回流焊接工艺

PAGE SUN EAST回流焊作业指导书 一．操 作 步 骤 ⑴．打开UPS电源、接通主电源开关、机器自动进入工作画面。 ⑵．在电脑操作画面中，用鼠标点击“注册”菜单，然后在“运行参数”取出所需的文件。 ⑶．用鼠标点击“主控面板”菜单，之后依次按通开机键、加热键、OK键。 ⑷．当温度显示达到设置值（±4℃），回流焊为工作状态，此时信号灯的绿灯亮。 ⑸．工作结束时，点击“面板”菜单，按关机键，再按OK键。之后关闭WINDOWS画面，待机器冷却30分钟后关闭电源开关。 注意：当发生警急事件时，请按机器上面的警急停止。并及时通知工程人员解决。 二．注意事项 ⑴．此设备仅作焊接SMT部PCB用，不得将其它物品放入炉内。 ⑵．机器运行时，禁止接触转动部件。已免受伤。 ⑶．工程师每天检查一次其实际温度显示值，并将结果记录在《炉温检查》上,同时每天测一次炉温曲线图，如有异常应即时处理。 ⑷．参考回流焊日常保养内容定期检查UPS、运风马达、马达皮带、运输链带、运输轨道等部件的运作情况。并将结果记录在《设施日常保养记录》表上。 ⑸．温度设定值 温区 一 二 三 四 五 六 七 八 温度 130 150 160 160 175 195 220 250 红胶温度设定值 温区 一 二 三 四 五 六 七 八 温度 120 140 140 150 150 150 140 120 双面制程温度设定值 温区 一 二 三 四 五 六 七 八 上温 130 150 160 160 175 195 220 250 下温 130 140 140 150 150 150 170 170 以上温度仅提供参考！！！ ⑹．机器一定要泠却30分钟,否则有可能会烧坏加热马达. ⑺．严禁非指定人员操作机器 （深圳高新兴通信有限公司提供） 回流焊工艺及参数 一．回流焊接生产工艺参数设定： ◆ 回流焊传输带速度（链速）工艺参数的设定： ⑴．传输带的速度设定是作温度曲线的第一个考虑的参数，此参数决定PCB在加热区所用的时间。 ⑵．传输带的速度等于加热区长度（回流炉总长减去进口及冷却区长度）除以加热感温时间。 （如：假设总的加热区长度为180cm，加热时间为：4分，那么传输速度为45cm/min(180cm/4分)。 ⑶．根据后面的工艺参数设定，可稍微调整传输速度，使红胶和锡膏温度曲线参数符合红胶和锡膏产品本身固有参数要求（厂家经过对自己产品的物质做液相实验，科学得到的数据）。 ◆ 红胶方案回流焊接温度参数的设定 ⑴．对于胶水的固化，应尽可能采用较高温度来固化，使胶水固化后有足够强度。 ⑵．一般生产厂家已给出温度曲线，参照此曲线实际设置过程中做稍微调整，使焊接效果优化。 ⑶．例如：某厂家对某产品的要求为：150℃维持60S；130℃维持90S，推荐硬化温度图如下： 实际使用的基板，由于贴装的元件大小不同，或周围的元件、尤其是大元件的贴装状况，粘合剂实际受热温度会低于基板的表面温度，因而可能需要更长的硬化时间。 ⑷．在生产中应该按照实际情况来调整各参数（各温区的温度，传输带的速度），既要保证生产质量，又能提高生产效率。 ◆ 锡膏在八温区回流焊的温度设置 上下八温区的回流焊是目前的无铅回流焊，各温区的温度设置同锡膏与所焊产品相关，通常一般把一二区作为预热区，三四五为恒温区，六七八作为焊接区（最关键区），八区也可以作为冷却区辅助区。 作 业 指 导 书 二、锡膏板:无铅锡膏（图例二） 1、预热区：室温-130℃、升温速率设定在1-3℃/秒。 2、恒温区：温度150℃-180℃、时间在60-90秒。 3、焊接区：温度大于220℃、时间在30-60秒。 4、峰值温度：232℃-245℃ 5、运输速度：550-700MM/MIN 作 业 指 导 书 三、胶水板（图例二） 1、温度大于150℃时间在3-4分钟之间。 2、峰值温度：150-170℃。 3、运输速度：500-600MM/MIN ◆ 无铅锡膏方案回流焊接温度参数的设定 ⑴．无铅锡膏方案所采用的回流焊接（以PCB的实际温度为准）。 ⑵．OA段为预热区， AB段为均温区，BD段为回焊区（焊接区），DE为冷却区。 ⑶．预热区的温升率EF小于4℃/S；AB段时间为60-120秒；CD段时间为30-90秒。 ⑷．Peak Temp为230℃-250℃，其中235℃以上时间为3-10秒。 ⑸．所有机种的PCB温度设定依据以上制定。不同的板材在该曲线的基础上进行有针对性的调整。 ⑹．回流焊的温度曲线应定期进行校订，每周校订一次，防止因温度误差过大造成焊接不良。 ◆ 校订方法： ⑴．一种可接受的、快速、容易的方法，将少量的热化合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶，再用高温胶带(如Kapton)粘住。 ⑵．另一种方法来附着热电偶（用高温锡或高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂）此方法通常没有其它方法可靠。附着的位置也要选择，通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。 ⑶．现在回流焊机有测温仪，测温仪一般分为两类：实时测温仪，即时传送温度/时间数据和作出图形；而另一种测温仪采样储存数据，然后上载到计算机，通过相应的软件即可作出回流曲线。 二.温度曲线各部分定义 ◆ 预热区：也叫斜坡区，该区域的目的是用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。炉的预热区一般占整个加热通道长度的25%～33%。 ◆ 活性区：有时叫做保温、浸湿区或均温区，是指温度从130 OC ～170 OC升至焊膏熔点的区域。这个区一般占加热通道的33%～50% 。 ◆ 回流区：有时也叫峰值区或最后升温区，这个区的作用是将PCB贴片装配的温度从活性温度（活性温度总是比合金熔点温度低一点）提高到所推荐的峰值温度。 ◆ 冷却区：这个区PCB贴片装配在冷却阶段的区域，理想的冷却区温度曲线应和回流区温度曲线成镜像关系（越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好）。 RSS曲线：（如图2）是一种由升温、保温、回流、冷却四个温度区间组成的温度曲线。其每个温度区间在整个回流焊接过程中扮演着不同的角色。升温区：通过缓慢加热的方式使印刷线路板从室温加热至135-170℃（SN63/PB37），升温速度一般在1-3℃/S。保温区：通过保持相对稳定的温度使锡膏内的助焊剂发挥作用并适当散发。回流区：炉内的温度达到最高点，使锡膏液化，印刷线路板的焊盘和元器件的焊极之间形成合金，完成焊接过程。冷却区：对完成焊接的印刷线路板进行降温。 RTS曲线：（如图3）是一种从升温至回流的温度曲线。可分为升温区和冷却区。升温区：占整个回流焊接过程的2/3，速度平缓一般为0.5-1.5℃/S。使印刷线路板的温度从室温升至峰值温度。冷却区：对完成焊接的印刷线路板进行降温。 RSS曲线与RTS曲线的比较： RSS曲线：重视温度与时间的结合，曲线的区间划分祥细，生产效率高，适应能力一般。适用于印刷线路板尺寸偏小，板上元器件体积较小、种类较少的产品。 RTS曲线：重视升温速率，曲线的区间划分模糊，生产效率不高，适应能力强。适用于印刷线路板尺寸较大，板上元器件体积较大、种类较多的产品。 温度曲线的设定 温度曲线中起决定性作用的两个参数是传送带速度和温区的温度设定。传送带速度决定了印刷线路板暴露在每个温区的持续时间。每个温区的温度设定影响印刷线路板通该温区时温度的高低。印刷线路板在整个回流焊接过程中的升温速度则是传送带速和各温区的温度设定两个参数共同作用的结果。只有合理的设定炉温参数才能得到理想的炉温曲线。现以最为常用的RSS曲线为例介绍一下炉温曲线的设定方法。 链速的设定：设定温度曲线时第一个要考虑参数是传输带的速度设定，该设定将决定印刷线路板通过加热通道所花的时间。传送带速度的设定可以通过计算的方法获得。这里要引入一个指标，负载因子。负载因子：F=L/(L+s) L=基板的长，S=基板与基板间的间隔。负载因子的大小决定了生产过程中炉内的印刷线路板对炉内温度的影响程度。负载因子的数值越大炉内的温度越不稳定，一般取值在0.5～0.9之间。在权衡了效率和炉温的稳定程度后建议取值为0.7-0.8。在知道生产的板长和生产节拍后就可以计算出传送带的传送速度（最慢值）。传送速度(最慢值)=印刷线路板长/0.8/生产节拍。传送速度（最快值）由锡膏的特性决定，绝大多数锡膏要求从升温开始到炉内峰值温度的时间应不少于180秒。这样就可以得出传送速度（最大值）=炉内加热区的长度/180S。在得出两个极限速度后就可以根据实际生产产品的难易程度选取适当的传送速度一般可取中间值。 温区温度的设定：一个完整的RSS炉温曲线包括四个温区（如图2）。分别为： ◆ 预热区：其目的是将印刷线路板的温度从室温提升到锡膏内助焊剂发挥作用所需的活性温度135℃，温区的加热速率应控制在每秒1～3℃，温度升得太快会引起某些缺陷，如陶瓷电容的细微裂纹。 ◆ 保温区：其目的是将印刷线路板维持在某个特定温度范围并持续一段时间，使印刷线路板上各个区域的元器件温度相同，减少他们的相对温差，并使锡膏内部的助焊剂充分的发挥作用，去除元器件电极和焊盘表面的氧化物，从而提高焊接质量。一般普遍的活性温度范围是135-170℃（以SN63PB37为例），活性时间设定在60-90秒。如果活性温度设定过高会使助焊剂过早的失去除污的功能，温度太低助焊剂则发挥不了除污的作用。活性时间设定的过长会使锡膏内助焊剂的过度挥发，致使在焊接时缺少助焊剂的参与使焊点易氧化，润湿能力差，时间太短则参与焊接的助焊剂过多，可能会出现锡球，锡珠等焊接不良。从而影响焊接质量。 ◆ 回流区：其目的是使印刷线路板的温度提升到锡膏的熔点温度以上并维持一定的焊接时间，使其形成合金，完成元器件电极与焊盘的焊接。该区的温度设定在183℃以上，时间为30-90秒。（以SN63PB37为例）峰值不宜超过230℃，200℃以上的时间为20-30秒。如果温度低于183℃将无法形成合金实现不了焊接，若高于230℃会对元器件带来损害，同时也会加剧印刷线路板的变形。如果时间不足会使合金层较薄，焊点的强度不够，时间较长则合金层较厚使焊点较脆。 ◆ 冷却区：其目的是使印刷线路板降温，通常设定为每秒3-4℃。如速率过高会使焊点出现龟裂现象，过慢则会加剧焊点氧化。理想的冷却曲线应该是和回流区曲线成镜像关系，越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好。 在生产过程中通过炉内的产品会不断的吸收热量，随着炉内产品数量的不断增加被吸收的热量也在不断的增加。如果回流焊炉所能补允的热量小于产品所吸收的热量时就不能够保证产品的品质。而实际生产中是不可能对炉温进行实时更新的，因此这就要求设定的温度曲线具有一定的适应能力或针对不同的产品种类设定不同的温度曲线。 如印刷线路板的尺寸较小，元器件体积较小的产品，因这种产品对热量的吸收较小，元器件本身的升温速度也相对较快，所以曲线升温区的升温速率可以适当加大，保温区的保温时间可以相对缩短。 而对于印刷线路板的尺寸较大，元器体积较大的产品，其对热量吸收的要求较高，元器件本身的内外部温差较大，所以其升温区的升温速率应降低，保温区的保温时间应加长以保证板面上各种元器件及元器件的每个部位之间的温差最小。 典型区间温度设定（SN63PB37） 三．分析锡膏回流焊炉温的设置参数 A、预热区（加热通道的25～33%） 在预热区，锡膏内的局部挥发性溶剂被蒸发，并降低对元器件之热冲击； * 要求：升温速度为1.0～3.0℃/秒； * 若升温度太快，则能够会惹起锡膏的流移性及成份恶化，形成锡球及桥连等景象。还会使元器件接受过大的热应力而受损。 B、浸濡区（加热通道的33～50%） 在该区助焊开端活泼，化学清洗举动开端，并使PCB在抵达回焊区前各部温度平均。 * 要求：温度：130～170℃      耗时60～120秒      升温速度：＜2℃/秒 C、回焊区 锡膏中的金属颗粒熔化，在液态外表张力效果下构成焊点外表。 * 要求：最高温度：210-240℃  耗时183℃以上40～90秒（Improtant）高于200℃耗时20～50秒. * 若峰值温渡过高或回焊耗时过长，能够会招致焊点变暗，助焊剂残留物碳化变色，元器件受损等。 若温度太低回焊耗时太短，则能够会使焊料的润湿性变差而不克不及构成高质量的焊点，具有较大热容量的元器件的焊点甚至会构成虚焊。 D、冷却区 分开回焊区后基板进入冷却区,节制焊点的冷却速度也非常主要,焊点强度会随冷速度添加而添加。 * 要求：降温速度＜4℃   冷却终止温度最好不高于75℃ * 若冷却速度太快，则能够会因接受过大的热应力而形成元器件受损，焊点有裂纹等不良景象。 * 若冷却速度太慢，则能够会构成较大的晶粒构造，使焊点强度变差或元件移位 ◆ 低温锡膏在何种情况适合使用较多 目前的低温锡膏一般为Sn-Bi系列，包含有SnBi、SnBiAg、SnBiCu等各种锡膏合金成分；其中Sn42Bi58为共晶合金，其熔点仅为138℃，其它锡膏合金成分皆无共晶点，熔点也各不相同。 特点：因Sn42Bi58这种合金的结晶是片状结构的，其焊点较脆，容易发生脆裂，对于有强度要求较严格的产品不太合适。对于此种情况，现加入第三种元素后，使得结晶结构有所变化，强度有所改善，可以达到接近无铅锡膏强度的程度。不过目前SnBiAg和SnBiCu在市场应用不是很多。 好处：低温锡膏成本除价格因素外，因为低温锡膏的熔点降低，所以工作炉温降低能耗也会随着降低。 应用：低温锡膏在何种情况适合使用较多：  1、散热模组：目前电子行业的散热模组大多使用SnBi系列的锡膏；  2、不耐温元器件：对焊接强度要求一般的会选择Sn42Bi58的锡膏，强度要求稍大的，会使用加入第三种合金元素的锡膏，例如SnBiAg、SnBiCu；  3、多次回流焊接时,为不改变及破坏之前焊接的焊点,可能会在二次三次焊接时配合使用低温锡膏SnBi（如高频头）。 ◆ 焊锡丝为什么要加银含量 首选是环保的要求，现今世界各方组织都提倡使用环保产品，将来无铅环保必然成为主流的电子材料，二是为了增强导电性.银是金属单质中导电性能最好的材料之一，一般在焊接功放或者音箱扬声器或分频器的时候，为了体现更好的音质，就会使用含银的焊锡材料。 ◆ 锡膏的分类 锡膏是由锡粉及助焊剂按比例调制而成； 按助焊剂的成分可分为：松香型锡膏、免洗型锡膏、水溶性型锡膏； 按回流焊温度分为：高温锡膏、中温锡膏（常温锡膏）、低温锡膏； 按金属成分分：含银锡膏、含铅锡膏、含铋锡膏。 ◆ 使用洗板水的正确工艺   在洗板时PCB板要倾斜一定角度，不要平放，可以在洗板工位放置纸皮，让洗后含有残留物的溶解液体流下去。有些厂家的助焊剂中的高分子物质在反应作用后残留在板面上的残留物过多，而在使用洗板水清洁时不能与其很好地与残留物反应溶解而出现板面发白或板面粘手,这种两种现象并不是洗板水的质量不好或助焊剂残留物过多，应该属于助焊剂与洗板水的匹配问题。 所以，建议使用洗板水与助焊剂都来自同一厂家的产品是有一定的道理的。 ◆ 使用锡膏出现焊点断裂 使用锡膏出现焊点断裂的问题主要是以下两个方面： 1、对供应商的温度曲线没有掌握好，一般是冷却得太快。 2、锡膏供应商的锡膏问题，一般来说锡膏当中，华星辉无铅锡膏中是性能较好的，价格也是比较高，稳定性也强，正常应该是不会出现这种情况，但是同时也要看助焊膏的性能，一般放置太久或保管不当的锡膏，助焊剂就失去了活性，锡膏中的焊料润湿性不够才会出现这种现象。 3、锡膏在采购回来后不能放置太长时间，需要冷藏保存才能保持助焊膏的活性，具体的锡膏保存方法还需要参考本司技术资料的专题内容。 ※ .锡膏和红胶的使用及注意事项 ◆ 锡膏使用及注意事项 锡膏是一种比较敏感的焊接材料，污染、氧化或吸潮都会使其产生不同程度的变质，而焊锡膏变质后不仅会使流动性改变而影响印刷效果，更严重的是会造成焊接不良，降低成品依次合格率，因而需要在制造过程中加以注意，以提高锡膏的焊接效果。 ⑴.焊锡膏应储存在低温下，储存温度应在2～10℃（冰箱冷藏室）。 ⑵．刚从冰箱里取出的焊锡膏比环境温度低，不要马上开封，以免空气中的湿气凝结在锡膏中，一般需放置2～4小时，待恢复室温后方可使用（在室温下自然解冻，无铅锡膏至少解冻4小时）。 ⑶．焊锡膏使用前先充分搅拌，待搅拌均匀后方可使用(机器搅拌1－5分钟，具体根据不同型号、不同牌子的锡膏会有所不同)。 ⑷．罐中剩余的未用过的焊锡膏应盖上内外盖，不可暴露在空气中，以免吸潮和氧化。 ⑸．印浆操作人员应远离开动的门窗，保持工作环境温度稳定 （20℃～26℃） ◆ 红胶使用及注意事项 红胶在生产中一般采用环氧树脂热固化类胶水，是一种比较敏感的贴装材料，污染、蒸发或吸潮都会使其产生不同程度的变质，而红胶变质后不仅会影响印刷效果，更严重的是会造成对SMD粘结力，过回流焊或波峰焊会引起元器件的脱落或移位，降低成品一次合格率，因而需要在制造过程中加以注意，以提高红胶的固化粘贴的效果。 ⑴．红胶应储存在低温下，储存温度应在2～10OC（冰箱冷藏室）。 ⑵．刚从冰箱里取出的红胶比环境温度低，不要马上开封，防止回温过程中空气中的湿气与红胶发生凝结，造成红胶粘结力不够，放置2小时以上，待恢复室温后，以手工搅拌均匀，方可使用。 ⑶．未使用完的红胶，须装回胶瓶，封好瓶口放回冰箱，红胶储存时间超过半年须报废。 ⑷．使用原则：先进先出的原则，按失效日期先后依序使用。 ⑸．红胶不适用于高温，潮湿的环境中使用，避免红胶水分蒸发或吸收空气中少许水分。使胶水充分与工作温度相符合。胶水的使用温度应为23℃--25℃；环境温度对胶水的粘度影响很大，温度过低则会胶点变小，出现拉丝现象。环境温度相差50C，会造成50％点胶量变化。因而对于环境温度应加以控制。同时环境的温度也应该给予保证，湿度小胶点易变干，影响粘结力。 PAGE - 3 - _1426405999.vsd _1426405761.vsd