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    通過回流爐的溫度曲線圖你能看出哪些異常

    發布時間:2019-11-22 瀏覽:次 責任編輯:色多多网站

    色多多污版下载是SMT生產中重要的工藝環節,它是一種自動群焊過程,成千上萬個焊點在短短幾分鍾內一次完成,其焊接質量的優劣直接影響到產品的質量和可靠性,對於數字化的電子產品,產品的質量幾乎就是焊接的質量。做好色多多污版下载接,人們都知道關鍵是設定回流爐的爐溫曲線,有關回流爐的爐溫曲線,許多專業文童中均有報導,但麵對一台新的回流爐,如何盡快設定回流爐溫度曲線呢?這就需要色多多网站首先對所使用的錫膏中金屬成分與焙點、活性溫度等特性有一個全麵了解,對回流爐的結構,包括加熱溫區的數量、熱風係統、加熱器的尺寸及其控溫精度、加熱區的有效長度、冷卻區特點、傳送係統等應有一個全麵認識,以及對焊接對象一表麵貼裝組件( SMA )尺寸、組件大小及其分布做到心中有數,不難看出,色多多污版下载是SMT工藝中複雜而又關鍵的一環,它涉及到材料、設備、熱傳導、焊接等方麵的知識。

    本文將從分析典型的焊接溫度曲線入手,較為詳細地介紹如何正確設定回流爐溫度曲線,並實際介紹 BGA 以及雙麵色多多污版下载的溫度曲線的設定。

    理想的溫度曲線

    圖 1 是中溫錫膏( Sn63 / Sn62 )理想的紅外回流溫度曲線,它反映了 SMA 通過回流爐時, PCB 上某一點的溫度隨時間變化的曲線,它能直觀反映出該點在整個焊接過程中的溫度變化,為獲得最佳焊接效果提供了科學的依據,從事 SMT焊接的工程色多多视频在线人員,應對理想的溫度曲線有一個基本的認識,該曲線由四個區間組成,即預熱區、保溫區/活性區、回流區、冷卻區,前三個階段為加熱區,最後一階段為冷卻區,大部分焊錫膏都能用這四個溫區成功實現色多多污版下载。故紅外回流爐均設有 4 - 5 個溫度,以適應焊接的需要。

    為了加深對理想的溫度曲線的認識,現將各區的溫度、停留時間以及焊錫膏在各區的變化情況,介紹如下: 

    1 、預熱區

    預熱區通常指由室溫升至 150 ℃ 左右的區域。在這個區域, SMA 平穩升溫,在預熱區,焊膏中的部分溶劑能夠及時揮發,元器件特別是 Ic 器件緩緩升溫,以適應以後的高溫。但 SMA 表麵由於元器件大小不一,其溫度有不均勻現象,在預熱區升溫的速率通常控製在 1.5 ℃ -3 ℃/ sec。若升溫太快,由於熱應力的作用,導致陶瓷電容的細微裂紋、 PCB 變形、 IC 芯片損壞,同時錫膏中溶劑揮發太快,導致飛珠的發生。爐子的預熱區一般占加熱信道長度的 1 / 4 - 1 / 3 ,其停留時間計算如下:設色多多污视频软件下载大全溫度為 25 ℃ ,若升溫速率按 3 ℃/sec 。計算則( 150 一 25 ) / 3 即為 42 sec ,若升溫速率按 1. 5 ℃/ sec 。計算則( 150 一 25 ) / 1 . 5 即為 85sec。通常根據組件大小差異程度調整時間以調控升溫速率在 2 ℃ / sec。以下為最佳。

    2 、保溫區/活性區

    保溫區又稱活性區,在保溫區溫度通常維持在 150 ℃ 士 10 ℃ 的區域,此時錫膏處於熔化前夕,焊膏中的揮發物進一步被去除,活化劑開始激活,並有效地去除焊接表麵的氧化物, SMA 表麵溫度受熱風對流的影響,不同大小、不同質地的元器件溫度能保持均勻,板麵溫度差 △T 接近最小值,曲線形態接近水平狀,它也是評估回流爐工藝性的一個窗口,選擇能維持平坦活性溫度曲線的爐子將提高 sMA 的焊接效果,特別是防止立碑缺陷的產生。通常保溫區在爐子的二、三區之間,維持時間約 6 0-120s,若時間過長也會導致錫膏氧化問題,以致焊接後飛珠增多。

    3 、回流區

    回流區的溫度最高, SMA 進入該區後迅速升溫,並超出錫膏熔點約 30 ℃ 一 40 ℃ ,即板麵溫度瞬時達到 215 ℃ 一 225 ℃ (此溫度又稱之為峰值溫度),時間約為 5 一 10sec ,在回流區焊膏很快熔化,並迅速潤濕焊盤,隨看溫度的進一步提高,焊料表麵張力降低,焊料爬至組件引腳的一定高度,形成一個彎月麵。從微觀上看,此時焊料中的錫與焊盤中的銅或金由於擴散作用而形成金屬間化合物,以錫銅合金為例,當錫膏熔化後,並迅速潤濕銅層,錫原子與銅原子在其界麵上互相滲透初期 Sn - - Cu 合金的結構為 Cu6Sn5 ,其厚度為 1 一 3μ , 若時間過長、溫度過高時, Cu原子進一步滲透到Cu6Sn5 中,其局部組織將由 Cu6Sn5 轉變為 Cu3Sn 合金,前者合金焊接強度高,導電性能好,而後者則呈脆性,焊接強度低、導電性能差, SMA 在回流區停留時間過長鼓溫度超高會造成 PCB 板麵發黃、起泡、以致元器件損壞。 SMA在理想的溫度下回流, PCB色質保持原貌,焊點光亮。在回流區,錫膏熔化後產生的表麵張力能適度校準由貼片過程中引起的元器件引腳偏移,但也會由於焊盤設計不正確引起多種焊接缺陷,如立碑、橋聯等。回流區的升溫速率控製在 2.5 -3 ℃/sec ,一般應在 25sec一 30sec 內達到峰值溫度。

    4 、冷卻區

    SMA 運行到冷卻區後,焊點迅速降溫,焊料凝固。焊點迅速冷卻可使焊料晶格細化,結合強度提高,焊點光亮,表麵連續呈彎月麵狀。通常冷卻的方法是在回流爐出口處安裝風扇,強行冷卻。新型的回流爐則設有冷卻區,並采用水冷載風冷。理想的冷卻曲線同回流區升溫曲線呈鏡麵對稱分布。在大生產中,每個產品的實際工作曲線,應根據 SMA 大小、組件的多少及品種反複調節才能獲得,從時間上看,整個回流時間為 175sec 一 295sec即 3 分鍾-5分鍾左右,(不包括進入第一溫區前的時間)。

    溫度曲線的設定

    1 、測試工具:在開始測定溫度曲線之前,需要有溫度測試儀,以及與之相配合的熱電偶,高溫焊錫絲、高溫膠帶以及待測的 SMA ,當然有的回流爐自身帶有溫度測試儀,(設在爐體內),但因附帶的熱電偶較長,使用不方便,不如專用溫度測試記錄儀方便。特別這類測試儀所用的小直徑熱電偶,熱量小、響應快、得到的結果精確。

     2 、熱電偶的位置與固定熱電偶的焊接位置也是一個應認真考慮的問題,其原則是對熱容量大的組件焊盤處別忘了放置熱電偶,見圖 2 ,此外對熱敏感組件的外殼, PCB 上空檔處也應放置熱電偶,以觀察板麵溫度分布狀況。

    將熱電偶固定在PCB上最好的方法是采用高溫焊料(Sn96Ag4)焊接在所需測量溫度的地方,此外還可用高溫膠帶固定,但效果沒有直接焊接的效果好。總之根據SMA大小咲及複雜減度設有3個或更多的電偶。電偶數量越多,其對了解SMA板麵的受熱情況越全麵。

    3、 錫膏性能

    對於所使用錫膏的性能參數也是必須考慮的因素之一,首先是考慮到其合金的熔點,即回流區溫度應高於合金熔點的30-40℃。其次應考慮錫膏的活性溫度歎及持續的時間,有條件時應與錫膏供應商了解,也可以參考供應商提供的溫度曲線。

    4、 爐子的結構

    對於首次使用的回流爐,應首先考察一下爐子的結構。看一看有幾個溫區,有幾塊發熱體,是否獨立控溫。熱電偶放墨在何處。熱風的形成與特點,是否構成溫區內循環,風速是否可調節。每個加熱區的長度以及加熱溫區的總長度。目前使用的紅外回流爐,一般有四個溫區,每個加熱區有上下獨立發熱體。熱風循環係統各不相同,但基本上能保持各溫區獨立循環。通常第一溫區為預熱區,第二、三溫區為保溫區,第四溫區為回流區,冷卻溫區為爐外強製冷風,近幾年來也出現將冷卻區設在爐內,並采用水冷卻係統。當然這類爐子其溫區相應增多,以至出現八溫區以上的回流爐。隨著溫區的増多,其溫度曲線的輪廓與爐子的溫度設蚤將更加接近,這將會方便於爐溫的調節。但隨著爐子溫區増多,在生產能力増加的同時其能耗増大、費用增多。

    5、 爐子的帶速

    設定溫度曲線的第一個考慮的參數是傳輸帶的速度設定,故應首先測量爐子的加熱區總長度,再根據所加工的SMA尺寸大小、元器件多少以及元器件大小或熱容量的大小決定SMA在抑熱區所運行的時間。正如前節所說,理想爐溫曲線所需的焊接時間約為3-5分鍾,因此不難看出有了加熱區的長度,以及所需時間,就可以方便地計算出回流爐運行速度。

    各區溫度設定:

    接下來必須設定各個區的溫度,通常回流爐儀表顯示的溫度僅代表各加熱器內熱電偶所處位置的溫度,並不等於SMA經過該溫區時其扳麵上的溫度。如果,熱電偶越靠近加熱源,顯示溫度會明顯高於相應的區間溫度,熱電偶越靠近PCB的運行信道,顯示溫度將越能反應區間溫度,因此可打開回流爐上蓋了解熱電偶所設定的位墨。當然也可以用一塊試驗板進行模擬測驗,找出PCB上溫度與表溫設定的關係,通過幾次反複試驗,最終可以找出規律。當速度與溫度確定後,再適當調節其它參數如冷卻風扇速度,強製空氣或N2流量,並可以正式使用所加工的SNA進行測試,並根據實測的結果與理論溫度曲線相比較或與錫膏供應商提供的曲線相比較。並結合色多多污视频软件下载大全溫度、回流峰值溫度、焊接效果、以及生產能力適當的協調。最後將爐子的參數記錄或儲存以備後用。雖然這個過程開始較慢和費力,但最終可以以此為依據取得熟練設定爐溫曲線的能力。

    兩種典型的溫度曲線設定

    1、BGA焊接溫度的設定

    BGA是近幾年使用較多的封裝器件,由於它的引腳均處於封裝體的下方,因為焊點間距較大(1.27mm)焊接後不易出現橋連缺陷,但也帶來一些新問題,即焊點易出現空洞或氣泡,而在QFP或PLCC器件的焊接中,這類缺陷相對的要少得多。就其原因來說這與BGA焊點在其下方陰影效應大有關。故會出現實際焊接溫度比其它元器件焊接溫度要低的現狀,此時錫膏中滾劑得不到有效的揮發,包裏在焊料中。圖3為實際測量到的BGA器件焊接溫度。圖中,第一根溫度曲線為BGA外側,第二根溫度曲線為BGA焊盤上,它是通過在PCB上開一小槽,並將熱電偶伸入其中,兩溫度上升為同步上升,但第二根溫度曲線顯示出的溫度要低8℃左右,這是BGA體積較大,其熱容量也較大的緣故,故反映出組件體內的溫度要低,這就告訴色多多网站,盡管熱電偶放在BGA體的外側仍不能如實地反映出BGA焊點處的溫度。因此實際工作中應盡可能地將熱電偶伸入到BGA體下方,並調節BGA的焊接溫度使它與其它組件溫度相兼容。

    2、雙麵板焊接溫度的淞

    早期對雙麵板色多多污版下载接時,通常要求設計人員將器件放在PCB的一側,而將阻容組件放在另一側,其目的是防止第二麵焊接時組件在二次高溫時會脫落。但隨著布線密度的増大或SMA功能的増多,PCB雙麵布有器件的產品越來越多,這就要求色多多网站在調節爐溫曲線時,不僅在焊接麵設定熱電偶而且在反麵也應設定熱電偶,並做到在焊接麵的溫度曲線符合要求的同時,SMA反麵的溫度最高值不應超過錫膏熔化溫度(17913),見圖4

    從圖中看出當焊接麵的溫度達到2i5匕時反麵最高溫度僅為165匕,未達到焊膏熔化溫度。此時SMA反麵即使有大的元器件,也不會出現脫落現象。

    常見有缺陷的溫度曲線

    下列溫度曲線是設定時常見的缺陷:

    1、活性區溫度梯度過大

    立碑是片式組件常見的焊接缺陷,引起的原因是由於組件焊盤上的錫膏熔化時潤濕力不平衡,導致組件兩端的力距不平衡故易引起組件立碑。引起立碑的原因有多方麵,其中兩焊盤上的溫度不一致是其原因之一。圖5所示的溫度曲線表明活性區溫度梯度過大,這意味著PCB板麵溫度差過大,特別是靠近大器件四周的阻容組件兩端溫度受熱不平衡,錫膏熔化時間有一個延遲故易引起立碑缺陷。解決的方法是調整活性區的溫度。

    2、活性區溫度過低

    圖6所示的溫度曲線表明,活性區溫度過低,此時易引起錫膏中滾劑得不到充分揮發,當到回流區時錫膏中滾劑受高溫易引起激烈揮發,其結果會導致飛珠的形成。

    3、回流區溫度過高或過低

    圖7中曲線1所不的溫度曲線表明回流溫度過咼,易造成PCB以及兀器件損傷,應降低回流區溫度,而曲線2所示的溫度表明回流溫度過低。此時焊料雖已熔化,但流動性差。焊料不能充分潤濕,故易引起虛焊或冷焊。

    4、熱電耦出故障

    圖8所示溫度曲線,曲線出現明顯抖動,曲線如鋸齒狀,這通常是由於用來測試溫度的熱電耦出現故障。

    綜上所述,麵對首次使用的回流爐,當測試溫度曲線時,應對回流爐的結構、錫膏性能、SNA的大小及元器件的分布等全麵了解。首先設定帶速,然後調節溫度,並與理想溫度曲線比較,反複調節,就能得到實際產品所需要的溫度曲線和満意的焊接效果。

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