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汽化热与相变传热

发布时间:2012/9/26 20:10:27 访问次数:1699

    汽化热又称为凝结热、相变热,它是液PM300RL1A120体对流导热的特例,当液体被加熟并导致沸腾时,若继续对它加热,则液体将由沸腾而出现汽化,此时,液体分子将会克服液体分子引力和表面张力而做功。由于液体转变为气体,即物态发生变化,并且体积大幅增加,此时液体分子又会因克服体积增大而做膨胀功。因此液体汽化时要吸收热量,所吸收的热量称为汽化潜热,简称为汽化热。当饱和蒸气遇到冷的物体时,蒸气会完全凝结成同温度的液体,并释放出汽化潜热,其热能转化为工件的升温,这个过程又称为相变传热。相变传热是流体和工件界面的换热,是液体对流传热的一种形式或者对流传热的特例。在汽相焊接工艺中,正是利用相变传热的方式实现SMA的焊接。相变传热是一个复杂的过程,它取决于液体的性质,加热工件的表面状态以及液体对加热工件的润湿性。若蒸气冷凝聚成的液体能润湿工件表面,并在表面形成一层液体薄膜,则称为膜式凝结,反之如不能润湿,则液体会成液滴状而离开工件,此时又称为滴状凝结,滴状凝结有利于凝结过程的继续,并促使热交换更迅速。
    当前,汽相焊接是以FC-70为介质,而FC-70几乎能润湿所有的加热工件,因此汽相焊通常是以膜式凝结的传热过程。
    相变导热的导热方程为
     Q=h.A(ts-tw)    (12-8)
    式中,彳为元器件的换热面积(m2);(ts-tw)为介质液体薄膜内外温差;办为传热系数。
    传热系数办的计算比较复杂,它取决于工件在蒸气中的位置。工件的位置是垂直放置还是水平放置,其工件上液膜的形状、厚度不一样,当垂直放置时,凝聚的液膜靠重力作用向下流淌,而在水平表面上凝聚时,液体不是靠重力,而是靠液膜厚度不同所产生流体静压力而移动。由于计算公式复杂,这里不再叙述,需要时请查阅相关文献资料。
    焊接过程中的热匹配
    焊接过程中的PCB无论是与波峰焊机中焊料流的接触,还是在再流焊炉中的远行,要焊接的地方必须达到润湿温度,如果这个温度在局部地区没有达到,那焊接质量就达不到要求。焊接过程中,阻碍温度升高的各种因素有
    ①有大热容量的器件,如QFP、BGA、线圈外壳、接地条、散热器;
    ②在有金属化孔的双面板、多层板以及在元器件一侧有过多的引出导线;
    ③接插件引脚与金属化孔径间隙过小。
    特别是在再流焊中,有各种不同元器件存在,如BGA、QFP、片式阻容元器件,那么SMA的表面温度既要做到BGA引脚处的温度达到润湿温度,同时又要保证QFP以及其各小元器件引脚上的温度不应超温,因此整个PCB板面温度差应减至最小,即应做到元器件与PCB在焊接过程中保持热匹配。
    汽化热又称为凝结热、相变热,它是液PM300RL1A120体对流导热的特例,当液体被加熟并导致沸腾时,若继续对它加热,则液体将由沸腾而出现汽化,此时,液体分子将会克服液体分子引力和表面张力而做功。由于液体转变为气体,即物态发生变化,并且体积大幅增加,此时液体分子又会因克服体积增大而做膨胀功。因此液体汽化时要吸收热量,所吸收的热量称为汽化潜热,简称为汽化热。当饱和蒸气遇到冷的物体时,蒸气会完全凝结成同温度的液体,并释放出汽化潜热,其热能转化为工件的升温,这个过程又称为相变传热。相变传热是流体和工件界面的换热,是液体对流传热的一种形式或者对流传热的特例。在汽相焊接工艺中,正是利用相变传热的方式实现SMA的焊接。相变传热是一个复杂的过程,它取决于液体的性质,加热工件的表面状态以及液体对加热工件的润湿性。若蒸气冷凝聚成的液体能润湿工件表面,并在表面形成一层液体薄膜,则称为膜式凝结,反之如不能润湿,则液体会成液滴状而离开工件,此时又称为滴状凝结,滴状凝结有利于凝结过程的继续,并促使热交换更迅速。
    当前,汽相焊接是以FC-70为介质,而FC-70几乎能润湿所有的加热工件,因此汽相焊通常是以膜式凝结的传热过程。
    相变导热的导热方程为
     Q=h.A(ts-tw)    (12-8)
    式中,彳为元器件的换热面积(m2);(ts-tw)为介质液体薄膜内外温差;办为传热系数。
    传热系数办的计算比较复杂,它取决于工件在蒸气中的位置。工件的位置是垂直放置还是水平放置,其工件上液膜的形状、厚度不一样,当垂直放置时,凝聚的液膜靠重力作用向下流淌,而在水平表面上凝聚时,液体不是靠重力,而是靠液膜厚度不同所产生流体静压力而移动。由于计算公式复杂,这里不再叙述,需要时请查阅相关文献资料。
    焊接过程中的热匹配
    焊接过程中的PCB无论是与波峰焊机中焊料流的接触,还是在再流焊炉中的远行,要焊接的地方必须达到润湿温度,如果这个温度在局部地区没有达到,那焊接质量就达不到要求。焊接过程中,阻碍温度升高的各种因素有
    ①有大热容量的器件,如QFP、BGA、线圈外壳、接地条、散热器;
    ②在有金属化孔的双面板、多层板以及在元器件一侧有过多的引出导线;
    ③接插件引脚与金属化孔径间隙过小。
    特别是在再流焊中,有各种不同元器件存在,如BGA、QFP、片式阻容元器件,那么SMA的表面温度既要做到BGA引脚处的温度达到润湿温度,同时又要保证QFP以及其各小元器件引脚上的温度不应超温,因此整个PCB板面温度差应减至最小,即应做到元器件与PCB在焊接过程中保持热匹配。

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9-26汽化热与相变传热

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