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Pcba厂家温度曲线的测量与设置有哪些过程?

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  • 来源:靖邦
  • 发布日期:2018-08-13 13:55:00
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精彩内容


1、炉温设置的传热学原理

   一般再流焊接炉操作界面上所显示的温度是炉中内置热电偶测头处的温度,它既不是PCB上的温度,也不是发热体表面或电阻丝的温度,实际上是热风的

温度。要做到会设置炉温,必须了解以下两条基本的传热学定律:

      ( 1)在炉内给定的一点,如果PCB温度低于炉温,那么PCB将升温;如果PCB温度高于炉温,那么PCB温度将下降;如果PCB温度与炉温相等,将无热

量交换。

     (2 )炉温与PCB温度差越大,PCB温度改变得越快。

     炉温的设置,一般应先确定炉子链条的传送速度,其后才开始进行温度的设定。链速慢、炉温可低点,因为较长的时间也可达到热平衡;反之,可提高炉温。如果PCB上元器件密、大元器件多,要达到热平衡,需要较多热量,这就要求提高炉温;相反,则要求降低炉温。需要强调的是,一般情况下链速的调节幅度不是很大,因为焊接的工艺时间、再流焊接炉的温区总长度是确定的,除非再流焊接炉的温区比较多、比较长,生产能力比较足。

2、炉温设置步骤

   炉温的设置,是一个设定、测温和调整的过程,其核心就是温度曲线的测试。目前,测温使用的是专用测温仪,它尺寸很小,可随PCB同进 人炉内,测试后将其与计算机相连,就可显示测试的温度曲线。

   设定一个新产品的炉温, 一般需要进行1次以上的设定和调整。设置步骤如下:

     (1)将热电偶测头焊接或胶粘到测试板或实际的板上,注意测点位置的选取。

     (2)调整炉内温度和带速,做第一次调整。

     (3)等候一定的时间, 使炉内温度稳定。

     (4)将测试板与测温仪放到传送带上,进行温度测试。

     (5 )分析获得的曲线。

    (6)重复(2)~(5)的步骤,直到满意为止。

3.测试点的选择

   所选测试点应能够反映PCBA上最高温度、最低温度以及BGA的关键温度。对已定的PCBA,建议选择以下的点为测试点:

      (1) BGA中心或靠中心的焊点(BTI ).BGA封装体的上表面中心点(BT2)BGA角部的焊点(BT3 )

     (2)最大热容量的焊点(MaxT )

     (3 )最小热容量的焊点,如0402焊点(MinT)

     (4) PCBA光板区域、距边25mm以上距离的点(PCBT)

测试点位置见图3-34所示。

4. 热电偶探头的固定

   热电偶探头的固定是准确测量温度曲线的关键。

   如果热电偶探头的固定在焊接过程中松动,离开了要测试的焊点,或用于固定热电偶探头的焊锡1胶的热容量超过了焊点热容量的大小,测试出来的温度曲线就没有意义。对于像BGA的焊接,甚至7°C的误差就会严重影响到最终的焊接质量。因此,科学地建立测温板非常重要。

  热电偶探头固定的一般原则:

(1)   必须牢固,焊接时不可松动。

(2)  不管用高温焊锡还是胶,不能影响焊点的热容量。

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5.温度曲线设计注意事项

  在调试温度曲线时,有时调试不出来。这是因为对一个特定的封装而言,其热容量、受热面积以及导热系数已定,要加热到一定的温度必然需要一定的时间,如图所示。同时,从工艺的角度,升温度速率又不能超过3/s,也就是热风的温度与设计达到的峰值温度差不能太大。这样,在一定时间条件下,能够达到的最高峰值温度是受限的。比如焊接时间20s,对一个大尺寸的BGA而言,其焊接最高峰值温度不可能超过230℃。

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   如果热容量很大,即使没有升温速率的限制,要达到一定的峰值温度,也必须有足够的时间,最具有典型意义的例子就是铜基板的焊接。

   还有一点必须明白,升温速率反映的是测点的温度变化情况。如果炉温与PCB的目标峰值温度差比较大,即使测试曲线反映的升温速率符合要求,也不能保证元器件封装内外的温差符合要求。因此,提高温度加速升温是不可取的。但如果是做实验,希望获得大的温差,这样的做法是可以使用的。

   目前,使用的测温仪都具备模拟测温的功能。由于软件设计时有一个模型,在我们测试一次后,它就可以根据测试板的温度曲线自动提取模型所需有关参数,进行虚拟的设定和调试,这样可大大提高设置的效率。如果我们设计的曲线与测试板的热容量不匹配,就设计不出预想的结果。

   如用有铅焊膏焊接一个无铅BGA,我们希望在20s内将焊接的峰值温度提升到220℃,但这在现有的再流焊炉上一般很难现实。因为炉子在设计时已经确定了合适的温度范围和链速范围,不可任意的设置。

 

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文章来源:靖邦

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