回流焊温度测量注意事项.ppt
Foxconn Technology Group,SMT Technology Development Committee,SMT Technology CenterSMT 技術中心,回流焊溫度測量注意事項,目 錄,1.溫度測量目的2.Reflow Profile技術3.溫度Profile管理方法4.Reflow爐溫度Profile測定方法5.測定誤差的影響及相關因素6.溫度Profile測定基準,溫度測量目的,目的：1.1為正確的使用Reflow爐對實裝基板進行焊接。1.2不僅要防止元件和基板的損傷，還要使元件的電極和基板的Pad 間形成合金層從而完成正確的焊接。,CHIP元件斷面,BGA元件斷面,正確的焊錫合金層焊錫結合圖,焊錫組成均一化,焊錫粒子化,合金層,Reflow Profile技術,1.無鉛焊錫組成(1)標準的無鉛焊錫組成 Sn96.5,Ag3.0,Cu0.5(2)焊錫特性 固相線溫度：217 液相線溫度：221（使用220 的情況和221 不同，理由：220 時全體的95%還沒有熔融。,Reflow Profile技術,1.無鉛焊錫組成(3)粉末Size 較小的粉末好，現狀是20-40um最好(4)無鉛焊錫使用高沸點的溶劑Solder Past最好,室溫,加熱時間,測定點溫度,液相線溫度,固相線溫度,Flux活動開始溫度,半熔融狀態,溶融狀態,半熔融狀態,Pre-heating time,2.理論,Wetfing time,凝固,正確的焊錫結合,Increase time,Soldering time,1.防止元件損傷的同時元件電極.基板.基板Pad，焊錫的溫度接近固相線2.Solder paste的溶劑揮發活性劑活性提高3.印刷的solder past的形狀發生變化,1.達到固相線溫度焊錫粉末開始熔化，達到半熔融狀態2.Solder paste的活性劑的活性提高，洗淨焊錫粉末.電極.基板pad3.達到液相線，焊錫完全熔融，這時焊錫在基板Pad上浸潤擴展Flux要殘留的必要，焊錫表面張力增大，吸附在電極上,4.焊錫吸附在電極上，經過高溫區域，溫度開始下降,5.焊錫的溫度從液相線開始下降，焊錫開始固化6.開始固定的焊錫是半熔融狀態，不要在固相線溫度附近停頓7.達到固相線溫度，焊錫完全固定，焊錫過程結束。,Reflow Profile技術,室溫,加熱時間sec,測定點溫度,Pre-heat time60-90sec,3.Profile基準,凝固,正確的焊錫結合,1-4/sec,Melting time40-60sec,Soldering time60-90sec,Peak 溫度：230-250,Solder past要選定和Refiow profile一致的材料,*作為基準的reflow profile時，要明確reflow heater的設定溫度,Reflow Profile技術,1.概要（1）實裝工程的溫度曲線測定及溫度曲線管理進行說明。實裝工程是在印刷電路板上絲印膏狀焊錫.利用貼片機裝著元件，在回流爐中焊錫熔融，進行焊接，在回流爐工程中，為了控製品質，有包括溫度曲線測定等溫度管理項目。如圖所示流程圖,溫度測定基板,Reflow,溫度Profile,溫度Profile測定,溫度Profile管理方法,（2）做為溫度測定方法實裝基板.Dummy基板將熱電偶用接著劑.焊錫膠紙等固定，做成溫度測定基板。將熱電偶連接到相應的溫度記 錄儀上,通過顱內進行溫度測定。（3）溫度曲線測定的目的，大致區分為 1）做成準備投入生產印刷電路板元件溫度曲線 2）回流爐的溫度管理,印刷電路板,試作,溫度Profile作成,溫度Profile測定,量產,量產,流程圖如下：,日常管理,溫度Profile管理方法,2.實裝基板Profile管理 基板投入回流爐開始就由室溫開始上升經過預熱，熔融，冷卻這個過程的溫度記錄下來就是溫度曲線。如圖，是沒有元件的銅箔和熱容量大的元件等2點測定的溫度曲線.測定點根據裝著元件的多少而不同。,溫度Profile管理方法,預 熱,Reflow,熱容量大的元件,加熱條件測出后，據此調整爐溫設定成為滿足焊錫特性及元件耐熱條件的溫度曲線。使用基板測定的優點是因為與生產基板相同或者同等的條件，測定的信賴性非常高。缺點是在必須搭載在生產基板上，作為測試基板測定回數多了會引起變差，會產生與測定溫度不同的情況發生。,溫度Profile管理方法,2.實裝基板Profile管理,3.根據Dummy基板管理Profile Dummy基板 實裝基板即使尺寸相同，但是熱容量也不同,所以要取得與實裝基板的相關點。按照實裝基板Profile管理對其測定后,取得Dummy基板相關聯點。從而實際運用。,預 熱,Reflow,Dummy基板溫度,溫度Profile管理方法,3.根據Dummy基板管理Profile Dummy基板測定的Profile與第一次測定的Profile比較，確認Profile沒有相差很大。因為用于Dummy基板Profile管理，所以測定點選取基板中央一點較好。Dummy基板用的優點是作為測定基板不會劣化，不準備實基板也可以相同尺寸的幾種Dummy基板可以共用等。測定Profile的同時，可以確認Reflow的溫度再現性。,溫度Profile管理方法,Reflow爐溫度Profile測定方法,1.熱電偶的線徑的選擇方法 熱電偶的線徑是0.1或者0.2,使用0.12或者0.25對測定精度沒有影 響。但是，線經不同測定數據的平均值也可能不同，所以用不同線經的測定的數據不可以用于比較。,Reflow爐溫度Profile測定方法,2.熱電偶線打結方法 熱電偶線的打結方法有以下3種。（1）卷棒方法 卷線熱電偶線擾棒交叉（a）用手指卷線（b）棒靠近卷線的根部，擰緊（c）然后用剪嵌或者剪刀距離根部處剪斷,0.9,4.0,9.5,6.8,卷梆尺寸,(2)溶接方法 熱電電偶線前端熔接,這種方法可靠性很高.需要必要的焊接設備.要依靠專門的廠商完成,成本較高.熔接可能的線徑已經做了0.1。根據各個廠商要先向廠商確認可能做到的線徑。如圖,Reflow爐溫度Profile測定方法,(3)使用治具的方法 像下圖一樣設定熱電偶，旋轉把手數次。注意熱電偶的交叉方向和把手的回轉方向（向右回轉），誰都可能穩定的卷的很好。熱電偶的彈簧片拉伸會變長要先向熱電偶方向置。如下圖,熱電偶,拉伸栓,通過上面,通過下面,A視圖,把手,旋轉停止,十字栓,固定彈簧片,Reflow爐溫度Profile測定方法,3.熱電偶固定材料的選擇方法 固定材料是接著劑和高溫焊錫，理由是使用其中任何一種，也不會改變測量精度。固定材料不同測定數據的平均值也會不同，所以不要將固定材料不同的測量數據混在一起。耐熱膠紙，容易使熱電偶浮起，引起很大的測量誤差，所以不要使用。,Reflow爐溫度Profile測定方法,4.熱電偶固定材料的量 熱電偶固定材料的不同影響已經在3.1熱電偶的線徑選擇方法闡述，使用哪一種都可以。但是相同材質 因為量的不同也會影響測定。,Reflow爐溫度Profile測定方法,5.熱電偶的安裝方法(1)元件的安裝位置實際就是焊錫熔化，元件和焊錫結合。此時,作為所有的測量方法都是打結部和測定點緊密接觸，打結部全體被固定材料覆蓋。另外要注意打結部不要從固定材料內露出或者熱電偶線接觸。,為防止因焊錫溶解而脫落用膠帶或者接著劑固定,耐熱膠帶或者接著劑固定,耐熱膠帶固定,Reflow爐溫度Profile測定方法,(2)熱電偶浮起的情況下，熱電偶沒有接觸到測定點測定值是固定材料的自身的溫度，產生誤差。熱電偶的打結部從固定材料中露出，直接感受爐內溫度會影響溫Profile，不能達到正確的曲線。另外，如圖所示打結部分頭部露出在外面或者熱電偶線接觸同樣影響測量結果。IC等作為測定對象時，固定在腳和銅箔之間，固定在腳的側面或者上面，會產生不同的結果。但是，現在精密元件，在腳和銅箔之間固定很困難，只要是接近底部測定的話就可以。,浮起,露出,露出,Reflow爐溫度Profile測定方法,(3)在反面安裝熱電偶的情況，要注意正面有沒有熱容量大的元件,基板,反面,此周圍溫度低,Reflow爐溫度Profile測定方法,6.使用實測基板投入限定次數 試驗結果確認到：實測基板與測定基板能夠投入回流爐的次數，熱風爐60次，IR爐投入30次前后，測定精度開始發生變化。因此，實測基板作為投入Reflow基板能夠投入可能的次數，熱風路爐投入50次，IR爐投入20次為宜。FR-1基板，投入幾次到十次就有氣泡產生比其他材質更容易劣化，所以按照基板材質決定投入次數，是判定的基準。,Reflow爐溫度Profile測定方法,7.關于Dummy基板 作為Dummy基板一般材質是鋁，表面進行了氧化處理。以此作為測試基板不會劣化，不會存在像上面提到的基板那樣，具有非常高的使用次數。,Reflow爐溫度Profile測定方法,測定誤差的影響及相關因素,（1）測定基板在回流爐內停頓 基板在爐內停頓1秒溫度上升1度，根據爐子的長度，傳送速度，計算出在爐內的時間，與測定數據比較，確認有無停頓。,測定誤差的影響及相關因素,（2）基板投入間隔 基板連續進入顱內，吸收的熱容量增大，基板表面的溫度下降。最低的要求也要有一枚以上基板的間隔。另外，在基板反面使用校正裝置的情況，也要將校正裝置考慮進去，距離一個基板的間隔。,1.實裝基板的投入方法,（1）A面（正面）測定時,（2）B面（反面）測定時,使用實裝完成基板A面（正面）,使用A.B面實裝完成基板,溫度Profile測定基准,2.測定點,貼片表面,CSP,連接器,GND導通無PAD(熱風難送到點),CSP的內圓焊錫部的GND導通的PAD（熱風難送到點）,GND導通的PAD(熱風難送到的點),溫度Profile測定基准,3.熱電偶的固定方法,Chip Pad表面,CSP元件下,連接器線下,Step1測定點不要偏移,用膠紙粘貼,熱電偶固定方法,Setp2測定部用高溫焊錫固定,Setp3元件下面測定情況，測定位置上下裝載元件，元件固定,固定,溫度Profile測定基准,4.CSP(BGA)的測定方法：,去掉CSP,測定點周圍貼上耐熱膠紙,用實裝用接著劑固定,CSP（BGA）,涂焊料,4邊用接著劑固定,焊接CSP,溫度Profile測定基准,結 束,THANKS!,
