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SMT回流焊一般分为预热区、保温(均热)区、回流区和冷却区这四个阶段。整个回流焊过程的通过时间通常控制在 3 - 7 分钟 。不过,这并非绝对固定值,会因多种因素而有所变动。
一、各阶段通过时间及作用
1.1、预热区:
时间:预热区时间一般在 60 - 120 秒 。
作用:此阶段目的是将 PCB 板的温度从室温缓慢提升至助焊剂开始活化的温度,通常需达到 135℃ - 150℃ 。该阶段升温速率应控制在 1 - 3℃/ 秒 。通过缓慢升温,能有效去除焊膏中易挥发的溶剂,减少对元件的热冲击,还能使助焊剂初步活化,同时缩小 PCB 板不同部位间的温度差。
1.2、保温(均热)区:
时间:持续时间通常为 60 - 120 秒 。
作用:在此阶段,将 PCB 板维持在特定温度范围,一般为 150℃ - 180℃(依焊膏类型调整)。这可让 PCB 板各区域的元件达到相同温度,进一步减少相对温度差,确保助焊剂充分发挥作用,去除元件电极和焊盘表面的氧化物,为后续焊接奠定良好基础,同时防止 PCB 板突然进入高温焊接区而受损。
1.3、回流区:
时间:回流区高于焊料熔点的时间一般在 30 - 60 秒 ,但也有资料显示为 10 - 30 秒或 45 - 90 秒 。峰值温度持续时间很关键,需严格把控。
作用:此阶段要将 PCB 板温度提升至焊膏熔点以上,有铅焊膏温度峰值为 210℃ - 230℃,无铅焊膏为 235℃ - 260℃ 。在这个温度下,焊膏中的焊料粉末熔化,液态焊料浸润、扩散并在 PCB 焊盘和元件引脚间流动,形成焊点,完成元件电极与焊盘的焊接。
1.4、冷却区:
时间:冷却时间一般在 70 - 150 秒 。
作用:该阶段需快速将 PCB 板温度降至 100℃以下 ,通常降温速率设定为 3 - 4℃/ 秒 。通过快速冷却,使焊点凝固,形成坚固的焊接接头,提升焊接质量。但冷却速率不宜过快,否则焊点可能出现裂纹;也不宜过慢,以免焊点氧化加重。理想的冷却曲线与回流区曲线呈镜像关系,越接近此关系,焊点的固态结构越紧密,焊接质量越高。
二、影响通过时间的因素
1、焊膏类型:不同成分和特性的焊膏,其推荐的回流焊温度曲线和各阶段时间不同。例如,某些特殊焊膏可能需要更长的预热或回流时间,以保证其充分熔化和化学反应。
2、PCB 板材质与尺寸:PCB 板的材质决定了其热传导性能,尺寸大小影响其热容量。材质热传导好、尺寸小的 PCB 板,升温、降温速度相对较快,所需回流焊时间可能较短;而材质热传导差、尺寸大的 PCB 板,可能需要更长时间来使整个板子达到均匀温度并完成焊接过程。
3、元件类型与布局:小型元件如贴片电阻、电容,热容量小,焊接时间相对较短,可能 2 - 3 秒即可 ;大型元件如体积较大的电解电容、电感或大尺寸 BGA 芯片等,热容量大,需要更长的焊接时间,可能 5 - 8 秒甚至更久 。若 PCB 板上元件布局密集,热量传递受影响,也可能需要适当延长回流焊时间。
4、回流焊设备:不同品牌、型号的回流焊炉,其加热方式、温区数量、温区长度和加热效率等存在差异。加热效率高、温区多且合理的设备,可能在较短时间内完成高质量焊接;而一些老旧或性能不佳的设备,可能需要更长时间来保证焊接效果。