如何實現無鉛再流焊溫度曲線的開發

      對于錫鉛合金，對于焊料的成分，整個行業是統一的--這種低熔點焊料的成分是63%的錫和37%的鉛，熔點為183℃。這種焊料的熔點和峰值溫度（220℃）的差別很大。雖然建議把整塊電路板的溫度維持在210℃至220℃之間，你可以成功地把溫度維持在190℃至225℃，而再流焊的結果仍然很好。這個情況就要發生變化。
　　實施無鉛法規的日期臨近。現在，SAC (Sn/Ag/Cu)焊料的熔點大約是220℃。有一些元件，例如鋁電解電容器，最高溫度不可以持續地高于230℃。
　　為了適應這些限制，無鉛裝配的峰值溫度應該維持在230℃和245℃之間，變化的幅度只有15℃，與錫鉛裝配工藝的35℃相比，下降了大約60%。如果熱容量大的大元件與較小、易受溫度影響的元件一起使用，工藝窗口就會進一步縮小。大元件的熱容量大，需要較高的峰值溫度，持續時間也需要較長，但較小的、對溫度敏感的元件則要求溫度較低，持續時間較短。由于工藝窗口縮小，要求對過程進行密切的管理，在整個電路板上溫度更加一致。裝配車間要做到這一點并不容易，尤其對于那些復雜的電路板，沒有充足的時間和力量來開發再流溫度曲線。
　　在生產過程中，焊接溫度曲線是一個重要的變量，它對產品成品率的影響十分顯著。傳送帶的速度和溫度是焊接溫度曲線的兩個變量。對于不同的產品和不同的助焊劑，焊接溫度曲線是不同的。為了把性能做到最好，不同的焊膏也需要用不同的溫度曲線。
　　在開發溫度曲線時，我們需要把電路板裝上。可以用給定的傳送帶速度開始，用熱電偶監測電路板上面一側的溫度。大多數新的再流焊接爐中都裝有熱電偶和軟件包來記錄溫度曲線。還買得到商用硬件和軟件包來簡化溫度曲線的開發工作。加熱曲線分為四個溫區。以下是設置這四個溫區的一些建議。
　　預熱區。在預熱區，溫度是30℃至175℃，元件供應商通常建議使用的升溫速度是每秒2℃至3℃，以避免對容易受溫度影響的元件（例如，陶瓷片狀電阻器）造成熱沖擊。這 這個建議太保守，因為同樣的電容器是用波峰焊，在焊接過程中，它們的預熱溫度大約是從120℃，溫度上升到焊錫槽中的260℃。溫度很快上升出現場珠的可能性會增大。但是，使用每秒5℃的速度是安全的。
　　保溫區。在這個溫區，電路板達到溫度均勻。在這個溫區，溫度上升速度緩慢，溫度從75℃上升到220℃，溫度曲線幾乎是平的。在保溫區溫度過高的后果是出現錫珠，焊場會濺出來，這是因為焊膏過分氧化而導致的結果。保溫區也起到焊膏的助焊劑活化區的作用。長時間保溫的目的是為了減少氣泡，尤其是對于球柵陣列（BGA）封裝器件。不使用保溫區，但把溫度平穩地從預熱區升高到峰值再流溫度，這也是一個普遍的做法。然而，當溫度逐步提高到峰值再流溫度時，出現空洞的可能性會增加。
　　再流區。在這個溫區，如果溫度太高，電路板有可能會燒傷或者燒焦。如果溫度太低，焊點會呈現灰暗和粒狀。這個溫區的峰值溫度，應該高到足以使助焊劑充分起作用，而且濕潤性很好。但它不應該高到導致元件或者電路板損壞、變色或者燒焦的程度。對于無鉛焊接，這個溫區的峰值溫度應該是230℃至245℃。液相線以上時間（TAL）應該是30秒到60秒。溫度高于焊料熔點或液相線的持續時間過長，會損壞易受溫度影響的元件。它也會導致金屬間的過度化合，使焊點變得很脆，降低焊點的抗疲勞能力。
　　冷卻區。再流之后焊點的冷卻速度也很重要。冷卻速度越快，焊料結晶粒度越小，抗疲勞能力越高，因此，冷卻速度應該越快越好。
　　達到所需要的時間、溫度，在所有四個溫區整塊電路板的溫度均勻，在5℃至10℃之內，對于開發一個再流溫度曲線而言，這是極為重要的。

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