回流焊爐溫曲線測試方法和流程
發(fā)布時間:2022-02-18 瀏覽:次 責(zé)任編輯:晉力達(dá)
一、目的
本規(guī)范規(guī)定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 裝配最佳、穩(wěn)定質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品直通率,解決工程人員的測試問題,為企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn),創(chuàng)造更多利潤。
二、定義
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、 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)。
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。
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。
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。
6、 測試樣板
指用來測試爐溫的實(shí)裝板,嚴(yán)格來說,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
三、回流焊爐溫測試點(diǎn)的選取
測試點(diǎn)的選取一般最少三個部位,代表PCB組件上溫度變化的測試點(diǎn)(能反映PCB組件上高、中低溫部位的溫度變化); 般情況下,高溫度部位在PCB與傳送方向相垂直的元件邊緣中心處,低溫度在PCB 靠近中心部位的大型元件半田端子處(PLCC.QFP等),另外對耐熱性差部品表面要有測試點(diǎn),以及客戶的特定要求。
四、產(chǎn)品測溫點(diǎn)的制作方法
熱電偶與測試位置要可靠連接,否則會產(chǎn)生熱阻,另外與熱電偶接觸的材料以及固定熱電偶的材料應(yīng)是小的,因其熱或吸熱作用將直接影響熱電偶測量值的真實(shí)性。
熱電偶固定的有以下四種方法:
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)工藝而用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。
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。
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,如圖 3 所示。
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。
4、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,如圖 4 所示,否則所測試的溫度并非固定點(diǎn)的溫度,而是空氣的溫度,如圖 5、圖 6 所示。
五、測溫板的制作方法
1、采用與生產(chǎn)料號一致的樣品板作為測溫板,制作測溫板時,原則上應(yīng)保留必要的具有代表性的測溫元器件,以保證測試測量溫度與實(shí)際生產(chǎn)溫度保持一致。
2、測溫板與生產(chǎn)料號在無法保持一致情況下,經(jīng)工程師驗(yàn)證認(rèn)可,可使用與之同類型的測溫板進(jìn)行測量。
3、測溫點(diǎn)應(yīng)該選擇最具有代表性的區(qū)域及元件,比如最大及最小吸熱量的元件,零件選取優(yōu)先級(如Socket->Motor->大型BGA ->小型BGA->QFP或SOP->標(biāo)準(zhǔn)Chip)除此之外,還應(yīng)選擇介于兩者之間的一個測溫區(qū)。
4、一般測溫點(diǎn)在每板上不得少于3個,有BGA或大型IC至少選取4個,基于特殊代表型元件為首選原則選取元件。
5、位置分布:采用全板對角線型方式或4角1中心點(diǎn)方式,能涵蓋整塊板位置分布.
6、測溫線應(yīng)用耐高溫黃膠帶或紅膠固定在測溫板上。
六、測試回流焊爐溫曲線
1、根據(jù)工程師制定的溫度制程界限,爐溫測試技術(shù)員基于不同的回流爐結(jié)構(gòu)先行預(yù)設(shè)定各區(qū)爐溫,以達(dá)到溫度制程要求.
2、將測溫板上的熱電偶依次插入測試儀的插孔內(nèi).戴上保護(hù)套,同時注意空氣線必須插入第一插孔內(nèi)。
3、爐溫設(shè)定后,待回流爐綠燈正常亮起后,方可以用測溫板進(jìn)行測試。
4、將測溫板及測試儀小心的放入回流焊的傳送帶或鏈條上,并打開測試儀的電源及記錄數(shù)據(jù)開關(guān),進(jìn)板方式應(yīng)與所生產(chǎn)的板子相同。
5、測試完成后,在出板端取出測試儀。
6、在電腦端讀出溫度曲線,檢查曲線是否在合理的制程范圍內(nèi),否則技術(shù)員需要繼續(xù)調(diào)試各區(qū)溫度,直到測量出符合制程界限的溫度曲線.
焊膏常用的爐溫曲線分為直線上升型(或三角型,如圖 7 所示)與平臺保溫型(如圖 8 所示)
愛法有鉛焊膏 RMA9086 與無鉛焊膏 OM338 推薦回流曲線:
七、對測定的回流焊爐溫數(shù)據(jù)收集
1、打開電腦測溫軟件程序。并檢查錫膏制程是否OK.
2、輸入相關(guān)信息包括爐溫、溫區(qū)、鏈速、測試通道等。
3、根據(jù)提示連接測溫儀,開始讀取數(shù)據(jù)。
4、根據(jù)溫度曲線要求分析數(shù)據(jù),并將符合規(guī)定的溫度曲線打印出來,以便存檔.
5、填寫《溫度曲線確認(rèn)表》,并有ME、IPQC共同確認(rèn)OK后張貼在回流爐上。
八、回流焊爐后問題檢查
檢查在此溫度設(shè)置下的基板過爐后焊接情況,根據(jù)此焊接良率來確認(rèn)此設(shè)定范圍及爐溫參數(shù)設(shè)定的合理性。
爐溫參數(shù)變化引起不良的解決方法
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。
2、連焊:通常降低回流區(qū)溫度或時間來改善連錫現(xiàn)象。
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。
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。
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。
九、爐溫測試管理
回流焊爐溫由技術(shù)員每天測試一次,若換線應(yīng)重新做,并將正確的溫度曲線圖打印,填寫相應(yīng)的《溫度曲線確認(rèn)表》。
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。
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。
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)。
十、回流焊爐溫測定注意事項(xiàng)
1、如客戶有要求需測量IC/QFP溫度時,要將熱電偶 線引接在IC的引腳上。
2、如客戶有要求需測量BGA溫度時,需在測試板正面的BGA焊盤處位置上的鉆一個孔,直至反 面,把熱電偶線從測試板反面插入焊接到BGA的焊點(diǎn)上,同時將整個BGA焊接在測試板上。
3、如需測量手焊元件溫度時,要將熱電偶線從正面穿過焊孔,伸出測試板的長度為1.5-2mm以便接觸到錫波。
4、在測試的過程中注意安全,防止高溫燙傷。