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炉温 曲线 教材 材料

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炉温曲线教材说课材料炉温曲线教材说课材料 Reflow OvenProfile CurveREFIOW形式 HEATER分佈 183o C170o CPreheating SoakingPeak CoolingPreheating Solvent evaporation溶劑揮發Soaking Flux reducesand Metaloxides助焊劑還原金屬氧化物Peak Solder ballsmelt wetting and wicking begin T1 T2 T3T1 T2 T3T1T3d T2Partial melting Peak temperatureand Reflowtimeshouldbe controlled焊接與回流焊溫度應被控制 The flowingability surface tension of solder High Good 錫膏的表面張力由變高 Void formation空洞構成 Component and or boarddamage零件或機板受損 N2concentration氮氣濃度Peak Zone 銲接區 當我們將液態的免洗助銲劑滴入液態的Rework錫槽內 您將發現助銲劑極速的去除錫面上的氧化物 同理可證在Reflow的狀態中 當松香和銲錫皆為液態時 銲錫性最 佳 去氧化物的效果最好 並產生介面合金層接合零件及銲點 各種錫膏的活性表現亦在此時獲得比較 Cooling Zone Cooling downspeed CoolDown 3 sec 1 5 sec isbest N2concentration 在討論溫度曲線之前 讓我們先討論一 下傳統的溫度曲線 馬鞍狀的溫度曲線 恆溫區在140 160O C之間 最早開始使用表面粘裝零件 SMT ponents 流焊組裝製程時SMT零件在PCB上的分佈密度並不高 而且 零件間的熱含量差異相當小 這種簡單的P C板結構容許應用 和緩 溫昇 無恆溫區 的溫度曲線 而不會有任何問題 由於業界對P C板輕溥短小的設計的改進 SMT零件的分佈密度愈趨 緊密 加速了高熱含量零件封裝體的應用 例如IC和QFP 因為各種不同大小零件間的熱含量增加 使得在使用傳統的遠紅線 far IR 流焊爐時 因為熱量分佈不均 再加上使用 和緩溫昇型 的溫 昇曲線 甚至於 馬鞍狀 恆溫型溫度曲線 很難在零件間達到 熱平衡 為了解決熱平衡不佳的問題 人們開始考慮使用汽相流焊製程 Vap or phasereflow process 但是因為急挺的熱量提升造成的零件裂開及墓碑效應 溶劑的毒性 CFC溶劑的禁用等問題 汽相流焊很快就不受歡迎了 後來研發的強迫空氣對流流焊製程 forced airconvection reflowprocess 因此比遠紅外線流焊的熱分佈均勻性好很多而大受 歡迎 錫膏Reflow的溫度曲線 現在我們來討論為甚麼 馬鞍型溫度曲線 被廣泛使用的理由 主要是因為透過強迫性對流流焊製程的協助 有恆溫區的加溫曲線可達到類似在汽相流焊製程中的最高流焊區極 上熱平衡分佈的結果 我們認為要達到最佳的產品產出率 在考慮如何決定流焊的溫度曲 線時 因此考慮各種不同零件的吸熱情況以及底材PCB的特性而不必 太在乎加熱製程中錫膏的表現 例如 當我們測量兩個不同零件 chip capacitor和B G A的焊接點溫度時 這兩個零件間最高點溫度差的 差異會最大 因為每一個零件熱含量不同 導致每個零件的溫升速 率不同 請注意 使用鞍狀流焊溫度曲線的目的在於確保得到良好的銲接點 品質 而不必掛感零件尺寸大小和熱含量多寡 廠商也已研發出特 殊的抗垂流劑 可確保即使在很陡的溫升段情況下仍可得到很好的 抗塌陷性 同時可以使用高沸點的溶劑來延長錫膏在鋼版上的使用 時間及粘滯時間 這種新抗垂流劑已經在KOKI SE4 M953i及SE4 M1000等系統上大量使用 新助焊劑組成的發展 己經成功地使銲錫膏愈來愈不受溫度曲線的 影響 並使得焊接製程的限制大大地減少 process window放寬很多 錫膏Reflow的溫度曲線 應用廠商建議的 和緩加 溫 或 鞍狀加溫 的溫度曲線 只要能確保流焊爐的熱量足夠讓 所有溶劑揮發 但是 廠商的建議是所應用的溫度曲線的決定必需 全盤考量PCB底材和零件的熱平衡以確保每個零件焊接點的品質 而 不必太考慮錫膏在流焊製程中的表現 事實上 許多工廠都在持續使用鞍狀溫度曲線而沒有任何焊錫問題 根據以往的經驗 如何設計鋼版開口尺寸對防止焊錫不良 例如邊 球和錫橋 會比改變溫度曲線來得更有實質上的效果 從焊錫膏的觀點來看 當溫度升高時 焊錫膏傾向如果第一段溫度 升太陡或助焊劑組成不適當時 焊錫膏傾向於變軟並且可能造成塌 陷 slumping 產生邊球 錫橋和其他焊接缺點 較慢的溫升 ramp up 段 會讓溶劑揮發時 松香及抗垂流劑變軟的速度較慢 有助於 減少solder beads 邊球 錫橋 bridging 和其他缺點 較陡的溫升段會造成錫 膏粘度較快速的下降 因此 廠商已經針對錫膏成份設計出較低沸 點的溶劑 使得大部份的溶劑在松香和其他固形物達到較化點之前 就已經揮發來減少造成slump和solder beads的機會 但是 可能因此使得錫膏在鋼版的應用時間和粘滯力 維持的時間縮短 錫膏Reflow的溫度曲線 三元晶相圖 黏度隨溫度 時間的變化圖END 内容仅供参考

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