇速度、強制空氣沖擊和惰性氣體流量。一旦一切參數輸入后,發動機器,爐子安穩后(即,一切實際顯現溫度挨近符合設定參數)能夠開端作曲線。下一部將PCB放入傳送帶,觸發測溫儀開端記載數據。為了便利,有些測溫儀包含觸發功用,在一個相對低的溫度主動發動測溫儀,典型的這個溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點。例如,38°C(100°F)的主動觸發器,答應測溫儀簡直在PCB剛放入傳送帶進入爐時開端工作,不至于熱電偶在人手上處理時發生誤觸發。
二、測驗成果剖析
首要,有必要證明從環境溫度到回流峰值溫度的總時刻和所期望的加熱曲線居留時刻相和諧,假如太長,按份額地添加傳送帶速度,假如太短,則相反。
選擇與實際圖形形狀最相和諧的曲線。應該考慮從左道右(流程順序)的偏差,例如,假如預熱和回流區中存在差異,首要將預熱區的差異調正確,一般最好每次調一個參數,在作進一步調整之前運行這個曲線設定。這是由于一個給定區的改動也將影響隨后區的成果。我們也建議新手所作的調整起伏適當較小一點。一旦在特定的爐上取得經驗,則會有較好的“感覺”來作多大起伏的調整。
當終究的曲線圖盡或許的與所期望的圖形相吻合,應該把爐的參數記載或貯存以備后用。盡管這個進程開端很慢和費力,但終究能夠取得嫻熟和速度,成果得到高品質的PCB的高效率的生產。
無鉛焊錫膏的成分及最佳合金成分比較
在無鉛錫膏的成分中,首要是由錫/銀/銅三部分組成,由銀和銅來代替本來的鉛的成分。
一、根本的特性和現象
在錫/銀/銅體系中,錫與次要元素(銀和銅)之間的冶金反響是決議運用溫度、固化機制以及機械功用的首要因素。依照二元相位圖,在這三個元素之間有三種或許的二元共晶反響。銀與錫之間的一種反響在221°C構成錫基質相位的共晶結構和ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)。銅與錫反響在227°C構成錫基質相位的共晶結構和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。銀也能夠與銅反響在779°C構成富銀α相和富銅α相的共晶合金??墒牵诂F時的研討中1,對錫/銀/銅三重化合物固化溫度的丈量,在779°C沒有發現相位改動。這表示很或許銀和銅在三重化合物中直接反響。而在溫度動力學上更適于銀或銅與錫反響,以構成Ag3Sn或Cu6Sn5金屬間的化合物。因而,錫/銀/銅三重反響可意料包含錫基質相位、ε金屬之間的化合相位(Ag3Sn)和η金屬間的化合相位(Cu6Sn5)。
和雙相的錫/銀和錫/銅體系所承認的一樣,相對較硬的Ag3Sn和Cu6Sn5 粒子在錫基質的錫/銀/銅三重合金中,可通過建立一個長期的內部應力,有效地強化合金。這些硬粒子也可有效地阻撓疲憊裂紋的延伸。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子的構成可分隔較纖細的錫基質顆粒。Ag3Sn和Cu6Sn5粒子越纖細,越能夠有效的分隔錫基質顆粒,成果是得到全體更纖細的微安排。這有助于顆粒鴻溝的滑動機制,因而延長了提升溫度下的疲憊壽數。
盡管銀和銅在合金規劃中的特定配方對得到合金的機械功用是關鍵的,但發現熔化溫度對0.5~3.0%的銅和3.0~4.7%的銀的含量改動并不靈敏。
機械功用對銀和銅含量的相互聯系別離作如下總結2:當銀的含量為大約3.0~3.1%時,屈從強度和抗拉強度兩者都隨銅的含量添加到大約1.5%,而簡直成線性的添加。超越1.5%的銅,屈從強度會減低,但合金的抗拉強度保持安穩。全體的合金塑性對0.5~1.5%的銅是高的,然后跟著銅的進一步添加而下降。對于銀的含量(0.5~1.7%規模的銅),屈從強度和抗拉強度兩者都隨銀的含量添加到4.1%,而簡直成線性的添加,可是塑性削減。
在3.0~3.1%的銀時,疲憊壽數在1.5%的銅時到達最大。發現銀的含量從3.0%添加到更高的水平(達4.7%)對機械功用沒有任何的進步。當銅和銀兩者都配制較高時,塑性遭到危害,如96.3Sn/4.7Ag/1.7Cu。
最佳合金成分
合金95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu被認為是最佳的。其杰出的功用是纖細的微安排構成的成果,微安排給予高的疲憊壽數和塑性。對于0.5~0.7%銅的焊錫合金,任何高于大約3%的含銀量都將添加Ag3Sn的粒子體積分數,然后得到更高的強度??墒?,它不會再添加疲憊壽數,或許由于較大的Ag3Sn粒子構成。在較高的含銅量(1~1.7%Cu)時,較大的Ag3Sn粒子或許或許超越較高的Ag3Sn粒子體積分數的影響,形成疲憊壽數下降。當銅超越1.5%(3~3.1%Ag),Cu6Sn5粒子體積分數也會添加。可是,強度和疲憊壽數不會隨銅而進一步添加。在錫/銀/銅三重體系中,1.5%的銅(3~3.1%Ag)最有效地發生恰當數量的、最纖細的微安排尺寸的Cu6Sn5粒子,然后到達最高的疲憊壽數、強度和塑性。
據報道,合金93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu是217°C溫度的三重共晶合金3??墒?,在冷卻曲線丈量中,這種合金成分沒有觀察到精確熔化溫度。而得到一個小的溫度規模:216~217°C。
這種合金成分進步現時研討中的三重合金成分最高的抗拉強度,但其塑性遠低于63Sn/37Pb。合金95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu比95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的屈從強度低。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的疲憊壽數低于95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu。假如顆粒鴻溝滑動機制首要決議共晶焊錫合金,那么95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu,而不是93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu,應該更接近真正的共晶特性。
別的,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu比93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu具有經濟優勢。
與63Sn/37Pb比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.7%Cu的合金成分一般具有比63Sn/37Pb更高的抗拉強度。例如,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu和93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu在強度和疲憊特性上比63Sn/37Pb好得多。93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性較63Sn/37Pb低,而95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu的塑性比63Sn/37Pb還高。與96.5Sn/3.5Ag比較
95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu具有216~217°C的熔化溫度(簡直共晶),比共晶的96.5Sn/3.5Ag低大約4°C。當與96.5Sn/3.5Ag比較根本的機械功用時,研討中的特定合金成分在強度和疲憊壽數上表現更好??墒?,含有較高銀和銅的合金成分,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu的塑性比93.6Sn/4.7Ag低。
與99.3Sn/0.7Cu比較
3.0~4.7%Ag和0.5~1.5%Cu的錫/銀/銅成分合金具有較好的強度和疲憊特性,但塑性比99.3Sn/0.7Cu低。
引薦
錫/銀/銅體系中最佳合金成分是95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu,它具有杰出的強度、抗疲憊和塑性??墒菓撟⒁獾氖牵a/銀/銅體系能夠到達的最低熔化溫度是216~217°C,這還太高,以適于現時SMT結構下的電路板運用(低于215°C的熔化溫度被認為是一個實際的標準)。
總而言之,含有0.5~1.5%Cu和3.0~3.1%Ag的錫/銀/銅體系的合金成分具有適當好的物理和機械功用。適當而言,95.4Sn/3.1Ag/1.5Cu本錢比那些含銀量高的合金低,如93.6Sn/4.7Ag/1.7Cu和95.4Sn/4.1Ag/0.5Cu。在某些情況中,較高的含銀量或許減低某些功用。
設定錫膏回流溫度曲線
正確的溫度曲線將保證高品質的焊接錫點。
一、測驗辦法
在運用外表貼裝元件的印刷電路板(PCB)安裝中,要得到優質的焊點,一條優化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加于電路安裝上的溫度對時刻的函數,當在笛卡爾平面作圖時,回流進程中在任何給定的時刻上,代表PCB上一個特定點上的溫度構成一條曲線。幾個參數影響曲線的形狀,其中最關鍵的是傳送帶速度和每個區的溫度設定。帶速決議機板暴露在每個區所設定的溫度下的持續時刻,添加持續時刻能夠答應更多時刻使電路安裝挨近該區的溫度設定。每個區所花的持續時刻總和決議總共的處理時刻。
每個區的溫度設定影響PCB的溫度上升速度,高溫在PCB與區的溫度之間發生一個較大的溫差。添加區的設定溫度答應機板更快地到達給定溫度。因而,有必要作出一個圖形來決議PCB的溫度曲線。接下來是這個進程的概括,用以發生和優化圖形。
在開端作曲線進程之前,需求下列設備和輔助東西:溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的東西和錫膏參數表。可從大多數首要的電子東西供貨商買到溫度曲線附件東西箱,這東西箱使得作曲線便利,由于它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)
許多回流焊機器包含了一個板上測溫儀,甚至一些較小的、廉價的臺面式爐子。測溫儀一般分為兩類:實時測溫儀,即時傳送溫度/時刻數據和作出圖形;而另一種測溫儀采樣貯存數據,然后上載到計算機。
熱電偶有必要長度足夠,并可經受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶,熱質量小響應快,得到的成果精確。
有幾種辦法將熱電偶附著于PCB,較好的辦法是運用高溫焊錫如銀/錫合金,焊點盡量最小。
另一種可接受的辦法,快速、簡單和對大多數運用足夠精確,少量的熱化合物(也叫熱導膏或熱油脂)斑點覆蓋住熱電偶,再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。
還有一種辦法來附著熱電偶,就是用高溫膠,如氰基丙烯酸鹽粘合劑,此辦法一般沒有其它辦法牢靠。 附著的位置也要選擇,一般最好是將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間。
錫膏特性參數表也是必要的,其包含的信息對溫度曲線是至關重要的,如:所期望的溫度曲線持續時刻、錫膏活性溫度、合金熔點和所期望的回流最高溫度。
開端之前,有必要抱負的溫度曲線有個根本的知道。理論上抱負的曲線由四個部分或區間組成,前面三個區加熱、終究一個區冷卻。爐的溫區越多,越能使溫度曲線的概括到達更精確和挨近設定。大多數錫膏都能用四個根本溫區成功回流。
預熱區,也叫斜坡區,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,產品的溫度以不超越每秒2~5°C速度連續上升,溫度升得太快會引起某些缺點,如陶瓷電容的纖細裂紋,而溫度上升太慢,錫膏會感溫過度,沒有足夠的時刻使PCB到達活性溫度。爐的預熱區一般占整個加熱通道長度的25~33%。
焊錫膏
焊錫膏
活性區,有時叫做干燥或浸濕區,這個區一般占加熱通道的33~50%,有兩個功用,第一是,將PCB在適當安穩的溫度下感溫,答應不同質量的元件在溫度上同質,削減它們的適當溫差。第二個功用是,答應助焊劑活性化,揮發性的物質從錫膏中揮發。一般遍及的活性溫度規模是120~150°C,假如活性區的溫度設定太高,助焊劑沒有足夠的時刻活性化,溫度曲線的斜率是一個向上遞加的斜率。盡管有的錫膏制造商答應活性化期間一些溫度的添加,可是抱負的曲線要求適當平穩的溫度,這樣使得PCB的溫度在活性區開端和結束時是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線,選擇能維持平坦的活性溫?度曲線的爐子,將進步可焊接功用,運用者有一個較大的處理窗口。 回流區,有時叫做峰值區或終究升溫區。這個區的作用是將PCB安裝的溫度從活性溫度進步到所引薦的峰值溫度?;钚詼囟瓤偸潜群辖鸬娜埸c溫度低一點,而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度規模是205~230°C,這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超越每秒2~5°C,或到達回流峰值溫度比引薦的高。這種情況或許引起PCB的過分卷曲、脫層或燒損,并危害元件的完整性。
今日,最遍及運用的合金是Sn63/Pb37,這種份額的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個特定溫度下熔化的合金,非共晶合金有一個熔化的規模,而不是熔點,有時叫做塑性裝態。本文所述的一切比如都是指共晶錫/鉛,由于其運用廣泛,該合金的熔點為183°C。
抱負的冷卻區曲線應該是和回流區曲線成鏡像聯系。越是接近這種鏡像聯系,焊點到達固態的結構越嚴密,得到焊接點的質量越高,結合完整性越好。
作溫度曲線的第一個考慮參數是傳輸帶的速度設定,該設定將決議PCB在加熱?通道所花的時刻。典型的錫膏制造廠參數要求3~4分鐘的加熱曲線,用總的加熱通道長度除以總的加熱感溫時刻,即為精確的傳輸帶速度,例如,當錫膏要求四分鐘的加熱時刻,運用六英尺加熱通道長度,計算為:6 英尺 ÷ 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英尺 = 每分鐘 18 英寸。
接下來有必要決議各個區的溫度設定,重要的是要了解實際的區間溫度不一定就是該區的顯現溫度。顯現溫度只是代表區內熱敏電偶的溫度,假如熱電偶越接近加熱源,顯現的溫度將相比照區間溫度較高,熱電偶越接近PCB的直接通道,顯現的溫度將越能反響區間溫度。正確的是向爐子制造商咨詢了解清楚顯現溫度和實際區間溫度的聯系。本文中將考慮的是區間溫度而不是顯現溫度。表一列出的是用于典型PCB安裝回流的區間溫度和溫度確認后,有必要輸入到爐的控制器。看看手冊上其它需求調整的參數,這些參數包含冷卻電扇速度、強制空氣沖擊和惰性氣體流量。一旦一切參數輸入后,發動機器,爐子安穩后(即,一切實際顯現溫度挨近符合設定參數)能夠開端作曲線。下一部將PCB放入傳送帶,觸發測溫儀開端記載數據。為了便利,有些測溫儀包含觸發功用,在一個相對低的溫度主動發動測溫儀,典型的這個溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點。例如,38°C(100°F)的主動觸發器,答應測溫儀簡直在PCB剛放入傳送帶進入爐時開端工作,不至于熱電偶在人手上處理時發生誤觸發。
二、測驗成果剖析
首要,有必要證明從環境溫度到回流峰值溫度的總時刻和所期望的加熱曲線居留時刻相和諧,假如太長,按份額地添加傳送帶速度,假如太短,則相反。
選擇與實際圖形形狀最相和諧的曲線。應該考慮從左道右(流程順序)的偏差,例如,假如預熱和回流區中存在差異,首要將預熱區的差異調正確,一般最好每次調一個參數,在作進一步調整之前運行這個曲線設定。這是由于一個給定區的改動也將影響隨后區的成果。我們也建議新手所作的調整起伏適當較小一點。一旦在特定的爐上取得經驗,則會有較好的“感覺”來作多大起伏的調整。
當終究的曲線圖盡或許的與所期望的圖形相吻合,應該把爐的參數記載或貯存以備后用。盡管這個進程開端很慢和費力,但終究能夠取得嫻熟和速度,成果得到高品質的PCB的高效率的生產。
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