什么是回流曲線？
深圳市福英達(dá)錫膏小知識(shí): 什么是回流曲線？
在焊盤(pán)上覆蓋上錫膏后，需要通過(guò)加熱的方式將錫膏熔化并與焊盤(pán)進(jìn)行冶金反應(yīng)形成焊點(diǎn)。常見(jiàn)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(wú)鉛錫膏回流曲線 (僅供參考)
回流曲線可以分為四個(gè)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(guò)印刷，點(diǎn)膠等工藝沉積在焊盤(pán)上并完成元件貼裝后，PCB需要進(jìn)行預(yù)熱。如果使用SAC305無(wú)鉛錫膏進(jìn)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(diǎn)的溶劑，但是需要控制升溫速率。升溫過(guò)快會(huì)增加封裝熱應(yīng)力，容易導(dǎo)致焊點(diǎn)熱蠕變，出現(xiàn)裂紋等可靠性問(wèn)題。
恒溫區(qū)可以讓錫膏充分的潤(rùn)濕焊盤(pán)，助焊劑會(huì)充分改善錫膏潤(rùn)濕能力，有效去除焊盤(pán)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(jìn)一步揮發(fā)，從而最大程度減少焊接殘留物。
錫膏在到達(dá)回流區(qū)后溫度迅速升高達(dá)到峰值溫度。一般峰值溫度比熔點(diǎn)溫度高25-45℃。錫膏會(huì)完全熔化并潤(rùn)濕焊盤(pán)。在這個(gè)階段助焊劑活性最強(qiáng)。在高溫的作用下，由于界面反應(yīng)，金屬間化合物(IMC)開(kāi)始生成。如果使用SAC305無(wú)鉛錫膏，則會(huì)生成Cu6Sn5。少量的Cu6Sn5對(duì)錫膏焊盤(pán)連接有好處。需要注意的是，應(yīng)該避免回流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致IMC過(guò)度生長(zhǎng)從而導(dǎo)致焊點(diǎn)脆性增大。一般熔融溫度以上保持時(shí)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(diǎn)并能夠細(xì)化焊點(diǎn)晶粒結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。合理的控制冷卻速度和時(shí)間對(duì)焊點(diǎn)可靠性有著很大的影響。如果冷卻速度太慢，在沒(méi)有氮?dú)獗Ｗo(hù)情況下錫膏可能會(huì)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(guò)快則會(huì)增加焊點(diǎn)熱應(yīng)力導(dǎo)致裂紋。一般冷卻速度和時(shí)間是4℃/s和100s，需要根據(jù)情況調(diào)整。
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