技术技巧 | 结合PCB板的回流焊过程分析

本文摘要（由AI生成）：

回流焊技术是电子制造中关键的一环，它通过将元件焊接到线路板上实现板卡的制造。该技术通过控制加热电路和空气或氮气的温度，使焊料融化后与主板粘结，具有温度易控、避免氧化和成本控制的优势。然而，回流焊过程中面临预热升温速度、温度均匀性和接触不良等挑战。为解决这些问题，采用scSTREAM软件对PCB板移动过程中的温度变化进行详细分析，包括稳态和非稳态两种分析方法。通过考虑湍流、热辐射和移动物体等物理模型，以及采用500万网格的细致网格划分，准确捕捉了回流焊炉内的温度变化和PCB板表面温度分布。最终，不同布置方案下的温度变化分析为回流焊工艺改进提供了重要依据。

背景

回流焊技术在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的，这种设备的内部有一个加热电路，将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。

但也有以下要求：             

（1）预热时保持升温速度             

（2）使所有部件在SOAK时达到所需的温度             

（3）上升到高于熔点的温度

（1）温度的变化取决于PCB             

（2）PCB的温度不均匀             

（3）发生接触不良问题

为了解决上述问题，通过scSTREAM软件详细分析PCB板移动过程中的温度变化，对于回流焊工艺改进提供有利的依据。

此类问题有两种分析方法，一种简化的稳态热分析，另一种考虑电路板移动影响下的详细的非稳态分析方法。

第一种简化方法，不考虑电路板的移动，只考虑不同位置下的稳态的热流场分析。这种方法虽然计算成本低，但无法精确考虑电路板附件流场分布，也不能精确分析电路板温度分布。

计算条件：

• 烤炉传送速度：5 mm/s

• 加热时间：600 sec

• 加热温度曲线

• 计算模型

     详细的回流焊以及PCB模型

• 物理模型

     考虑湍流，Standard k-ε model

     考虑热以及辐射

     考虑移动物体

• 网格

     500万网格

     布线网格尺寸：0.2mm

网格采用Block Mesh方法，对电路板区域单独加密。这种方法能够有效的减少网格数目。

1， 回流焊炉内温度随时间的变化

2， 焊料温度随时间的变化

 PCB板不同地方的温度随时间的变化

3， PCB板温度随时间的变化

4， 不同PCB板部件布置下的温度变化

以上比较了不同布置方案下的温度变化。

同时也比较了FET和Registor两个地方的温度随时间的变化，通过分析能够得到温度曲线的不同。

通过scSTREAM软件详细分析PCB板移动过程中的温度变化，PCB板在不同位置下的流场以及温度场分布，以及所有部件的温度变化。这对于回流焊工艺改进提供有利的依据。