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如何控制回流焊和波峰焊的炉温曲线以确保焊接质量?

  • 发布时间: 2024-12-18

设备与工艺参数设定回流焊加热区温度设定:回流焊设备一般有多个加热区,如预热区、保温区、回流区和冷却区。在预热区,温度应逐步上升,升温斜率控制在 1 - 3℃/s。例如,对于一个有四个预热区的设备,可以将第一个预热区温度设置为 150℃,第二个为 170℃,第三个为 190℃,第四个为 210℃,这样可以使 PCB 板和元器件逐渐升温,避免温度突变对元器件造成热冲击。
        回流区峰值温度和时间:对于无铅焊接,回流区峰值温度通常设定在 235 - 245℃,液相线以上时间控制在 30 - 90s。这个温度和时间的设置要根据焊料的成分和元器件的要求来确定。例如,使用 SAC305 焊料时,将峰值温度设为 240℃左右,以确保焊料充分熔化并与元器件引脚和焊盘良好润湿。
冷却区降温斜率控制:冷却区的降温斜率一般希望控制在 - 1 - - 4℃/s。可以通过调节冷却风扇的转速来实现合适的降温速度。如果设备有风冷装置,将风扇转速设置为适当的值,使焊点在合适的速度下冷却,避免热应力过大导致焊点开裂。
         波峰焊预热温度和时间:波峰焊的预热是为了使 PCB 板和元器件预热,减少热冲击并激活助焊剂。预热温度一般在 80 - 150℃之间,时间为 60 - 120s。例如,对于厚度为 1.6mm 的 PCB 板,预热温度可设置为 120℃左右,时间为 90s 左右,这样可以使助焊剂充分发挥作用,去除焊接表面的氧化物。
锡炉温度设定:锡炉温度要根据焊料的熔点和焊接要求来确定。对于常用的无铅焊料(如 SAC305),锡炉温度一般设置在 250 - 260℃之间。这个温度能保证焊料处于良好的液态状态,便于在波峰与 PCB 板接触时形成良好的焊点。
炉温曲线监测与调整实时监测:使用炉温测试仪实时监测炉温曲线。在焊接过程开始前,将测试仪的热电偶探头放置在 PCB 板的关键位置,如元器件密集区、大型元器件引脚处、PCB 板边缘等。在焊接过程中,通过测试仪的软件实时查看温度曲线的变化情况。如果发现温度曲线与设定的理想曲线有偏差,如升温过快、峰值温度过高或过低等情况,及时停止焊接过程进行调整。
         定期校准:定期对回流焊和波峰焊设备的温度传感器和控制器进行校准,确保温度测量和控制的准确性。一般建议每 3 - 6 个月校准一次。校准可以使用专业的温度校准设备,将校准设备的探头与炉内的温度传感器同时放置在一个恒温环境中,对比两者的测量结果,对炉内温度传感器进行调整,使其测量误差在允许范围内。
工艺优化调整:根据监测到的炉温曲线和焊接质量反馈,对工艺参数进行优化调整。例如,如果发现回流焊后出现较多虚焊现象,且炉温曲线显示液相线以上时间过短,可以适当提高回流区的温度或者降低传送带速度,延长液相线以上时间。如果波峰焊后有焊料桥接问题,可能是锡炉温度过高或者传送带速度过慢导致焊料流淌过多,可以适当降低锡炉温度或者加快传送带速度来改善。
           PCB 设计与元器件选型考虑PCB 设计:在 PCB 设计阶段,要考虑元器件的布局对焊接温度的影响。将对温度敏感的元器件放置在温度相对较低的区域,避免其受到过高的热应力。例如,将热敏电阻等元器件放置在远离回流焊的回流区和波峰焊的锡炉波峰直接冲击的位置。同时,合理设计 PCB 的布线和焊盘尺寸,保证热量能够均匀分布。例如,适当增加大面积接地焊盘的热释放通道,避免局部过热。
          元器件选型:选择能够承受焊接温度的元器件。查看元器件的规格说明书,确保其最高耐受温度高于回流焊和波峰焊过程中的峰值温度。例如,对于一些高精度的模拟芯片,要选择能够承受 260℃以上峰值温度的型号,以防止在焊接过程中损坏。并且,尽量选择封装形式有利于热量散发的元器件,如采用散热片封装的功率器件,在焊接过程中能够更好地应对热环境。

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