炉温工艺设计曲线是电子制造领域中至关重要的一个环节,特别是在表面组装技术(SMT)的回流焊过程中。回流焊是一种通过加热使膏状焊料重新熔化,从而实现表面组装元器件与印制板焊盘之间电气和机械连接的焊接方法。它主要针对SMD(Surface Mount Device)元器件。
回流焊工艺的关键在于控制热气流,让焊剂在高温作用下进行物理反应,完成SMD的焊接。这个过程分为四个主要阶段:预热区、恒温区、回流区和冷却区。预热区用于逐渐升高温度,防止骤热对元器件造成损害;恒温区使焊膏中的助焊剂活化,准备进行焊接;回流区是焊料熔化的阶段,实现焊接;冷却区则快速降低温度,使焊点固化。
设定合格的炉温工艺曲线需要考虑多方面因素:
1. 温度分区的设定,包括各温区的温度数值和加热马达的温差,确保温度均匀稳定。
2. 链条和网带速度,这影响到PCB在炉内的停留时间和热量传递。
3. 锡膏的成分,不同的锡膏有不同的熔点和焊接特性,需要根据锡膏类型选择合适的炉温曲线。
4. PCB板的厚度、元件的大小和密度,这些因素影响热量的吸收和散失。
5. 加热区的数量、回流焊炉的长度以及加热区的有效长度和冷却特点,这些都直接影响温度曲线的形状和效果。
在设定炉温曲线时,需要考虑负载因子,即组装基板的长度与间隔的比例。不同的装载量会影响炉内的温度分布,负载因子越大,重复性控制越困难。此外,元件的热容量、炉内温度的非均匀性以及传送带的散热效应也需要纳入考虑。
初步炉温设定通常基于以下几个步骤:
1. 根据锡膏类型(有铅或无铅)和特性,如活性、熔点、合金粉末粒径等,来设定基本的炉温范围。
2. 考虑PCB板的厚度,这会影响焊接的温度需求。
3. 考虑PCB板材质和元器件的多样性,特别是特殊元件或大尺寸元件,调整回流区的温度。
4. 考虑炉子的加热效率,不同类型的炉子其加热效果会有所不同。
5. 通过实际测试和调整,确保所有关键点的温度都能满足焊接要求。
热电偶的安装和使用是监控炉温曲线的关键,必须正确连接并选择代表性的测试点,以准确反映PCB组件上的温度变化。热电偶的极性需与设备匹配,并且测试点应覆盖高、中、低温区域,确保整个PCB的温度控制在理想范围内。
炉温工艺设计曲线的设置是一个涉及多个变量的复杂过程,需要综合考虑设备特性、物料属性、元器件特性以及焊接工艺要求,通过实践和不断优化,才能确保生产出高质量的产品。