焊接工艺

概述

【目的】Objective

本章规定了客户端在用 SMT 时各温区温度基本设置。

【适用范围】Scope

芯片产品。

【基本信息】Basic information

本章主要介绍客户端在使用芯片做回流焊时工艺控制：主要是无铅工艺和混合工艺两类。

【回流焊工艺控制】Reflow Chart

定义说明：

无铅回流焊接工艺曲线如图 6-1 所示。

图6-1 无铅回流焊接工艺曲线

无铅回流焊工艺参数如表 6-1 所示。

表6-1 无铅回流焊工艺参数

说明

预热区：温度由 40°C ~ 150°C ，温度上升速率控制在 2°C / s 左右，该温区时间为 60 s ~ 150 s 。
均温区：温度由 150°C ~ 200°C ，稳定缓慢升温，温度上升速率小于 1°C / s ，且该区域时间控制在 60 s ~ 120 s （注意：该区域一定缓慢受热，否则易导致焊接不良）。
回流区：温度由 217°C ~ Tmax ~ 217°C ，整个区间时间控制在 60 s ~ 90 s 。
冷却区：温度由 Tmax～180°C，温度下降速率最大不能超过 4°C/s。
温度从室温 25°C 升温到 250°C 时间不应该超过 6min。
该回流焊曲线仅为推荐值，客户端需根据实际生产情况做相应调整。
回流时间以 60s ~ 90s 为目标，对于一些热容较大无法满足时间要求的单板可将回流时间放宽至 120s。封装体耐温标准参考 IPC/JEDEC J-STD-020D 标准，封装体测温方法参考 JEP 140 标准。

IPC/JEDEC J-STD-020D 标准，封装体测温方法按照 JEP 140 标准要求：IPC/JEDEC 020D 中的无铅器件封装体耐温标准如表 6-2 所示。

表6-2 IPC/JEDEC 020D 中的无铅器件封装体耐温标准

PackageThickness	Volume mm³ < 350	Volume mm³ 350 ~ 2000	Volume mm³ > 2000
< 1.6mm	260°C	260°C	260°C
1.6mm ~ 2.5mm	260°C	250°C	245°C
> 2.5mm	250°C	245°C	245°C

体积计算中不计入器件焊端（焊球，引脚）和外部散热片。

回流焊接工艺曲线测量方法：

JEP140 推荐：对于厚度较小的器件，测量封装体温度时，直接将热电偶贴放在器件表面，对于厚度较大的器件，在器件表面钻孔埋入热电偶进行测量。由于量化器件厚度的要求，推荐全部采用在封装体表面钻孔埋入热电偶的方式（特别薄器件，无法钻孔除外）。如图 6-2 所示。

图6-2 封装体测温示意图

说明

如果是 QFP 封装的芯片，直接将测温探头放在管脚处即可。

回流焊接过程中，如果出现器件混装现象，应首先保证无铅器件的正常焊接。具体要求如表 6-3 所示。

表6-3 混装回流焊工艺参数表

数值要求		有铅 BGA	无铅 BGA	其它器件
预热区(40°C~150°C)	时间	60s ~ 150s
预热区(40°C~150°C)	升温斜率	<2.5°C/s
均温区(150°C~183°C)	时间	30s ~ 90s
均温区(150°C~183°C)	升温斜率	<1.0°C/s
回流区(>183°C)	峰值温度	210°C~240°C	220°C~240°C	210°C~245°C
回流区(>183°C)	时间	30s~120s	60s~120s	30s~120s
冷却区(Tmax~150°C)	降温斜率	1.0°C/s≤Slope≤4.0°C/s

说明

以上工艺参数要求均针对焊点温度。单板上焊点最热点和最冷点均需要满足以上规范要求。

曲线调制中，还需要满足单板上元器件的封装体耐温要求。封装体耐温标准按照IPC/JEDEC J-STD-020D标准，封装体测温方法按照JEP 140标准。

IPC/JEDEC 020D 中的有铅器件封装体耐温标准如表 6-4 所示。

表6-4 IPC/JEDEC 020D 中的有铅器件封装体耐温标准

PackageThickness	Volume mm³ < 350	Volume mm³ ≥ 350
< 2.5mm	235°C	220°C
≥2.5mm	220°C	220°C

体积计算中不计入器件焊端（焊球，引脚）和外部散热片。

JEP140 标准规定测量封装体温度方法同无铅工艺，请参考「无铅回流焊工艺参数要求」的详细说明。