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无铅回流焊炉温曲线测试规范

发布时间：2015-04-17  浏览次数：5626

无铅回流焊炉温曲线测试规范
1．目的
本规范规定了炉温曲线的测试周期、测试方法等，以通过定期的、正确的炉温曲线测试确定最佳的曲线参数，最终保证PCB装配的最佳、稳定的质量，提高生产效率和产品直通率。
2．定义
2.1回流曲线
在使用焊膏工艺方式中，通过固定在PCB表面的热电偶及数据采集器测试出PCB在回流焊炉中时间与温度的可视数据集合，根据焊膏供应商推荐的曲线，对不同产品通过适当调整温度设置及传输链的速度所得到的最佳的一组炉温设置参数。
2.2固化曲线
在使用点胶或印胶工艺方式中，通过固定在PCB表面的热电偶及数据采集器测试出PCB在固化炉中时间与温度的可视数据集合，根据焊膏供应商推荐的曲线，对不同产品通过适当调整温度设置及传输链的速度所得到的最佳的一组炉温设置参数。
2.3基本产品
指在一个产品系列中作为基本型的产品，该系列的其它产品都在此基础上进行贴装状态更改或对印制板进行少量的改版，一般情况下一个产品系列同一功能的印制板其图号仅在版本号上进行区分，如“***-1”与“***-2”或“***V1.1”与“***V1.2”等。
2.4派生产品
指由于设计贴装状态更改、或印制板在原有基础上进行少量的改版所生成的其所改动的CHIP类器件数量未超过50只、同时没有对外形尺寸大于□20mm×20mm的IC器件（不包括BGA、CSP等特殊封装的器件）的数量进行调整的产品。
2.5全新产品
指产品公司全新开发、设计贴装状态更改或印制板在原有基础上改版时所生成的其所改动的CHIP类器件数量超过50只、或对外形尺寸大于□20mm×20mm的IC器件的数量进行调整的产品。凡状态更改中增加或减少了BGA、CSP等特殊封装的器件的产品均视为全新产品。
2.6测试样板
指用来测试炉温的实装板，该板必须贴装有与用来测试的生产状态基本一致的元器件。
3．职责
4．炉温测试管理
4.1炉温测试周期：原则上工程师根据当月所生产的产品应每月测试一次，将测试结果记录在“炉温参数设置登记表”上，并将炉温曲线打印存档。
4.2原则上全新产品必须经过炉温测试，确定准确的炉温设置参数，但对批量小于100套的全新工程师可以根据原有的相似产品根据观察实物的焊接效果进行自行调整。
4.3全新产品在炉温测试时应领取新的测试样板，派生产品可采用原基本产品的测试样板进行炉温测试，以针对不同的产品及状态设置相应准确的炉温参数。
5．测试准备
5.1炉温测试使用DataPaq炉温测试仪，热电偶使用K型。
5.2选择测温点。
热电偶应该安装在能代表PCB板上最热与最冷的连接点上(引脚到焊盘的连接点上)，以及热敏感器件和其它高质量器件上，以保证其被足够地加热，一般测温点至少在三点及以上。测温点按以
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下原则选择：
1) 耐热性差的热敏感器件；
2) 所贴装IC器件中的BGA、CSP、较大质量的QFP或PLCC器件
3) 部品贴装密度高的区域或有大面积敷铜（接地）的区域
4) PCB表面温度最高的区域（如贴装密度低的区域、PCB边缘区域、低质量的CHIP类器件等）
5.3热电偶的固定方法。热电偶固定的有以下四种方法:
5.3.1使用高温焊锡，如银/锡合金，这个方法通常用于可以为作曲线和检验工艺而牺牲一块专门的参考板的运作，如图1所示。应该注意的是保证最小的锡量，以避免影响曲线，如图2所示。
5.3.2开普顿(Kapton)或铝胶带,或者称为高温胶纸，它是最容易使用，但最不可靠的固定方法。使用胶带作温度曲线时测温线不可过度弯曲，同时热电偶连接点在加热期间从接触表面提起，导致所量测到的温度曲线会上下飘游，经常显示很参差不齐的曲线，得到的温度数值会不准确。但其因容易使用和不留下影响装配的残留物，使得开普顿或铝胶带成为一个受欢迎的方法。
5.3.3高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂，高温胶的使用通常得到热电偶对装配的刚性物理连接。缺点包括高温胶可能在加热过程中失效的可能性、作完曲线后取下时在装配上留下残留物；同时应该注意使用最小的胶量，因为增加热质量可能影响温度曲线的结果，

5.3.4压力型热电偶，夹持在线路板的边缘，使用弹力将热电偶连接点牢固地接触固定到正在作温度曲线的装配上。压力探头快速、容易地使用，对PCB没有破坏性。
5.3.5热电偶固定时不能将其正负两极在固定点之前直接接触，二者必须分离，否则所测试的温度并非固定点的温度，而是空气的温度。
6．炉温测试过程与要求
6.1测试步骤
6.1.1调整轨道宽度。手工或自动调整轨道宽度大小，轨道宽度要大于PCB宽度2-3mm即可。
6.1.2设定各区温度及传输链速度。工程师首次测试时可根据已有的与所测产品相似的产品的温度设置作适当修改后作为新的炉温设置参数及传输速度，然后按下START键开始升温。
6.1.3温度测试。
待各温区温度上升至所设定的温度值并保持稳定20min分钟后即可开始，测温时将热电偶按照
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顺序与数据收集器连接，然后将数据收集器放入绝缘外盒内，按下数据收集器上的激活开关，盖好绝缘外盒，将测试样板与绝缘盒依次放入回流炉内，开始测温。
待测试样板及数据收集器从回流炉末端流出后，打开绝缘盒盖，按下Stop键，测温完毕。
6.1.4分析温度曲线。
将数据收集器与计算机RS232通讯口连接，打开操作软件，点击“记录器下载”按钮，下载数据收集器内的数据，数据下载完毕后将自动打开文件。根据所测试的炉温曲线与供应商推荐的炉温曲线进行对比，对需要调整的温区设置值或传输速度进行适当调整，使之满足供应商的推荐值。
当需要再次进行温度测试时，在重新设定参数并待温度调整至设定值后20min才能进行新一次的温度测试，以免炉膛内温度未完全稳定，导致温度测试不准确。
当温度曲线测试完成后，必须进行试生产，工程师应根据试生产产品的质量状况，持续观察产品的上锡效果、有无异常的连焊、虚焊、冷焊、立贴、锡珠等现象，可对炉温参数进行适当调整，以保证产品质量，保证工艺参数的最佳。
工程师在确定最佳的炉温参数后，应再次进行最终版的测试，测试后必须在炉温曲线文件中编辑“备忘录”，在“备忘录”中注明“贴装线、程序名、测试日期、温度及链速设置”等内容。
工程师在炉温测试完毕后应及时填写“炉温参数设置登记表”、“炉温测试登记表”，并打印出炉温曲线图。“炉温测试登记表”、炉温曲线图等资料由工程科统一保存并存档，以供质量追溯。
6.2典型辅料的回流参数要求
6.2.1焊膏常用的炉温曲线分为直线上升型与平台保温型：
确信爱法有铅焊膏RMA9086与无铅焊膏OM338推荐回流曲线：
普通焊膏炉温曲线
峰值温度210℃-225℃,TAL 40-60s以上
无铅焊膏炉温曲线
无铅焊膏峰值温度230℃-250℃, TAL 45-90s以上
183℃
217℃
图9 普通焊膏与无铅焊膏炉温曲线
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有铅焊膏RMA9086
无铅焊膏OM338
直接上升式曲线，
高密度板组装可能需要增加预热。
曲线可设置如下:
- 以60-120°C/min 上升至130-160°C。
- 在130-160°C下保持0.5-2.0min。
- 再以60-120°C/min 上升至210-225°C 峰值温度。
- 超过 183°C = 40-60 secs。
- 以 90-120°C/min的速度下降至室温。
直接上升式曲线，
高密度板组装可能需要增加预热。
曲线可设置如下:
- 以0.8-1.7°C/sec 上升至135-160°C。
- 以60－90 秒缓慢升温至180-190°C。
- 以1-2°C/sec上升至230-250°C 峰值温度。
- 超过 217°C = 45-90 secs。
- 以 1.5 to 2°C 每秒下降至室温。
6.2.2贴片胶的炉温曲线。
我厂现常用的贴片胶分为点胶与印胶两种，点胶为贺利氏PD944,印胶为贺利氏PD955PHY.其峰值温度不超过150°C，在130°C以上的时间要求保持在120sec以上。
胶粘剂固化后拉脱强度要求：
强度值
适用元器件
强度值
适用元器件
≥15N
1005片式元件
≥28N
2125-3225片式元件
≥20N
1608片式元件
≥25N
小外形晶体管.二极管等
≥40N
钽电解ABCD
≥100N
SOIC等小外形集成电路
≥70N
功率型三极管
6.3炉温参数变化引起不良的解决方法
6.3.1虚焊：锡膏没有或没充分与器件引脚焊接，可通过提高回流焊温度或时间来解决。
6.3.2 连焊：通常降低回流区温度或时间来改善连锡现象。
6.3.3锡珠：由于预热区温度过高或经过时间短，导致锡膏中水分、溶剂未充分挥发，在回流区时飞溅而形成锡珠，因此降低预热区温度或时间、减少上升斜率可得以解决。
6.3.4焊点不光亮：
焊点不饱满所导致的不光亮。可降低回流区温度或加快链速解决。
锡膏未充分熔化导致的不光亮，可提升回流区温度或减慢链速解决。
6.3.5胶液主要不良为粘接强度不够（过波峰焊或转运过程中时易掉件），其解决方法是：
由于固化温度和时间不够所造成的，提升温度或减慢传输速度。
因固化温度过高或时间长造成胶水老化所致，则此时降低温度或加快传输速度。