錫膏使用中什么是回流曲線
來源:優(yōu)特爾錫膏 瀏覽: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-11
錫膏(尤其是無鉛錫膏、固晶錫膏等)的焊接工藝中,回流曲線(Reflow Profile)是指回流焊過程中,焊接區(qū)域的溫度隨時(shí)間變化的曲線。
它是回流焊工藝的核心參數(shù),直接決定錫膏能否充分熔融、潤濕性是否良好,以及焊點(diǎn)的可靠性(如是否出現(xiàn)冷焊、虛焊、空洞、元件熱損傷等問題)。
回流曲線的核心組成階段
回流曲線通常分為 4個(gè)關(guān)鍵階段(以無鉛錫膏SAC305為例,不同合金體系會(huì)略有差異):
1. 預(yù)熱階段(Preheat Zone)
溫度范圍:室溫~150~180℃(升溫速率通??刂圃?1~3℃/秒)。
作用:
緩慢升高溫度,讓錫膏中的溶劑(助焊劑中的有機(jī)成分)均勻揮發(fā),避免因溶劑驟沸導(dǎo)致錫膏飛濺(形成“錫珠”)。
預(yù)熱基板和元件,減少溫差應(yīng)力,防止元件因熱沖擊開裂(尤其對(duì)陶瓷、玻璃封裝元件至關(guān)重要)。
激活助焊劑,去除焊盤和元件引腳表面的氧化層,為后續(xù)焊接做準(zhǔn)備。
2. 保溫階段(Soak Zone,又稱恒溫階段)
溫度范圍:150~180℃(持續(xù) 60~120秒)。
作用:
讓基板、元件和錫膏充分均勻受熱,確保整個(gè)焊接區(qū)域溫度一致(溫差≤±5℃)。
進(jìn)一步揮發(fā)溶劑,避免殘留過多助焊劑導(dǎo)致焊點(diǎn)空洞或腐蝕。
對(duì)于無鉛錫膏(如SAC305,液相線溫度217℃),保溫階段溫度需低于液相線,確保錫膏處于“半熔融”狀態(tài)(焊粉未完全融化,但助焊劑充分活化)。
3. 回流階段(Reflow Zone,核心階段)
溫度范圍:
超過錫膏合金的 液相線溫度(Liquidus Temperature)+30~50℃,并保持 30~60秒(“高溫停留時(shí)間”)。
例:SAC305(液相線217℃)的回流峰值溫度通常為 240~250℃,Sn-Pb共晶(液相線183℃)約為 210~220℃。
作用:
焊粉完全熔融,在助焊劑輔助下浸潤焊盤和引腳,形成金屬間化合物(IMC,如Sn-Ag-Cu合金層),實(shí)現(xiàn)電氣連接和機(jī)械固定。
高溫停留時(shí)間需足夠讓焊料充分鋪展,但過長會(huì)導(dǎo)致元件氧化、基板變色或焊料飛濺(空洞率升高)。
4. 冷卻階段(Cooling Zone)
溫度范圍:峰值溫度~室溫(降溫速率通??刂圃?3~6℃/秒,大功率器件可更快以提升焊點(diǎn)致密度)。
作用:
熔融的焊料快速凝固,形成結(jié)構(gòu)致密的焊點(diǎn),減少晶粒粗大(晶粒越細(xì),焊點(diǎn)強(qiáng)度越高)。
控制冷卻速率可調(diào)節(jié)焊點(diǎn)的機(jī)械性能(如抗剪切強(qiáng)度、抗疲勞性),避免因急冷導(dǎo)致基板或元件開裂(尤其對(duì)PCB板的玻纖層和BGA元件敏感)。
回流曲線的關(guān)鍵參數(shù)
1. 升溫速率(Ramp Rate):
預(yù)熱階段升溫過快會(huì)導(dǎo)致溶劑爆沸(錫珠),過慢會(huì)延長生產(chǎn)時(shí)間、助焊劑提前失效。
2. 峰值溫度(Peak Temperature):
必須高于液相線溫度,確保焊料熔融;但超過合金耐溫上限會(huì)導(dǎo)致元件損壞(如LED芯片的熒光粉退化)。
3. 高溫停留時(shí)間(Time Above Liquidus, TAL):
無鉛錫膏(如SAC305)通常要求TAL為 60~90秒,確保充分潤濕性和IMC形成。
4. 冷卻速率:
快速冷卻(如5℃/秒)可提升焊點(diǎn)強(qiáng)度,但需避免元件熱應(yīng)力過大。
不同錫膏的回流曲線差異
無鉛錫膏(如SAC305、Sn-Bi-Ag):液相線較高(180~217℃),回流峰值溫度240~250℃,整體曲線溫度區(qū)間更高。
有鉛錫膏(如Sn-Pb共晶):液相線低(183℃),回流峰值溫度210~220℃,適合對(duì)溫度敏感的元件。
低溫錫膏(如Sn-Bi合金,熔點(diǎn)138℃):回流峰值溫度僅需160~180℃,用于返修或熱敏元件(如柔性電路板)。
回流曲線的重要性
焊接質(zhì)量:曲線不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致冷焊(未完全熔融)、虛焊(潤濕性差)、空洞(溶劑未充分揮發(fā))、元件燒毀等問題。
一致性:批量生產(chǎn)中需確保每批次曲線重復(fù)精度(溫差≤±3℃),避免焊點(diǎn)性能波動(dòng)。
工藝適配:需根據(jù)錫膏廠商推薦的曲線(如賀力斯,優(yōu)特爾品牌會(huì)提供官方參考曲線)、元件類型(如MiniLED芯片、功率器件)和設(shè)備(回流焊爐的溫區(qū)數(shù)量、風(fēng)速)進(jìn)行調(diào)試。
回流曲線是錫膏焊接工藝的,通過精準(zhǔn)控制各階段的溫度和時(shí)間,實(shí)現(xiàn)焊料從“固態(tài)→熔融→固態(tài)”的相變,最終形成可靠焊點(diǎn)。
實(shí)際應(yīng)用中,需結(jié)合錫膏合金類型、元件特性和設(shè)備能力,通過爐溫測(cè)試儀實(shí)測(cè)曲線并優(yōu)化,確保焊接質(zhì)量穩(wěn)定。
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