reflow温度曲线不良发生机理的几点优化讨论.docVIP

關於REFLOW溫度曲線的幾點優化討論 ---------- 熱風回流焊溫度技術 做成：黃江 時間：2004.12.12 關鍵詞：回流焊 溫度曲線 RDRP曲線 溫度 空焊 立碑 斜率 一 本文目的：獻給群光EMC SMT的技術討論 二 REFLOW的技術回顧 z風回流技術還沒有開發出來的時候,用作焊接的設備主要爲IR盧（紅外管加熱）。 其優點在於：1.加熱速度快 2.加熱曲線理論簡單，調控方便 3.結構簡單，價個合理，保養方便 PROFILR理論爲：加熱 平衡升溫 高速升溫到峰值 冷卻 經典曲線（RDRP曲綫）圖如下圖（1）所示： 235℃ 160℃ 140℃ 圖(1) 曲綫理論如下：140℃-----160℃的停流溫度，以保正在再留工藝中的溶劑的蒸發和焊料的活化。IR技術要求PCB加熱盡可能平衡，接著溫度直綫上升到峰值溫度，以盡可能的減少液相線以上的時間（TAL）及損壞元件的可能性。在IR技術流行時，0402無源元.超細閒距的QFP.BGA.CSP等的所謂“高技術”的元件還遙遙無期。 三.發展：所謂“高技術”的元件應用：0402無源元件.超細閒距的QFP.BGA.CSP和其他的元件封裝，導致 IR盧的不足暴露了出來： 貼裝的複雜度大大提高（0805.0402.QFP甚至BGA的混裝），導致PCB上溫度不平衡，而引發了嚴重的問題：立碑.吸心.錫珠.熱坍塌---橋連.潤濕性差.孔洞等。 工作不穩定，精度達不到要求（+-0.5℃）。 工業效率低。 因此，SMT爲了克服上述不足，就開發了現在的焊接設備：強迫熱風回流焊。強迫熱風回流焊的PROFILR理論為：加熱 升溫. 平衡保溫 - 高速升溫到峰值 冷卻 經典曲線圖如下圖（2）所示： 235℃ 183℃ 150℃ 110℃ 圖（2） 四.現把我過去調整曲綫的所得總結如下： 1. 曲線圖如下圖（3）所示（我把它命名為“NEW PROFILR”）： 225℃ 183℃ 175℃ 150℃ 110℃ 圖（3） NEW PROFILR 2. “NEW PROFILR”能有效地對各種不良-----立碑.吸心.錫珠.熱坍塌（橋連）潤濕性差.孔洞等的改善。 現對各種不良的發生幾理分析如下： 立碑發生機理：由於焊料熔融時不均勻，而使熔融的焊料表面產生表面張力不平衡，使無源元件的一端台起的現象。 這故障對於RDRP曲綫來講是不可避免的。由於曲綫是從140℃---160℃溫度起，直綫上升到最高峰值的再流溫度。這種從液相線下的溫度向液相線上的溫度高速升溫，常會導致無源元件一端的溫度高於另一端。結果是：元件一端的錫膏先於另一端的錫膏熔融。熔融的表面張力不平衡會把元件拉起，導致立碑的產生。 優化對策：在曲綫升到液相線地溫度時，採用較短的時間停留的方式來平衡元件的兩端的溫度來減少立碑的產生。當元件引線的錫膏向液相線溫度上升時，可使溫度更均勻。同時熔融元件兩端的錫膏，平衡了表面張力，從而降低了立碑的發生概率。（優化後的曲綫功能區如下圖（4）所示----紅色部分） 圖（4） 吸心的發生機理：在回流焊的生產中，當元件引線的溫度遠遠高於PWB焊盤時，就會產生吸心。一旦焊料流到溫度最高的地方，就產生了開路。 RDRP曲綫是以1℃--2℃/S的斜率從停流溫度開始升溫，如圖（5）所示（紅色部分）。 圖（5） 如此高的升溫速度，加之在液相線下並未作停留（元件溫度不平衡），會導致引線的溫度比焊盤的溫度高得多，吸心現象就產生了。 優化對策：將曲綫的升溫速度改為0.5℃---1℃/S，明顯的，升溫要柔和的多。加上在液相線下的短時間停留，有助於溫度的平衡。優化後的曲綫功能區如圖（4）所示----紅色部分 錫珠的發生機理：錫珠這今天SMT是普遍存在的現象，RDRP曲綫是此問題的元凶。由於RDRP曲綫的“加熱--升溫”兩區的速度過快（從室溫升到150℃的速度）， 可造成溶劑快速溢出，導致錫膏出現濺射。另外，相當高的溫度下長時間停留也回增加焊料的元氧化。這兩種機理合在一起就產生了錫珠：濺射令錫膏脫散，而氧化阻擋了熔融的錫膏焊料在焊點上凝固。 優化對策：將加熱區得曲綫斜率變為0.75℃--1℃/S（如下圖（6）所示----紅色部