LED燈珠使用注意事項 | SMD 回流焊焊接詳解

2022-05-31 12:59

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01.導讀

Reading guide

LED 器件在拆封使用時請按器件濕敏等級進行處理：

對于有對濕度管控的器件，如果濕度指示卡(HIC)的10%標記發生變化，或者 led 沒有在規定的車間壽命內使用，應在以下條件下進行烘烤，以重置器件在車間時的壽命：

由于 LED 引線框和焊墊（陰極和陽極）被鍍上金、錫或其他金屬。如果器件在長期暴露在自然空氣環境中，暴露的金屬部份可能被氧化，導致器件可焊性差。因此，已打開但未使用的部件必須儲存在密封的容器中。建議將拆封未使用剩余的器件存放在原有的防潮袋中,并進行有效封存.

對于已經焊接于在 PCB 板上的 LED 器件的濕度控制：如果己經進行過一次焊接后不會再進行額外的回流焊或高溫過程，則不需要對安裝的器件濕氣敏感的 SMD 組件進行特殊處理。如果 PCB 將需要進行多次回流焊或其他焊接高溫過程，包括返工，或是 SMD 組件的暴露時間累積過長，則需要在高溫過程時必須控制在指定的限制時間內.

除非有必要時，如需要修理或返工時，不建議手動焊接。烙鐵功率不得超過 30W。鉛焊接和無鉛焊接的推薦最高溫度分別為 300℃和 350℃。對于紫色、藍色、翠綠色和所有白色 led，最大焊鐵溫度為 280℃。不要將烙鐵放在引腳處累積時間超過 3 秒鐘。

02.SMT 貼板時需要注意事項

Matters needing attention

A 吸嘴外徑、B 吸嘴內徑、C 為LED敏感區域

B 吸嘴內徑>C LED敏感區域 / A<燈珠表面

必要時需要選擇合適的吸嘴，因為選擇合適的吸嘴在吸取器件時，吸嘴與 LED 表面之間無間隙。一般建議使用軟吸嘴，以避免因取器件過程中出現過度吸取產生的應力而造成 LED 功能區的損壞。合適的吸嘴對難以拾起 LED，采用軟吸嘴可以減緩拾起過程可能造成的損壞。

PCB 布局設計時注意燈珠布局如下:

設計時 LED 良好的排布方向，避免過爐過程中出現立碑的現象而出現品質問題，還有根據實際的要求，器件避免靠近板邊，不然容易造成分板應力或是板邊過爐容易受到熱沖擊。

客戶在選擇時盡量按需選擇合適的錫膏焊料，以降低燈珠焊接時帶來的死燈風險。

SMD 回流焊焊接注意事項：

SMD 貼片LED 使用過程中注意防潮，防止器件吸濕，最好保存在 40-60 度的溫度環境下，并盡可能避免劇烈的溫度變化，因這這樣容易在器上發生結露現象。回流焊接之前，須用60度烤箱撕開外包裝除濕，6小時以上（如果己經受到潮氣影響品質的貨除濕再久也無法復原，如:焊腳氧化，生銹）。

回流焊溫區須，大于6溫區，即上6溫區下6溫區，降溫風扇保持良好的工作狀態。

如果使用早期工藝，上3下5的回流焊是根本不行的，溫區太少，加熱時間過短(其實回流焊在從低溫區到高溫焊點這段是個加熱除濕的過程，同時讓硅膠中含的水分子熱蒸發的過程，水分子被蒸發后保持了硅膠的分子活性和柔性，在達到高熱點最大膨脹時降低了對支架杯壁的張力，如果廠家使用分子間隙過大的差膠水，水分子是相當不易被 60 度除掉的，容易出現大面積死燈)溫差跳躍過大，貼片LED 硅膠容易脫膠拉斷金線死燈，最后的降溫風扇也應保持良好的工作狀態。

回流焊爐溫曲線是保證焊接質量的關鍵，實際爐溫曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應相對應的保持基本一致。在板子進入爐子升到160℃前的升溫速度控制在 1℃/s~2℃/s，如果升溫斜率速度太快，容易使板上元器件及PCB受熱太快，一是易損壞元器件，二是易造成 PCB 變形；在升溫過程中焊錫膏中的助焊溶劑揮發速度太快，容易濺出金屬成分，產生焊錫球。

峰值溫度般設定在比焊錫膏熔化溫度高 20℃~40℃左右(例如 Sn63/Pb37焊錫膏的熔點為183℃，峰值溫度應設置在 205℃~230℃左右)，回流時間為10s~60s，峰值溫度低或回流時間短，會使焊接不充分，嚴重時會造成焊錫膏不熔;峰值溫度過高或回流時間長，容易造成金屬粉末氧化，影響焊接質量，甚損壞元器件和 PCB。

根據回流焊爐溫曲線及回流原理，目前市場上的回流焊大、中、小型號的都有，簡易的有小三溫區的到八溫區的，大型的有六溫區到十六溫區的。回流焊溫區越大焊接的效果會越好，這個要根據客戶的產品需求來定。

03.回流焊溫度曲線設定詳解

Explain in detail

回流焊溫區溫度的設定:

一個完整的RSS爐溫曲線包括四個溫區分別為:

回流焊預熱區:其目的是將印刷線路板的溫度從室溫提升到錫膏內助焊劑發揮作用所需的活性溫度 135℃，溫區的加熱速率應控制在每秒 1~3℃，溫度升得太快會引起某些缺陷，如像LED有些封裝容易吸潮,溫升太快,容易出現品質異常。

回流焊保溫區:其目的是將印刷線路板維持在某個特定溫度范圍并持續一段時間，使印刷線路板上各個區域的元器件溫度相同，減少他們的相對溫差，并使錫膏內部的助焊劑充分的發揮作用，去除元器件電極和焊盤表面的氧化物，從而提高焊接質量。一般普遍的活性溫度范圍是 135-170℃(以 SN63PB37 為例)，活性時間設定在 60-90 秒。如果活性溫度設定過高會使助焊劑過早的失去除污的功能，溫度太低助焊劑則發揮不了除污的作用。活性時間設定的過長會使錫膏內助焊劑的過度揮發，致使在焊接時缺少助焊劑的參與使焊點易氧化，潤濕能力差，時間太短則參與焊接的助焊劑過多，可能會出現錫球，錫珠等焊接不良。從而影響焊接質量。

回流焊回流區:其目的是使印刷線路板的溫度提升到錫膏的熔點溫度以上并維持一定的焊接時間，使其形成合金，完成元器件電極與焊盤的焊接。該區的溫度設定在 183℃以上，時間為 30-90 秒。(以 SN63PB37 為例) 峰值不宜超過 230℃，200℃以上的時間為 20-30 秒。如果溫度低于 183℃將無法形成合金實現不了焊接，若高于 230℃會對元器件帶來損害，同時也會加劇印刷線路板的變形。如果時間不足會使合金層較薄，焊點的強度不夠，時間較長則合金層較厚使焊點較脆。

回流焊冷卻區:其目的是使印刷線路板降溫，通常設定為每秒 3-4℃。如速率過高會使焊點出現龜裂現象，過慢則會加劇焊點氧化。理想的冷卻曲線應該是和回流區曲線成鏡像關系，越是靠近這種鏡像關系，焊點達到固態的結構越緊密，得到焊接點的質量越高，結合完整性越好。

了解了回流焊溫度曲線各個溫區的特性后就可以根據產品的特點來設定回流焊爐每個溫區的溫度了。一但溫區的溫度設定以后回流焊爐內的熱容量就確定了下來。在生產過程中通過爐內的產品會不斷的吸收熱量，隨著爐內產品數量的不斷增加被吸收的熱量也在不斷的增加。如果回流焊爐所能補允的熱量小于產品所吸收的熱量時就不能夠保證產品的品質。

而實際生產中是不可能對爐溫進行實時更新的，因此這就要求設定的溫度曲線具有一定的適應能力或針對不同的產品種類設定不同的溫度曲線。如印刷線路板的尺寸較小，元器件體積較小的產品，因這種產品對熱量的吸收較小，元器件本身的升溫速度也相對較快，所以曲線升溫區的升溫速率可以適當加大，保溫區的保溫時間可以相對縮短。而對于印刷線路板的尺寸較大，元器體積較大的產品，其對熱量吸收的要求較高，元器件本身的內外部溫差較大，所以其升溫區的升溫速率應降低，保溫區的保溫時間應加長以保證板面上各種元器件及元器件的每個部位之間的溫差最小。