本文的目的是解釋使用自動化設備焊接 Merit Sensor 制造的傳感器的最佳技術。 必須評估和測試所有配置文件以獲得最佳性能。

由于對鉛的安全性的擔憂以及禁止使用鉛的新法規，例如歐洲的有害物質限制 (RoHS) 指令，越來越多的公司已停止在制造過程中使用傳統的錫鉛 (Sn/Pb) 焊料電路板。 RoHS 指令已禁止歐洲銷售含有超過指定水平的鎘、六價鉻、鉛、汞、多溴聯苯 (PBB) 和多溴二苯醚 (PBDE) 阻燃劑的新型電氣和電子設備。

Merit Sensor 提供固定在陶瓷基板上且符合 RoHS 標準的壓力傳感器。 無鉛焊盤鍍有 AgPt，以確保大多數 PCB 連接具有出色的焊點。

Merit Sensor 部件可以使用含鉛或無鉛焊接工藝進行焊接。 本文旨在指導客戶如何使用無鉛焊料或含鉛焊料焊接 Merit Sensor 部件。

為了滿足RoHS指令，產品必須使用無鉛焊料進行焊接。

用無鉛焊料焊接

由于 Merit Sensor 的壓力傳感器是在陶瓷上制造的，因此應選擇適合焊盤的無鉛焊料。 Merit Sensor 建議使用熔點為 217-221 °C 的含 SnAgCu 的焊料合金。 表 1 顯示了 SnAgCu 系列中的無鉛焊料合金。

表 1. SnAgCu 系列無鉛焊料合金

與含鉛焊料相比，無鉛焊料合金的表面可能會出現顯著差異。 此外，與含鉛焊點相比，無鉛焊點將具有暗淡或無光澤的表面。 這是因為當無鉛合金開始冷卻時，焊點表面會變得粗糙。 這種粗糙度歸因于無鉛合金的體積收縮增加。 與含鉛焊點相比，無鉛焊點通常更小，但這對可靠性沒有影響，因為這些只是外觀特征。

與含鉛焊料相比，無鉛焊接的回流焊曲線需要更高的熔點。 電路板上的溫差應該減小，因為無鉛焊料的工藝時間比含鉛焊料少。 由于這個事實，Merit Sensor 不推薦 IR 回流系統用于無鉛焊接，而是建議使用強制對流回流系統以確保無鉛回流焊接成功。

Merit Sensor 提供的壓力傳感器可以使用基于標準 IPC/JEDEC J-STD-020C（2004 年 XNUMX 月）的配置文件進行焊接。 為了確定最佳溫度曲線，必須評估每個過程。 最佳溫度曲線由電路板和使用的焊膏決定。

根據 IPC/JEDEC J-STD-020C 推薦的配置文件如表 2 和圖 2 所示。

表 2. 根據 IPC/JEDEC J-STD-020 C 的無鉛分類回流曲線

圖 2. 根據 IPC/JEDEC J-STD-020 的無鉛分類回流曲線。

氮氣的使用 —如果由于溫度升高和無鉛焊料氧化導致空氣導致焊點不理想，則可能必須在氮氣中工作； 然而，大多數無鉛焊膏可以在空氣中使用。 如果焊點沒有充分潤濕，可以使用氮氣。

手工焊接 —Merit Sensor 不推薦手工焊接。 與含鉛焊料合金相比，無鉛焊接需要額外的能量。 向焊點的熱傳遞至關重要，切勿使用烙鐵進行嘗試。

使用烙鐵時，應記住無鉛焊接需要快速傳熱才能獲得成功的焊點。 它可能需要將尖端溫度提高到 360-390 °C 和/或更長的時間。 強烈建議使用至少 80 瓦功率的焊臺。 預熱可用于減少手工焊接過程中周圍元件產生的熱量，就像回流焊一樣。

使用含鉛焊料焊接壓力傳感器

如果使用含鉛焊料，溫度不應超過 225 °C 并持續 30 秒。 Merit 壓力傳感器應使用“免清洗”型焊膏進行焊接，該焊膏含有 62%Sn36%Pb2%Ag，熔點為 179 °C。 含 2%Ag 的焊膏顯著減少了銀從 AgPt 焊盤遷移到焊膏中。 反之，不宜使用63%Sn37%Pb焊膏。 表 3 和圖 3 顯示了 SnPb 焊料的正確回流曲線。

表 3. 根據 IPC/JEDEC J-STD-020C 的 SnPb 分類回流曲線

根據 IPC.EDEC J-STD-020C 的 SnPb 分類回流曲線。

如果正確遵循回流工藝，則焊點應該能夠覆蓋陶瓷 PCB 的整個焊盤。 在大多數情況下，由于陶瓷的高導熱性，手動焊接會導致設備過熱。 極低的溫度會導致部分焊接，這將進一步導致與 PCB 的連接較弱。 中間的焊點是足夠焊料的一個例子。 但是，該焊料未能浸濕并覆蓋整個焊盤。 右側的焊點暴露在低溫和焊料不足的環境中，導致焊盤覆蓋率不理想，并且由于焊料起球，焊點也很脆弱。 建議將熱電偶連接到傳感器以優化焊接曲線并確保不超過最高溫度。

校準的應力歸一化延遲

為獲得最佳結果，Merit Sensor 建議在校準之前，允許任何表面貼裝壓力傳感器在室溫下靜置至少 48 小時。 回流焊引起的應力通常會在此期間正常化，并有助于改進產品校準。

審核編輯：郭婷