無鉛回流焊爐溫曲線測試規(guī)范

1．目的

本規(guī)范規(guī)定了爐溫曲線的測試周期、測試方法等，以通過定期的、正確的爐溫曲線測試確定最佳的曲線參數(shù)，最終保證PCB裝配的最佳、穩(wěn)定的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品直通率。

2．定義

2.1回流曲線

在使用焊膏工藝方式中，通過固定在PCB表面的熱電偶及數(shù)據(jù)采集器測試出PCB在回流焊爐中時間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合，根據(jù)焊膏供應(yīng)商推薦的曲線，對不同產(chǎn)品通過適當(dāng)調(diào)整溫度設(shè)置及傳輸鏈的速度所得到的最佳的一組爐溫設(shè)置參數(shù)。

2.2固化曲線

在使用點(diǎn)膠或印膠工藝方式中，通過固定在PCB表面的熱電偶及數(shù)據(jù)采集器測試出PCB在固化爐中時間與溫度的可視數(shù)據(jù)集合，根據(jù)焊膏供應(yīng)商推薦的曲線，對不同產(chǎn)品通過適當(dāng)調(diào)整溫度設(shè)置及傳輸鏈的速度所得到的最佳的一組爐溫設(shè)置參數(shù)。

2.3基本產(chǎn)品

指在一個產(chǎn)品系列中作為基本型的產(chǎn)品，該系列的其它產(chǎn)品都在此基礎(chǔ)上進(jìn)行貼裝狀態(tài)更改或?qū)τ≈瓢暹M(jìn)行少量的改版，一般情況下一個產(chǎn)品系列同一功能的印制板其圖號僅在版本號上進(jìn)行區(qū)分，如“***-1”與“***-2”或“***V1.1”與“***V1.2”等。

2.4派生產(chǎn)品

指由于設(shè)計(jì)貼裝狀態(tài)更改、或印制板在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行少量的改版所生成的其所改動的CHIP類器件數(shù)量未超過50只、同時沒有對外形尺寸大于□20mm×20mm的IC器件（不包括BGA、CSP等特殊封裝的器件）的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整的產(chǎn)品。

2.5全新產(chǎn)品

指產(chǎn)品公司全新開發(fā)、設(shè)計(jì)貼裝狀態(tài)更改或印制板在原有基礎(chǔ)上改版時所生成的其所改動的CHIP類器件數(shù)量超過50只、或?qū)ν庑纬叽绱笥凇?0mm×20mm的IC器件的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整的產(chǎn)品。凡狀態(tài)更改中增加或減少了BGA、CSP等特殊封裝的器件的產(chǎn)品均視為全新產(chǎn)品。

2.6測試樣板

指用來測試爐溫的實(shí)裝板，該板必須貼裝有與用來測試的生產(chǎn)狀態(tài)基本一致的元器件。

3．職責(zé)

4．爐溫測試管理

4.1爐溫測試周期：原則上工程師根據(jù)當(dāng)月所生產(chǎn)的產(chǎn)品應(yīng)每月測試一次，將測試結(jié)果記錄在“爐溫參數(shù)設(shè)置登記表”上，并將爐溫曲線打印存檔。

4.2原則上全新產(chǎn)品必須經(jīng)過爐溫測試，確定準(zhǔn)確的爐溫設(shè)置參數(shù)，但對批量小于100套的全新工程師可以根據(jù)原有的相似產(chǎn)品根據(jù)觀察實(shí)物的焊接效果進(jìn)行自行調(diào)整。

4.3全新產(chǎn)品在爐溫測試時應(yīng)領(lǐng)取新的測試樣板，派生產(chǎn)品可采用原基本產(chǎn)品的測試樣板進(jìn)行爐溫測試，以針對不同的產(chǎn)品及狀態(tài)設(shè)置相應(yīng)準(zhǔn)確的爐溫參數(shù)。

5．測試準(zhǔn)備

5.1爐溫測試使用DataPaq爐溫測試儀，熱電偶使用K型。

5.2選擇測溫點(diǎn)。

熱電偶應(yīng)該安裝在能代表PCB板上最熱與最冷的連接點(diǎn)上(引腳到焊盤的連接點(diǎn)上)，以及熱敏感器件和其它高質(zhì)量器件上，以保證其被足夠地加熱，一般測溫點(diǎn)至少在三點(diǎn)及以上。測溫點(diǎn)按以

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下原則選擇：

1) 耐熱性差的熱敏感器件；

2) 所貼裝IC器件中的BGA、CSP、較大質(zhì)量的QFP或PLCC器件

3) 部品貼裝密度高的區(qū)域或有大面積敷銅（接地）的區(qū)域

4) PCB表面溫度最高的區(qū)域（如貼裝密度低的區(qū)域、PCB邊緣區(qū)域、低質(zhì)量的CHIP類器件等）

5.3熱電偶的固定方法。熱電偶固定的有以下四種方法:

5.3.1使用高溫焊錫，如銀/錫合金，這個方法通常用于可以為作曲線和檢驗(yàn)工藝而犧牲一塊專門的參考板的運(yùn)作，如圖1所示。應(yīng)該注意的是保證最小的錫量，以避免影響曲線，如圖2所示。

5.3.2開普頓(Kapton)或鋁膠帶,或者稱為高溫膠紙，它是最容易使用，但最不可靠的固定方法。使用膠帶作溫度曲線時測溫線不可過度彎曲，同時熱電偶連接點(diǎn)在加熱期間從接觸表面提起，導(dǎo)致所量測到的溫度曲線會上下飄游，經(jīng)常顯示很參差不齊的曲線，得到的溫度數(shù)值會不準(zhǔn)確。但其因容易使用和不留下影響裝配的殘留物，使得開普頓或鋁膠帶成為一個受歡迎的方法。

5.3.3高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，高溫膠的使用通常得到熱電偶對裝配的剛性物理連接。缺點(diǎn)包括高溫膠可能在加熱過程中失效的可能性、作完曲線后取下時在裝配上留下殘留物；同時應(yīng)該注意使用最小的膠量，因?yàn)樵黾訜豳|(zhì)量可能影響溫度曲線的結(jié)果，

5.3.4壓力型熱電偶，夾持在線路板的邊緣，使用彈力將熱電偶連接點(diǎn)牢固地接觸固定到正在作溫度曲線的裝配上。壓力探頭快速、容易地使用，對PCB沒有破壞性。

5.3.5熱電偶固定時不能將其正負(fù)兩極在固定點(diǎn)之前直接接觸，二者必須分離，否則所測試的溫度并非固定點(diǎn)的溫度，而是空氣的溫度。

6．爐溫測試過程與要求

6.1測試步驟

6.1.1調(diào)整軌道寬度。手工或自動調(diào)整軌道寬度大小，軌道寬度要大于PCB寬度2-3mm即可。

6.1.2設(shè)定各區(qū)溫度及傳輸鏈速度。工程師首次測試時可根據(jù)已有的與所測產(chǎn)品相似的產(chǎn)品的溫度設(shè)置作適當(dāng)修改后作為新的爐溫設(shè)置參數(shù)及傳輸速度，然后按下START鍵開始升溫。

6.1.3溫度測試。

待各溫區(qū)溫度上升至所設(shè)定的溫度值并保持穩(wěn)定20min分鐘后即可開始，測溫時將熱電偶按照

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順序與數(shù)據(jù)收集器連接，然后將數(shù)據(jù)收集器放入絕緣外盒內(nèi)，按下數(shù)據(jù)收集器上的激活開關(guān)，蓋好絕緣外盒，將測試樣板與絕緣盒依次放入回流爐內(nèi)，開始測溫。

待測試樣板及數(shù)據(jù)收集器從回流爐末端流出后，打開絕緣盒蓋，按下Stop鍵，測溫完畢。

6.1.4分析溫度曲線。

將數(shù)據(jù)收集器與計(jì)算機(jī)RS232通訊口連接，打開操作軟件，點(diǎn)擊“記錄器下載”按鈕，下載數(shù)據(jù)收集器內(nèi)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)下載完畢后將自動打開文件。根據(jù)所測試的爐溫曲線與供應(yīng)商推薦的爐溫曲線進(jìn)行對比，對需要調(diào)整的溫區(qū)設(shè)置值或傳輸速度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使之滿足供應(yīng)商的推薦值。

當(dāng)需要再次進(jìn)行溫度測試時，在重新設(shè)定參數(shù)并待溫度調(diào)整至設(shè)定值后20min才能進(jìn)行新一次的溫度測試，以免爐膛內(nèi)溫度未完全穩(wěn)定，導(dǎo)致溫度測試不準(zhǔn)確。

當(dāng)溫度曲線測試完成后，必須進(jìn)行試生產(chǎn)，工程師應(yīng)根據(jù)試生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，持續(xù)觀察產(chǎn)品的上錫效果、有無異常的連焊、虛焊、冷焊、立貼、錫珠等現(xiàn)象，可對爐溫參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，保證工藝參數(shù)的最佳。

工程師在確定最佳的爐溫參數(shù)后，應(yīng)再次進(jìn)行最終版的測試，測試后必須在爐溫曲線文件中編輯“備忘錄”，在“備忘錄”中注明“貼裝線、程序名、測試日期、溫度及鏈速設(shè)置”等內(nèi)容。

工程師在爐溫測試完畢后應(yīng)及時填寫“爐溫參數(shù)設(shè)置登記表”、“爐溫測試登記表”，并打印出爐溫曲線圖?！盃t溫測試登記表”、爐溫曲線圖等資料由工程科統(tǒng)一保存并存檔，以供質(zhì)量追溯。

6.2典型輔料的回流參數(shù)要求

6.2.1焊膏常用的爐溫曲線分為直線上升型與平臺保溫型：

確信愛法有鉛焊膏RMA9086與無鉛焊膏OM338推薦回流曲線：

普通焊膏爐溫曲線

峰值溫度210℃-225℃,TAL 40-60s以上

無鉛焊膏爐溫曲線

無鉛焊膏峰值溫度230℃-250℃, TAL 45-90s以上

183℃

217℃

圖9 普通焊膏與無鉛焊膏爐溫曲線

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有鉛焊膏RMA9086

無鉛焊膏OM338

直接上升式曲線，

高密度板組裝可能需要增加預(yù)熱。

曲線可設(shè)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 峰值溫度。

- 超過 183°C = 40-60 secs。

- 以 90-120°C/min的速度下降至室溫。

直接上升式曲線，

高密度板組裝可能需要增加預(yù)熱。

曲線可設(shè)置如下:

- 以0.8-1.7°C/sec 上升至135-160°C。

- 以60－90 秒緩慢升溫至180-190°C。

- 以1-2°C/sec上升至230-250°C 峰值溫度。

- 超過 217°C = 45-90 secs。

- 以 1.5 to 2°C 每秒下降至室溫。

6.2.2貼片膠的爐溫曲線。

我廠現(xiàn)常用的貼片膠分為點(diǎn)膠與印膠兩種，點(diǎn)膠為賀利氏PD944,印膠為賀利氏PD955PHY.其峰值溫度不超過150°C，在130°C以上的時間要求保持在120sec以上。

膠粘劑固化后拉脫強(qiáng)度要求：

強(qiáng)度值

適用元器件

強(qiáng)度值

適用元器件

≥15N

1005片式元件

≥28N

2125-3225片式元件

≥20N

1608片式元件

≥25N

小外形晶體管.二極管等

≥40N

鉭電解ABCD

≥100N

SOIC等小外形集成電路

≥70N

功率型三極管

6.3爐溫參數(shù)變化引起不良的解決方法

6.3.1虛焊：錫膏沒有或沒充分與器件引腳焊接，可通過提高回流焊溫度或時間來解決。

6.3.2 連焊：通常降低回流區(qū)溫度或時間來改善連錫現(xiàn)象。

6.3.3錫珠：由于預(yù)熱區(qū)溫度過高或經(jīng)過時間短，導(dǎo)致錫膏中水分、溶劑未充分揮發(fā)，在回流區(qū)時飛濺而形成錫珠，因此降低預(yù)熱區(qū)溫度或時間、減少上升斜率可得以解決。

6.3.4焊點(diǎn)不光亮：

焊點(diǎn)不飽滿所導(dǎo)致的不光亮。可降低回流區(qū)溫度或加快鏈速解決。

錫膏未充分熔化導(dǎo)致的不光亮，可提升回流區(qū)溫度或減慢鏈速解決。

6.3.5膠液主要不良為粘接強(qiáng)度不夠（過波峰焊或轉(zhuǎn)運(yùn)過程中時易掉件），其解決方法是：

由于固化溫度和時間不夠所造成的，提升溫度或減慢傳輸速度。

因固化溫度過高或時間長造成膠水老化所致，則此時降低溫度或加快傳輸速度。