回流焊温度测量注意事项.ppt

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1、Foxconn Technology Group,SMT Technology Development Committee,SMT Technology Center SMT 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。

2、,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

3、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pad 3.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、,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 time 60-90sec,3.Profile基準,凝固,正確的焊錫結合,1-4/sec,Melting time 40-60sec,Soldering time 60-90sec,Peak 溫度：230-250,Solder past 要選定和Refiow profile一致的材料,*作為基準的reflo

5、w 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）

6、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

7、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P

8、rofile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

9、.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0.5-1.0mm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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、 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!,