[求助]SMT炉子曲线分析和生产过程中制程不良原因与分析 [复制链接]

你想说神马？楼主

主要分析炉子四段作用与讲解

可以

不是很清楚

1. 预热区(A-B):
此温区的升温速率通常控制在1℃-3℃秒之间,其目的是让元件缓慢升温,特别针对大尺寸的PWA及异型元件,如电源板上常用的陶瓷变压器及LCD 主板上208PIN等大IC,减少大小元器件之间的温差, 防止锡膏飞溅及元件的受热冲击,为后续的焊接做好铺垫的作用,对PCB 变形、元件内裂等有帮助;升温速率过快的后果也就不言而喻了!

2. 活性区(B-C):
        此温区的锡膏运行动作:充分发挥锡膏内的溶剂,保型剂继续维持作用,助焊剂达到一定温度便开始工作; 为的是最终达到一个好的焊点，所以被焊物必须要有一个完全无氧化层的表面，但金属一旦曝露于空气中会生成氧化层，此时必须依赖助焊剂与氧化层起化学作用，当助焊剂清除氧化层之后，干净的被焊物表面，才可与焊锡结合;
此温区的温度变易较大,如有铅(120℃-160℃),无铅(150℃-190℃),时间基本在60-120秒之间.此段温度需视不同产品的特性而进行调解,原则上有铅不超过170℃,无铅不超过200℃.如炉后BGA 气泡较多的情况可以将此区的温度和时间调为上线,又如炉后残留较多可将此区温度的时间稍加长,常规无特殊元件者可以取中间值即可.总之此区的温度调解对产品的焊接影响极易看出,所以要以最终的结果来决定.
此温区平台的选择:其并非在炉温曲线上截取一断,而是你所选平台两端转折点的温度及时间.

        注意点:RSS型温度曲线的保温区如果调解不当可能会过早地破坏锡膏的活性剂，造成后续焊接时不充分的湿润,
        



3. 预熔解区(C-D):
        为何要解释此区?因为此段常为人所不重视,但他对产品的焊接质量却至关重要.此区的升温率建议控制在1℃-2℃/秒之间,时间10-20秒左右.如果时间长即为加长活性区的时间,加速助焊剂的挥发之至回流区时锡膏干化,活性不够,BGA 锡球氧化,易造成虚焊、空洞、短路等不良.因为当温度高于(有铅160℃,无铅190℃)时锡膏几乎临界熔点,这时锡膏内的溶剂开始强烈反应:挥发、化学反应、凝结.如保型剂失去作用:锡膏坍塌,易短路;但如果升温太快, 表面张力增大同样会造成立碑等不良.

4. 回流区(D-E):
        关键的焊接区. 进入回流区锡膏快速熔解，并润湿焊盘，随着温度的提高，表面张力降低，锡膏爬升到元件脚的一定高度,形成焊点.普通元件最高温只要高于熔点(183℃:Sn63/Pb37、217℃:SAC305)30℃左右即可,时间60秒左右,当然还要视PCB 的厚度、大小,元件的多少而定.但对于BGA QFN 208PIN 等大IC 时则要看产品的良率而定,此时如果想调解温度来提高产品的品质而把温度调高1℃ 2℃ 效果不会明显,5℃以上才会真正体现他的作用,当然焊接时间的作用也不容忽视.

5. 冷却区:
        目前冷却区的降温率普遍在1℃-3℃/秒之间.降温太慢焊点强度降低,降温太快易造成焊点内裂、元件翘曲等不良.

楼上基本介绍的很详细了。补充一点点，就是预热区还有一个作用是使锡膏的载体溶剂挥发。此类溶剂的沸点一般在130-150，如果在150以前没有挥发完，它沸腾的时候导致锡膏溅开而产生锡珠。

个人理解
简单归纳;
预热区：是从室温到150左右，FLUX活性较强，挥发的过程，斜率是有要求的一般1℃-3℃秒（一个提高门槛温度）。
恒温区;经过此阶段使PCB方方面面，各个角落的的温度值达到统一一样的温度。
回流区：就是关键的焊接，无铅熔点为217度，斜率一般为1℃-2.5℃秒。
冷却区：锡膏主要目的还是起焊接的，经过回流后，材料和PCB PAD之间形成一层合金，大家应该知道，冷却的快慢会影响到合金的焊接强度，一般-5℃--1℃秒。（高温和室温的衔接区啦）

7楼的观点精辟！

曲线分析:


63/37锡膏熔点183℃某种PCB的焊接曲线
100-150℃
   由于RMA锡膏采用高温气化有机酸,在100-150℃的温度作用下它会发挥去除氧化湿润金属表面的能力,它会在150度后气化一部分有机酸所以必须在150度前要设置充足的时间利用它,曲线很快升过150℃会使有机酸没有充分发挥它的能力就气化减弱了锡膏实际的活力.温度上升太慢又使它没有获得足够的热能而不能发挥作用.由于金属表面涂层不同100-150℃时间段60-140秒就有足够的时间来发挥它的作用,同时也能使元件及PCB板有合理的预热过程..时间不够会造成焊盘扩散不良.
150-183℃
   这个时间段是元件及PCB板充分预热为焊点的焊接扩散打好基础,这个阶段在200℃气化的有机酸会继续消除氧化层湿润金属表面,更重要的是要保证PCB板与元件整体能平稳升温到锡熔点前的温度,过快会造成PCB板上的元件温度不统一产生元件立起和小间距多PIN IC爬升不良,对锡的扩散极为不利.板的情况不同50-80秒的时间几乎能保证PCB板及元件都能温升到锡熔点前的温度,因而能有效的避免元件立起、空焊、爬升不良等问题.
183-200℃
  这个温区是焊锡熔化的关键,高温气化有机酸在200℃会全部气化必须在气化前发挥它的重要作用(活性),通常要在很短的时间内获得足够的能量才能使锡有良好的焊接扩散,约90%的扩散是在这个时候完成的,需要在很短的时间完成从183升到200℃的温度,才能使锡获得良好扩散充足的能量即热能.有的设备可在很短的时间完成,通常在15秒内为好,太慢会失去拉正元件的自然特性及焊点的平滑.
200-225℃(有的用户设置到230℃)
这个温区是由松香在高温作用下进一步推动锡的爬升和扩散,也能使助焊剂中的挥发物进一步挥发.温度过高时间过长会引起焊点变色,电路板上的白色印字、松香氧化变黄及松香气泡影响外观通常25-35秒.由于有些元件率先无铅化了曲线爬升到230℃也不无道理.
225-183℃
这个温区为冷却温区通常在25-35秒内完成,对焊点、元件和PCB板都会安全的降温,时间过长也同样会引起焊点变色,电路板上的白色印字及松香氧化变黄影响外观.

   4-2BGA焊接曲线:

                  某种BGA PCB板的实际焊接曲线

为了更好的解决BGA的焊接可靠性必须考虑BGA的升温问题,上面曲线是在150-183℃设置了适合BGA升温的凸起曲线,这样可以在最短的时间内做到BGA与其它元件共同升温到熔点前的温度有效的避免BGA的空焊,而不必为了此目的过分延长150-183℃的时间,能最大发挥锡膏的焊接活力有效的保证其它元件的焊接问题.
  
4-4     多层PCB的曲线:
  
      从曲线中看出100-150℃的时间有所增加,原因是为了使多层板的内部有可靠平稳升温的条件,时间的长短是与PCB的层数有关的层数多时间就要延长.通常在100-140秒之间.