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LED燈無鉛回流焊溫度曲線設定

作者:丁華林 瀏覽: 發表時間:2022-07-13 00:00:00 來源:廣晟德科技

目前工業上采用較多的無鉛回流焊溫度曲線主要有梯形溫度曲線和漸升式溫度曲線。結合典型的溫度曲線,針對3014LED燈珠的特點和無鉛焊料95.5Sn3.8Ag0.7Cu的性能,設計了無鉛回流溫度曲線,如圖所示。

LED燈無鉛回流焊溫度曲線

  

1、LED燈珠無鉛回流焊加熱區

 

無鉛回流焊預熱區又可分為3個亞區,分別為升溫區、保溫區和快速升溫區。在升溫區,采用升溫速率為1.5~2.5℃/秒,***升溫速率不超過3℃/秒,時間不超過90秒的加熱工藝,使溫度從工作環境溫度達到130℃。在此階段,LED線路板(PCB)從周圍環境的溫度達到回流焊所需活性溫度,焊膏內的較低熔點溶劑揮發,并降低對元器件之熱沖擊。升溫速度不能太快,否則可能會引起錫膏中焊劑成分惡化,形成錫球、橋接等缺陷,同時使元器件承受過大的熱應力而翹曲。另外,若焊接攜帶大功率大尺寸的LED燈珠的PCB時,為了使整個PCB溫度均勻,減少熱應力造成的翹曲等缺陷,可參考相關的熱處理工藝和實踐經驗,在此區間進行緩慢升溫和預熱。在保溫區,采用<2℃/秒的升溫速率,使保溫區溫度介于140~160℃之間,并保溫60~90秒。在該區焊劑開始活躍,并使PCB各部分在到達回流區前潤濕均勻,焊膏中還有沒完全揮發完的溶劑進一步揮發。在快速升溫區間,這個階段也稱助焊劑浸潤區,溫度快速升至焊膏的熔點。這個階段要求升溫速率快,否則焊膏中助焊劑活性會降低,焊料合金發生高溫氧化,形成不良焊接接頭。該階段,助焊劑清洗焊接面的氧化層,并保持一定的焊接活性,便于在焊接區形成良好的金屬間化合物接頭。 


2、LED燈珠無鉛回流焊接區 

  

焊接區(回流區)錫膏以高于熔點以上溫度液相形式存在。對于焊料96.5%Sn/3.0%Ag/0.7%Cu,***溫度介于235~245℃,熔點225℃以上控制在40~60秒高過230℃的時間為10~20秒。在此溫度區間,錫膏中的金屬顆粒熔化,發生擴散、溶解、化學冶金,在液態表面張力作用下形成IMC接頭。同時,若峰值溫度過高、回流時間過長,可能會導致IMC晶粒過大生長,力學性能和電性能受到影響,焊點高溫氧化嚴重、顏色變暗,同時熱熔小的元器件可能受損等。若溫度太低、回焊時間短,可能會造成焊料與PCB不能完全潤濕,形成球狀焊點,影響導電性能,對具有較大熱容量的元器件來說,熱量不足,焊點連接不牢固形成虛焊。焊接區溫度和回流時間的工藝確定,對于特定LED燈珠和不同的PCB,還有待進一步的研究。 

  

3、LED燈珠無鉛回流冷卻區 


LED燈珠線路板離開焊接區后,基板進入冷卻區。在此階段,降溫速率≤4℃/s,若冷卻速率太快,巨大的熱應力可能會造成焊點產生冷裂紋、LED燈珠炸裂甚至造成PCB的變形,使PCB燈條報廢。若冷卻速率太慢,焊點結晶時間長,形核率低,足夠的能量會使IMC晶粒長得過于粗大,難以形成細小晶粒的IMC接頭,使焊點強度變差,甚至LED燈珠發生移位。 


LED燈無鉛回流焊溫度曲線設定
目前工業上采用較多的無鉛回流焊溫度曲線主要有梯形溫度曲線和漸升式溫度曲線。結合典型的溫度曲線,針對3014LED燈珠的特點和無鉛焊料95.5Sn3.8Ag0.7Cu的性能,設計了無鉛回流溫度曲線
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