同一块PCBA上的元件,回流焊后出现局部冷焊、虚焊,而另一些区域则可能有锡珠、元件墓碑?
怀疑回流焊炉内温度场不均匀,但难以精确定位问题温区,导致工艺调整盲目?
解决方案:系统性分析热场与优化炉温曲线,实现精准工艺调控
回流焊炉热风不均匀是导致多种焊接缺陷的常见原因,尤其在板面较大、元件布局密集或热容量差异大时更为突出。它会导致PCB上不同区域经历的“时间-温度”曲线偏离设定值,从而引发焊膏未能完全熔化、助焊剂未充分挥发、或元件两端受力不均等一系列问题。
1. 热风不均的典型影响与缺陷关联
低温区域:易导致冷焊/虚焊,焊点呈灰色、无光泽,机械强度与电气连接性差;对于水汽敏感器件(MSD),还可能引起“爆米花”现象。
高温区域:易导致锡珠飞溅(助焊剂过度沸腾挥发)、元件墓碑(一端焊盘先熔化产生表面张力差)、焊盘或PCB基材过度氧化,甚至损坏热敏感元件。
升温速率不均:可能造成元件开裂、焊点空洞率增加等问题。
2. 定位问题与优化策略
科学使用炉温测试仪:这是诊断问题的第一步。必须使用足够数量的热电偶,不仅要测量板面多个代表性位置(尤其是角落、中心、有大元件/屏蔽罩的区域),还应贴附在关键元件本体或引脚上。通过一次或多次测试,绘制出实际的温度分布图,直观暴露“冷点”与“热点”。
分析炉体结构与气流:检查各温区加热器的状态、风扇转速是否一致、风向板有无变形或堵塞。对于双轨回流焊炉,还需确认两轨的设定与风速是否独立可调且保持一致。
优化炉温曲线与载具设计:
根据热分布测试结果,适当调整各温区的设定温度,尝试补偿温差。例如,略微提高“冷点”对应区域的设定值,或降低“热点”区域的设定值。
对于有大型BGA或屏蔽罩的板子,可考虑在炉温曲线的恒温区(预热区后)适当延长停留时间,使板面温度更趋均衡。
对于薄板或易变形的PCB,使用专用载具(托盘)不仅能防止变形,有时也能改善热风的流通路径,使加热更均匀。
建立定期维护与校准制度:定期(如每季度或每月)使用炉温测试仪对回流焊炉进行全面的温度曲线与均匀性验证,并清洁炉膛、检查风扇与过滤器,这是预防性维护的关键。
3. 工控与医疗产品的特殊考量
工控电源模块通常含有大量大热容量的插接件、变压器与散热片,而医疗微创设备板则可能集成了极细间距的芯片与微型被动元件。这种热容量悬殊的混装设计对回流焊热场的均匀性提出了极限挑战。工艺窗口极窄,要求炉温曲线必须为特定产品“量身定制”,并通过反复测试验证其鲁棒性。
4. 工艺工程能力的关键作用
解决热风不均问题,依赖于强大的工艺工程能力与数据驱动的决策。在深圳捷创电子的SMT产线,每款新产品导入时,其工艺工程师不仅会制定标准的炉温曲线,更会针对板面布局进行专项的热场分析测试。其拥有的多台高端回流焊炉具备独立的多区控温和风速调节功能,为优化提供了硬件基础。结合其MES系统对历史工艺数据的追溯分析能力,能够快速定位并解决因设备状态漂移或产品差异导致的焊接异常,确保即使是复杂度极高的工控与医疗PCBA,也能获得一致、可靠的焊接质量。