什么是回流曲線？
深圳市福英達錫膏小知識: 什么是回流曲線？
在焊盤上覆蓋上錫膏后，需要通過加熱的方式將錫膏熔化并與焊盤進行冶金反應(yīng)形成焊點。常見的加熱方法有電烙鐵加熱，波峰焊和回流焊等。由于電烙鐵效率偏低，不適用于大規(guī)模生產(chǎn)，因此波峰焊和回流焊在封裝行業(yè)中最為普及。本文主要介紹回流工藝。
圖1. 回流爐外觀。
圖2. 一種無鉛錫膏回流曲線 (僅供參考)
回流曲線可以分為四個區(qū)域，包括預(yù)熱區(qū)，恒溫區(qū)，回流區(qū)和冷卻區(qū)。將錫膏通過印刷，點膠等工藝沉積在焊盤上并完成元件貼裝后，PCB需要進行預(yù)熱。如果使用SAC305無鉛錫膏進行封裝，PCB需要在回流爐預(yù)熱100s到150℃左右。焊膏中助焊劑的主要成分包括松香、活性劑、觸變劑等溶劑。預(yù)熱能夠?qū)]發(fā)錫膏中較低熔點的溶劑，但是需要控制升溫速率。升溫過快會增加封裝熱應(yīng)力，容易導(dǎo)致焊點熱蠕變，出現(xiàn)裂紋等可靠性問題。
恒溫區(qū)可以讓錫膏充分的潤濕焊盤，助焊劑會充分改善錫膏潤濕能力，有效去除焊盤上的氧化層并改變焊料表面張力。此外該區(qū)域能允許助焊劑中的溶劑成分進一步揮發(fā)，從而最大程度減少焊接殘留物。
錫膏在到達回流區(qū)后溫度迅速升高達到峰值溫度。一般峰值溫度比熔點溫度高25-45℃。錫膏會完全熔化并潤濕焊盤。在這個階段助焊劑活性最強。在高溫的作用下，由于界面反應(yīng)，金屬間化合物(IMC)開始生成。如果使用SAC305無鉛錫膏，則會生成Cu6Sn5。少量的Cu6Sn5對錫膏焊盤連接有好處。需要注意的是，應(yīng)該避免回流時間過長導(dǎo)致IMC過度生長從而導(dǎo)致焊點脆性增大。一般熔融溫度以上保持時間是30-60s，需要根據(jù)情況調(diào)整。
最后是冷卻區(qū)。冷卻使錫膏固化成為焊點并能夠細化焊點晶粒結(jié)構(gòu)，增強機械強度。合理的控制冷卻速度和時間對焊點可靠性有著很大的影響。如果冷卻速度太慢，在沒有氮氣保護情況下錫膏可能會被氧化，并且由于熱膨脹系數(shù)不匹配出現(xiàn)翹曲，導(dǎo)致焊接質(zhì)量變差。而冷卻過快則會增加焊點熱應(yīng)力導(dǎo)致裂紋。一般冷卻速度和時間是4℃/s和100s，需要根據(jù)情況調(diào)整。
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