CN105960108A - 可降低损坏率的贴片led灯的回流焊接方法 - Google Patents

可降低损坏率的贴片led灯的回流焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降低损坏率的贴片LED灯的回流焊接方法，在预热区升温过程中温度增加80℃~90℃之间停止加热，保持8秒~10秒，然后继续以4℃/秒的斜率增加至150℃~200℃；控制预热区的温度以小于等于4℃/秒的斜率增加，温度增加至150℃~200℃；使得工件在该温度下充分预热，减缓加热过程中的热量冲击，将多余的热量有效利用，提高了预热效率，同时节约了能源；回焊区回流焊接过程中保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒后，将温度降至低于峰值温度25℃~35℃之间，持续时间10~20秒，避免了长时间持续高温造成工件损坏，同时，能够做到有效的焊接。

Description

可降低损坏率的贴片LED灯的回流焊接方法
技术领域
本发明属于LED应用领域，具体涉及一种贴片元件的回流焊接方法。
背景技术
回流焊温度曲线的一般技术要求及主要形式：
回流焊温度曲线各环节的一般技术要求：一般而言，回流焊温度曲线可分为三个阶段：预热阶段、回流阶段、冷却阶段。
①预热阶段： 预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。 预热温度：依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。一般设定在80～160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140～160℃间，注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大，在150℃左右的预热温度下，氧化速度是常温下的数倍，铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。一般在80～160℃预热段内时间为60～120sec，由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂，减少对元件的热冲击，同时使助焊剂充分活化，并且使温度差变得较小。
预热段温度上升率：就加热阶段而言，温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。对最佳曲线而言推荐以0.5～1℃/sec的慢上升率，对传统曲线而言要求在3～4℃/sec以下进行升温较好。
②回流阶段：回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb焊锡，183℃熔融点，则最低峰值温度约210℃左右)。峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够，熔融不足而致生半田， 一般最高温度约235℃，过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生，再者超额的共界金属化合物将形成，并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。超过焊锡溶点以上的时间：由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素，其产生及滤出不仅与温度成正比，且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比，为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少，一般设定在45～90秒之间，此时间限制需要使用一个快速温升率，从熔点温度快速上升到峰值温度，同时考虑元件承受热应力因素，上升率须介于2.5～3.5℃/see之间，且最大改变率不可超过4℃/sec。
③冷却阶段： 高于焊锡熔点温度以上的慢冷却率将导致过量共界金属化合物产生，以及在焊接点处易发生大的晶粒结构，使焊接点强度变低，此现象一般发生在熔点温度和低于熔点温度一点的温度范围内。快速冷却将导致元件和基板间太高的温度梯度，产生热膨胀的不匹配，导致焊接点与焊盘的分裂及基板的变形，一般情况下可容许的最大冷却率是由元件对热冲击的容忍度决定的。
申请号为201310010849.2，申请日为2013年01月11日公开的一种回流工艺焊接方法，包括以下步骤：步骤一、通过钢网印刷将锡膏印置于底板上，所述锡膏的尺寸与待焊接工件的尺寸相同；步骤二、将印置有锡膏的底板进行回流焊接，在底板上形成合金焊接层，所述底板表面上附有锡膏内析出的助焊剂；步骤三、清洗底板，去除底板表面上锡膏析出的助焊剂；步骤四、在合金焊接层的表面涂覆助焊剂，将待焊接工件安置于涂覆有助焊剂的合金焊接层上；步骤五、再次进行回流焊接；其中，所述锡膏的熔点温度为基准温度N℃。与现有技术相比，该发明工艺方法操作更方便，成本更低廉，并且避免了回流过程中助焊剂造成的污染，尤其适用于具有大面积接触面的表面焊接。
现有技术中，回流焊接的方法均包括三段或四段，预热区加热均为连续加热到设定稳定，这种连续加热的方法能够快速达到预先设定的温度，但是，这种方法容易造成温度的快速冲击，连续加热使得大部分热量没有得到充分利用，浪费了能源，同时，回流焊区保持太高温度容易损坏工件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种贴片LED灯的回流焊接方法，解决了现有技术中回流焊接过程中连续加热造成温度不均匀，回流焊区产时间高温容易造成工件损坏，同时造成能源浪费的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种贴片元件的回流焊接方法，包括如下步骤：
步骤1、预热区升温，控制预热区的温度以小于等于4℃/秒的斜率增加，温度增加至150℃～200℃；
步骤2、恒温区焊膏湿润，保持温度在150℃～200℃之间60～100秒，直至焊膏全部熔化；
步骤3、回焊区回流焊接，控制温度在25～30秒之间升高至峰值温度，保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒；
步骤4、冷却区冷却，控制温度以小于等于6℃/秒的斜率减小，直至温度减小至30℃～45℃，停止冷却；
所述步骤1中温度增加80℃～90℃之间停止加热，保持8秒～10秒，然后继续以4℃/秒的斜率增加至150℃～200℃；
所述步骤3中保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒后，将温度降至低于峰值温度25℃～35℃之间，持续时间10～20秒。
所述步骤1中预热区的预热时间小于等于100秒。
所述步骤3中温度大于等于217℃的时间不超过60秒。
所述步骤3中控制温度升高的斜率为2.5℃/秒～3℃/秒。
所述步骤4的冷却区出口设置风扇，同时采用水冷或风冷方式进行冷却。
所述步骤4中控制温度减小的斜率为6℃/秒。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、将预热区的预热过程中温度上升到温度区间的中间值时，停止加热一段时间，保持该中间温度值，使得工件在该温度下充分预热，减缓加热过程中的热量冲击，将多余的热量有效利用，提高了预热效率，同时节约了能源。
2、回流焊区在保持峰值温度一段时间后，以低于峰值温度25℃～35℃之间，持续时间10～20秒，避免了长时间持续高温造成工件损坏，同时，能够做到有效的焊接，降低了工件的损坏率。
3、回流焊区温度大于等于217℃的时间不超过60秒，使得工件能够有效的焊接，同时，避免损坏工件。
4、冷却区设置风扇，加强冷却，同时，控制温度减小的斜率为6℃/秒，使得冷却温度快速降低，加快了冷却效率。
附图说明
图1为本发明的温度曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作过程作进一步说明。
如图1所示，一种贴片元件的回流焊接方法，包括如下步骤：
步骤1、预热区升温，控制预热区的温度以小于等于4℃/秒的斜率增加，温度增加至150℃～200℃；
步骤2、恒温区焊膏湿润，保持温度在150℃～200℃之间60～100秒，直至焊膏全部熔化；
步骤3、回焊区回流焊接，控制温度在25～30秒之间升高至温度峰值，保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒；
步骤4、冷却区冷却，控制温度以小于等于6℃/秒的斜率减小，直至温度减小至30℃～45℃，停止冷却；
所述步骤1中温度增加80℃～90℃之间停止加热，保持8秒～10秒，然后继续以4℃/秒的斜率增加至150℃～200℃；
将预热区的预热过程中温度上升到温度区间的中间值时，停止加热一段时间，保持该中间温度值，使得工件在该温度下充分预热，减缓加热过程中的热量冲击，将多余的热量有效利用，提高了预热效率，同时节约了能源。
所述步骤3中保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒后，将温度降至低于峰值温度25℃～35℃之间，持续时间10～20秒。
回流焊区在保持峰值温度一段时间后，以低于峰值温度25℃～35℃之间，持续时间10～20秒，避免了长时间持续高温造成工件损坏，同时，能够做到有效的焊接，降低了工件的损坏率。
所述步骤1中预热区的预热时间小于等于100秒。
所述步骤3中温度大于等于217℃的时间不超过60秒。使得工件能够有效的焊接，同时，避免损坏工件。
所述步骤3中控制温度升高的斜率为2.5℃/秒～3℃/秒。
所述步骤4的冷却区出口设置风扇，同时采用水冷或风冷方式进行冷却。
所述步骤4中控制温度减小的斜率为6℃/秒。冷却区设置风扇，加强冷却，同时，控制温度减小的斜率为6℃/秒，使得冷却温度快速降低，加快了冷却效率。
本技术领域技术人员可以理解的是，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种贴片元件的回流焊接方法，包括如下步骤：
步骤1、预热区升温，控制预热区的温度以小于等于4℃/秒的斜率增加，温度增加至150℃～200℃；
步骤2、恒温区焊膏湿润，保持温度在150℃～200℃之间60～100秒，直至焊膏全部熔化；
步骤3、回焊区回流焊接，控制温度在25～30秒之间升高至峰值温度，保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒；
步骤4、冷却区冷却，控制温度以小于等于6℃/秒的斜率减小，直至温度减小至30℃～45℃，停止冷却；
其特征在于：所述步骤1中温度增加80℃～90℃之间停止加热，保持8秒～10秒，然后继续以4℃/秒的斜率增加至150℃～200℃；
所述步骤3中保持峰值温度±5℃的时间不超过10秒后，将温度降至低于峰值温度25℃～35℃之间，持续时间10～20秒；
所述步骤3中温度大于等于217℃的时间不超过60秒；
所述步骤4的冷却区出口设置风扇，同时采用风冷方式进行冷却。
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