紅外線“對流”回流焊通常用于商業(yè)大批量SMD元件的安裝工藝。回流焊工藝和烘箱類型的主要區(qū)別在于傳熱方法——輻射、傳導(dǎo)、對流和冷凝。
事實(shí)上,所有傳熱都用于現(xiàn)代回流焊爐。熱量從上方、下方或所有方向施加,具體取決于所使用的設(shè)備。在經(jīng)典的紅外線“輻射”回流焊爐中,幾個(gè)陶瓷加熱器通過輻射將熱量傳遞到組件上,在傳送帶上通過烤箱。限制是氧化和過熱的風(fēng)險(xiǎn)。
然而,使用風(fēng)扇來幫助通過對流提高傳輸效率,大大減少了這個(gè)問題。如今,回流焊爐被稱為“對流爐”,因?yàn)闊崃恐饕ㄟ^強(qiáng)制空氣循環(huán)傳遞;此外,氮?dú)膺€可用于幫助潤濕性。
回流焊可以分為四個(gè)主要階段——預(yù)熱、峰值上升、高于液相線的時(shí)間和下降時(shí)間。
第一個(gè)預(yù)熱階段允許激活焊膏助焊劑,以清潔和脫氧化PCB和組件的表面,以促進(jìn)良好的潤濕性。預(yù)熱對于盡可能均勻地提高PCB和組件的溫度也至關(guān)重要,以限制不同組件之間焊點(diǎn)水平的溫差。從組件的角度來看,預(yù)熱的重要功能是去除水分殘留物。
在溫度超過水沸騰溫度時(shí)的預(yù)熱時(shí)間對于提供足夠的時(shí)間釋放水分非常重要,即使是從深層結(jié)構(gòu)和緩慢移動的機(jī)構(gòu)中也是如此。另一方面,長時(shí)間暴露在較高溫度下可能會加速某些降解機(jī)制,并導(dǎo)致組件損壞。
焊膏在斜坡階段被激活。峰值溫度、高于一定溫度的時(shí)間(由焊膏熔點(diǎn)定義)和溫度梯度是其他關(guān)鍵的回流參數(shù),一方面保證可靠的焊接,另一方面可能會對組件產(chǎn)生一些(過度)應(yīng)力。
通常,峰值溫度設(shè)置在焊膏熔點(diǎn)以上約20-30°C,以提供足夠的余量,以便在實(shí)際條件下獲得良好的焊接特性,考慮實(shí)際的IR回流焊爐負(fù)載(空皮帶與滿載皮帶)、PCB布局、較大組件后面的溫度屏蔽、設(shè)置溫度變化性(中間烘箱與皮帶邊緣)、設(shè)定溫度穩(wěn)定性等。
還必須注意回流焊循環(huán)次數(shù)。J-STD-020 要求組件在安裝過程中必須承受兩個(gè)(兩個(gè) PCB 面)或三個(gè)回流焊(兩個(gè) PCB 面和返工)。然而,某些技術(shù)(如鋁電容器或薄膜電容器)可能無法實(shí)現(xiàn)此循環(huán)次數(shù),因此請始終檢查制造商的規(guī)格。
然而,對于許多組件來說,峰值溫度梯度可能是最關(guān)鍵的回流焊參數(shù)(有時(shí)甚至比峰值溫度本身更關(guān)鍵)。盡管存在正確的預(yù)熱區(qū)除水,但在峰值溫度上升期間,一些深層水分殘留物仍會迅速蒸發(fā)。
這可能會導(dǎo)致“爆裂”效應(yīng),隨后組件結(jié)構(gòu)/封裝中出現(xiàn)裂紋,從而導(dǎo)致迫在眉睫的參數(shù)化、災(zāi)難性短路/開路或?qū)φw組件壽命和環(huán)境穩(wěn)健性的影響。一般建議將峰值溫度梯度保持在 2.5°C/s 以下。
PCB和焊料在斜坡下降階段冷卻。一般建議采用自然降溫速率;使用強(qiáng)制冷卻時(shí)必須注意,因?yàn)槟承┙M件指定了最大冷卻溫度梯度(例如MLCC電容器)。
重要提示:某些組件(如 PET SMD 薄膜電容器)不能承受無鉛回流焊循環(huán)。