1、爐溫設(shè)置的傳熱學(xué)原理

   一般再流焊接爐操作界面上所顯示的溫度是爐中內(nèi)置熱電偶測頭處的溫度，它既不是PCB上的溫度，也不是發(fā)熱體表面或電阻絲的溫度，實際上是熱風(fēng)的

溫度。要做到會設(shè)置爐溫，必須了解以下兩條基本的傳熱學(xué)定律:

      ( 1)在爐內(nèi)給定的一點，如果PCB溫度低于爐溫，那么PCB將升溫;如果PCB溫度高于爐溫，那么PCB溫度將下降;如果PCB溫度與爐溫相等，將無熱

量交換。

     (2 )爐溫與PCB溫度差越大，PCB溫度改變得越快。

     爐溫的設(shè)置，一般應(yīng)先確定爐子鏈條的傳送速度，其后才開始進行溫度的設(shè)定。鏈速慢、爐溫可低點，因為較長的時間也可達到熱平衡;反之，可提高爐溫。如果PCB上元器件密、大元器件多，要達到熱平衡，需要較多熱量，這就要求提高爐溫;相反，則要求降低爐溫。需要強調(diào)的是，一般情況下鏈速的調(diào)節(jié)幅度不是很大，因為焊接的工藝時間、再流焊接爐的溫區(qū)總長度是確定的，除非再流焊接爐的溫區(qū)比較多、比較長，生產(chǎn)能力比較足。

2、爐溫設(shè)置步驟

   爐溫的設(shè)置，是一個設(shè)定、測溫和調(diào)整的過程，其核心就是溫度曲線的測試。目前，測溫使用的是專用測溫儀，它尺寸很小，可隨PCB同進 人爐內(nèi)，測試后將其與計算機相連，就可顯示測試的溫度曲線。

   設(shè)定一個新產(chǎn)品的爐溫， 一般需要進行1次以上的設(shè)定和調(diào)整。設(shè)置步驟如下:

     (1)將熱電偶測頭焊接或膠粘到測試板或?qū)嶋H的板上，注意測點位置的選取。

     (2)調(diào)整爐內(nèi)溫度和帶速，做第一次調(diào)整。

     (3)等候一定的時間， 使爐內(nèi)溫度穩(wěn)定。

     (4)將測試板與測溫儀放到傳送帶上，進行溫度測試。

     (5 )分析獲得的曲線。

    (6)重復(fù)(2)~(5)的步驟，直到滿意為止。

3.測試點的選擇

   所選測試點應(yīng)能夠反映PCBA上最高溫度、最低溫度以及BGA的關(guān)鍵溫度。對已定的PCBA，建議選擇以下的點為測試點:

      (1) BGA中心或靠中心的焊點(BTI ).BGA封裝體的上表面中心點(BT2)、BGA角部的焊點(BT3 )。

     (2)最大熱容量的焊點(MaxT )。

     (3 )最小熱容量的焊點，如0402焊點(MinT)。

     (4) PCBA光板區(qū)域、距邊25mm以上距離的點(PCBT)。

測試點位置見圖3-34所示。

4. 熱電偶探頭的固定

   熱電偶探頭的固定是準確測量溫度曲線的關(guān)鍵。

   如果熱電偶探頭的固定在焊接過程中松動，離開了要測試的焊點，或用于固定熱電偶探頭的焊錫1膠的熱容量超過了焊點熱容量的大小，測試出來的溫度曲線就沒有意義。對于像BGA的焊接，甚至7°C的誤差就會嚴重影響到最終的焊接質(zhì)量。因此，科學(xué)地建立測溫板非常重要。

  熱電偶探頭固定的一般原則：

（1）   必須牢固，焊接時不可松動。

（2）  不管用高溫焊錫還是膠，不能影響焊點的熱容量。

5.溫度曲線設(shè)計注意事項

  在調(diào)試溫度曲線時，有時調(diào)試不出來。這是因為對一個特定的封裝而言，其熱容量、受熱面積以及導(dǎo)熱系數(shù)已定，要加熱到一定的溫度必然需要一定的時間，如圖所示。同時，從工藝的角度，升溫度速率又不能超過3℃/s,也就是熱風(fēng)的溫度與設(shè)計達到的峰值溫度差不能太大。這樣，在一定時間條件下，能夠達到的最高峰值溫度是受限的。比如焊接時間20s，對一個大尺寸的BGA而言，其焊接最高峰值溫度不可能超過230℃。

   如果熱容量很大，即使沒有升溫速率的限制，要達到一定的峰值溫度，也必須有足夠的時間，最具有典型意義的例子就是銅基板的焊接。

   還有一點必須明白，升溫速率反映的是測點的溫度變化情況。如果爐溫與PCB的目標峰值溫度差比較大，即使測試曲線反映的升溫速率符合要求，也不能保證元器件封裝內(nèi)外的溫差符合要求。因此，提高溫度加速升溫是不可取的。但如果是做實驗，希望獲得大的溫差，這樣的做法是可以使用的。

   目前，使用的測溫儀都具備模擬測溫的功能。由于軟件設(shè)計時有一個模型，在我們測試一次后，它就可以根據(jù)測試板的溫度曲線自動提取模型所需有關(guān)參數(shù)，進行虛擬的設(shè)定和調(diào)試，這樣可大大提高設(shè)置的效率。如果我們設(shè)計的曲線與測試板的熱容量不匹配，就設(shè)計不出預(yù)想的結(jié)果。

   如用有鉛焊膏焊接一個無鉛BGA，我們希望在20s內(nèi)將焊接的峰值溫度提升到220℃，但這在現(xiàn)有的再流焊爐上一般很難現(xiàn)實。因為爐子在設(shè)計時已經(jīng)確定了合適的溫度范圍和鏈速范圍，不可任意的設(shè)置。