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无铅焊接要求的温度曲线分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-02-13  浏览次数:194
核心提示:通过上述曲线图和金属材料学知识,我们了解到为了获得可靠、最佳的焊点,温度T2最佳值应大于无铅锡的共晶温度,锡液焊接温度控制在2500C±20度(比有铅锡的温度要求更严),一般有高可靠要求的军用产品,△T<300C,对于普通民用产品,建议温差可放宽到△T2<500度(根据日本松下的要求);预热温度T1比有铅焊要稍高,具体数值根据助焊剂和PCB板工艺等方面来定,但△T1必须控制在50度以内,以确保助焊剂的活化性能的充分发挥和提高焊锡的浸润性;焊接后的冷却从温度T32500度 降至温度T4100~1500度,建

    B)从以上温度曲线分析可确定设备的结构及控制要求:

  ·预热方式
    预热时间t1在1分钟左右输送PCB板的速度1.2m/min,预热长度要保障1.2M以上;为保障预热的热稳定性预热结构必须采用封闭式的结构,预热方式建议采用:1)热风预热方式;2)远红外线发热管方式;3)陶瓷发热管(或不锈钢发热管) 。从国内外设备厂研制的波峰焊及客户使用分析,采用第2种远红外线发热管方式比较理想,因为发热原理是一种红外线辐射,可提高热效率,如果在发热管上部再覆盖耐高温陶瓷玻璃,效果会更佳,安全可靠,避免松香滴落在发热管上,日东公司生产的设备已有2000台使用此种方式(自1998年),特别是针对无铅波峰焊又开发一种新的控制方式:PID+模拟量调压方式,解决传统ON-OFF控制方式对温度的冲击,达到较佳的预热曲线,保证预热区与焊接取的温度下降值在50度以内。如果预热区分成2温区或3温区长度1.6M,焊接预热工艺将灵活。当然针对某些产品适合用热风预热方式。

  ·锡炉喷口
    要克服无铅焊料润湿性(铺展能力)差给焊接带来的缺陷,需要4秒以上的浸锡时间,如果采用双波峰焊接,两波峰之间的最低温度要在2000度以上锡炉喷口结构必须能达到符合以上的温度曲线,设备厂家通过加宽喷口设计,减少两波峰间距来实现。   
    由于高Sn含量的无铅焊料更易氧化,另外无铅焊料的成本较高,控制锡氧化物生成量是焊接设备厂家必须考虑的问题,一些国内外的厂家已推出新的波峰喷口结构,氧化物生成量同过去相比减少一倍,日东公司在日本松下公司的协助下推出的无摇动双波峰喷口结构已广泛应用到包括松下公司在内的众多日本公司及国内知名公司,并得到客户的认可。 
  ·腐蚀性
    无铅焊料的高Sn含量,在高温下对Fe有佷强的溶解能力,传统的波峰焊焊料槽及喷口大多数采用不锈钢材料,从而发生溶解反应,随着时间的推移,最终导致部件的溶蚀损坏,特别是喷口及叶轮部件。现在国外大多数厂家的焊锡槽采用铸铁并镀防护层,国内大多数厂家采用钛合金材料。

  ·氧 化
    同Sn-Pb合金焊料相比,高Sn含量的无铅焊料在高温焊接中更容易氧化,从而在锡炉液面形成氧化物残渣(SnO2),过多的氧化物不但影响焊接品质,而且使焊料成本浪费,尤其是对现在昂贵的无铅焊料。多数设备厂家采用改善锡炉喷口结构来减少氧化物,例如上面提到的日东公司的新款喷口。当然最好的对策是加氮气保护,氮气保护系统设备前期投入较大,如果从长远利益考虑是合理的。国内外佷多设备厂家都已推出氮气保护的波峰焊,技术已成熟。

 
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