无铅回流焊特点作用

来源: 安徽广晟德 人气:677 发表时间:2022/05/13 14:15:31

无铅回流焊作用和一般回流焊作用差不多的,它是把无铅电子产品的贴片元件安装好的线路板送人无铅回流焊炉膛内经过高温把用来焊接贴片元件的锡膏经过高温热风形成回流温度变化的工艺熔融让贴片元件与线路板上的焊盘结合然后冷却在一起。没有无铅回流焊设备smt工艺就不可能完成让无铅电子元件和线路板的焊接工作。不过无铅回流焊是焊接无铅产品的,锡膏里面没有铅的成分,无铅回流焊接时温度比有铅回流焊接高。

L8八温区无铅回流焊炉.jpg

无铅回流焊

 

 

一、无铅回流焊接工艺作用对比

 

有铅回流焊接焊料合金熔点低,焊接温度低,对电子产品的热损坏少;有铅焊料合金润湿角小,可焊性好,产品焊点“假焊”的可能性小;焊料合金的韧性好,形成的焊点抗震动性能好于无铅回流焊点。

 

 

无铅回流焊接工艺从目前的研究结果中摸索有可替代合金的熔点温度都高于现有的锡铅合金。例如从目前较可能被业界广泛接受的“锡——银——铜”合金看来,起熔点是217℃,这将在焊接工艺中造成工艺窗口的大大缩小。理论上工艺窗口的缩小为从锡铅焊料的37℃降到23℃。实际上,工艺窗口的缩小远比理论值大。因为在实际工作中我们的测温法喊有一定的不准确性,加上DFM的限制,以及要很好地照顾到焊点“外观”等,回流焊接工艺窗口其实只有约14℃。    

     

不只是无铅回流焊接工艺窗口的缩小给工艺人员带来巨大的挑战,焊接温度的提高也使得焊接工艺更加困难。其中一项就是高温焊接过程中的氧化现象。我们都知道,氧化层会使焊接困难、润湿不良以及造成虚焊。氧化程度除了器件来料本身要有足够的控制外,拥护的库存条件和时间、加工前的处理(例如除湿烘烤)以及焊接中预热(或恒温)阶段所承受的热能(温度和时间)等都是决定因素。

无铅回流焊温度曲线.jpg

无铅回流焊温度曲线

 

二、无铅回流焊设备作用特点

 

无铅回流焊设备要用密封和排风性能好的大型热风回流焊设备,无铅回流焊设备要具有以下作用特点

(1) 焊接区温度相对提高10℃左右;

(2) 预热区升温速率要低0.7~1.5℃/s;

(3) 保温区时间要短20~30s;

(4) 保温区温度最大提高10℃左右;

(5) 焊接高温区时间较短。

为此, 针对无铅回流焊技术要求, 对无铅回流焊设备提出了以下要求:

(1) 应增加焊接设备的温区, 以应对预热区慢速升温的要求;

(2) 保温区的温控应保证电路板进入焊接区达到所需的预备温度;

(3) 焊接区温控工艺窗口缩短, 要求温控系统具有优良快速的温度动态响应特性;

(4) 采用氮气保护、热风循环、上下红外加热的功能;

(5) 横向温度不均匀度小于1℃。

 

三、无铅回流焊各温区段的作用

 

1:无铅回流焊预热段的目的和作用

目的是把贴好元件PCB板加热到120-150℃左右,在这个温度下PCB板的水分可以得到充分蒸发,并同时可以消除PCB板内部的应力和部分残留气体,为加热段做提前加热。预热段的时间一般控制在1-5分钟。具体的情况看板的大小和元器件的多少而定。

 

2:无铅回流焊加热段的目的和作用

通过预热段处理后的PCB板,要在加热段的过程中激活锡浆中的助焊剂,并在助焊剂的作用下去除锡浆里面和元器件表面的氧化物。为焊接过程做好准备。在这一阶段中Sn95%-Ag3%-Cu2%锡-银-铜配方贵金属无铅合金钎料的温度通常设置在180-230℃之间。时间控制在1-3分钟。目的是助焊剂能够充分激活,并能很好地去除焊盘和钎料氧化物。在以下的溶点温度低于160℃以下的低温钎料配方中Sn42%-Bi58%锡-铋配方的低温无铅钎料,Sn48%-In52%锡-铟配方无铅低温钎料,可以把加热段的温度设置在120-180左右。时间控制在1-3分钟。高温的无铅合金钎料一般设置在220-250℃之间。如果你手头上有所用钎料和锡浆资料的话,加热段的温度可以设置在低于锡浆的溶化温度点的10℃左右为最佳。

 

3:无铅回流焊焊接段的目的和作用

焊接段的主要目的是完成SMT的焊接过程,由于此阶段是在整个回焊过程中的最高温段,极容易损伤达不到温度要求的元器件。此过程也是一个回焊的完善过程,焊锡的物理和化学的变化量最大,溶化的焊锡极容易在高温的空气中氧化。此阶段一般是根据锡浆资料提供的溶化温度高30-50℃左右。我们一般把它分为低温钎料(150-180℃)、中温钎料(190-220℃)、高温钎料(230-260℃)。现在普遍使用的无铅钎料为高温钎料,低温钎料一般为贵金属的无铅钎料和特殊要求的低温有铅焊料,在通用的电子产品中比较少见,多用于特殊要求的电子设备上。此阶段的

时间一般是根据下面的几个要求进行设定。焊锡在高温熔化后显示为液态,所有的SMT元件会浮在液态焊锡的表面,在助焊剂和液态表面张力的作用下,浮动的元器件会移到焊盘的中心,会有自动归正的作用。另外在助焊剂的湿润下焊锡会和预案件的表面金属形成合金层。渗透到元件结构组织里面,形成理想的钎焊结构,时间一般设在10-30s左右,大面积和有较大元件遮阴面的PCB板应设置较长的时间;小面积的少零件的PCB板一般设置时间较短就可以了。为了保证回焊质量尽可能地缩短这个阶段的时间,这样有利于保护元器件。

 

4:无铅回流焊保温段的目的和作用

保温段的作用是让高温液态焊锡凝固成固态的焊接点,凝固质量的好坏直接影响到焊锡的晶体结构和机械性能,太快的凝固时间会使焊锡形成结晶粗糙,焊点不光洁,机械物理性能下降。在高温和机械的冲击下焊接点容易开裂失去机械连接和电气连接作用,产品的耐久性降低。我们采用的是停止加热,用余温保温一短时间。让焊锡在温度缓慢下降过程中凝固并结晶良好,这个温度点一般设置在比焊锡溶点低10-20℃左右,利用自然降温时间的设置,下降到这个温度点后就可以进入冷却段。

 

5:无铅回流焊冷却段的目的和作用

冷却段的作用比较简单,通常是冷却到不会烫人的温度就可以了。但为了加快操作流程,也可以下降到150℃

以下时结束该过程。但取出焊好的PCB板时,要用工具或用手带、耐温手套取出以防烫伤。