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在SMT生产线的末端,回流焊设备扮演着关键角色。目前常见的回流焊类型包括普通空气回流焊、氮气回流焊和真空回流焊。其核心目标是在不损坏元器件、避免过热的前提下,熔化焊料并加热相邻表面,实现可靠焊接。
回流焊的工艺过程通常可分为四个典型阶段,其中预热是第一步。
一、预热阶段
预热的主要任务是让整个电路板组件安全、稳定地升温至浸泡或回流温度。在这一阶段,焊膏中的溶剂得以挥发排出。为使溶剂充分排出、组件安全达到回流温度,预热时间通常控制在一定范围内。
二、浸泡阶段
浸泡阶段持续约60至120秒。在此阶段,焊膏中的挥发物进一步去除,焊剂被激活。焊剂成分开始在元件引脚和焊盘上还原氧化物,为后续焊接做准备。
需要注意的是,若温度过高,可能导致焊料飞溅、产生锡球,或引起焊膏氧化,进而影响焊盘与元件端子的连接;而温度过低,则可能导致焊剂活化不充分。
三、热平衡与回流阶段
在浸泡阶段结束、正式进入回流区之前,要求整个组件达到热平衡状态。采用浸泡温度曲线有助于减少不同尺寸组件之间的ΔT(温差),尤其当PCB组件尺寸较大时更为重要。此外,浸泡曲线也推荐用于减少面阵列封装类元件中的排气现象。
回流区,又称“高于液相线时间”或“回流时间”,是指焊料保持液态的时间段。在此期间,焊剂降低金属结合处的表面张力,促进冶金结合,使焊膏中的焊料粉末球融合成一体。若回流时间超出制造商推荐规格,可能导致焊剂过早活化或消耗,影响焊点质量。
四、冷却阶段
回流完成后,进入冷却区。冷却区的作用是对已加工完成的电路板进行逐渐降温,使焊点固化。适当的冷却有助于抑制过量金属间化合物的生成,并避免对元件造成热冲击。
冷却区的典型温度范围为30°C至100°C(86°F至212°F)。通常采用较快的冷却速率,以获得细晶粒结构,使焊点具备最佳的机械强度。与升温速率不同,降温速率(斜坡下降率)往往容易被忽视。虽然在某些温度区间内下降速率可能不那么关键,但任何元件的最大允许斜率都应同时适用于升温和降温过程。通常推荐的冷却速率为4°C/秒。
在分析回流焊工艺结果时,上述各阶段的关键参数均需纳入考量。

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