無鉛爐溫—回流焊曲線講解[稻谷書屋]

1、1知識(shí)材料 n理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 n怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 n得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 n群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 n回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 2知識(shí)材料 當(dāng)錫膏至于一個(gè)加熱的環(huán)境中，錫膏 回流分為五個(gè)階段 1.首先，用于達(dá)到所需粘度和絲印性 能的溶劑開始蒸發(fā)，溫度上升必需 慢(大約每秒3 C)，以限制沸騰和 飛濺，防止形成小錫珠，還有，一 些元件對(duì)內(nèi)部應(yīng)力比較敏感，如果 元件外部溫度上升太快，會(huì)造成斷 裂。 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 3知識(shí)材料

2、理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 2.助焊劑活躍，化學(xué)清洗行動(dòng)開始， 水溶性助焊劑和免洗型助焊劑都會(huì) 發(fā)生同樣的清洗行動(dòng)，只不過溫度 稍微不同。將金屬氧化物和某些污 染從即將結(jié)合的金屬和焊錫顆粒上 清除。好的冶金學(xué)上的錫焊點(diǎn)要求 “清潔”的表面。 3.當(dāng)溫度繼續(xù)上升，焊錫顆粒首先單 獨(dú)熔化，并開始液化和表面吸錫的 “燈草”過程。這樣在所有可能的 表面上覆蓋，并開始形成錫焊點(diǎn)。 4知識(shí)材料 4.這個(gè)階段最為重要，當(dāng)單個(gè)的焊錫顆 粒全部熔化后，結(jié)合一起形成液態(tài)錫， 這時(shí)表面張力作用開始形成焊腳表面， 如果元件引腳與PCB焊盤的間隙超過 4mil，則極可能由于表面張力使引腳 和焊盤分開，即造成錫

3、點(diǎn)開路。 5.冷卻階段，如果冷卻快，錫點(diǎn)強(qiáng)度會(huì) 稍微大一點(diǎn)，但不可以太快而引起元 件內(nèi)部的溫度應(yīng)力。 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 5知識(shí)材料 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 6知識(shí)材料 重要的是有充分的緩慢加熱來安 全地蒸發(fā)溶劑，防止錫珠形成和限制由 于溫度膨脹引起的元件內(nèi)部應(yīng)力，造成 斷裂痕可靠性問題。其次，助焊劑活躍 階段必須有適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和溫度，允許清 潔階段在焊錫顆粒剛剛開始熔化時(shí)完成。 回流焊接要求總結(jié)： 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 7知識(shí)材料 理解錫膏的回流過程理解錫膏的回流過程 時(shí)間溫度曲線中焊錫熔化的階段 是最重要的，必須充分地讓焊錫顆粒完全 熔化，液化

4、形成冶金焊接，剩余溶劑和助 焊劑殘余的蒸發(fā)，形成焊腳表面。此階段 如果太熱或太長，可能對(duì)元件和PCB造成傷 害。錫膏回流溫度曲線的設(shè)定，最好是根 據(jù)錫膏供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行，同時(shí)把握 元件內(nèi)部溫度應(yīng)力變化原則，即加熱溫升 速度小于每秒3 C，和冷卻溫降速度小于 5 C。 8知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最理想的曲線由四個(gè)部分或區(qū)間組成，前面三個(gè)區(qū)加熱、最 后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá)后一個(gè)區(qū)冷卻。爐的溫區(qū)越多，越能使溫度曲線的輪廓達(dá) 到更準(zhǔn)確和接近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成到更準(zhǔn)確和接

5、近設(shè)定。大多數(shù)錫膏都能用四個(gè)基本溫區(qū)成 功回流。功回流。 9知識(shí)材料 預(yù)熱區(qū)預(yù)熱區(qū)，也叫斜坡區(qū)，用來將PCB的溫 度從周圍環(huán)境溫度提升到所須的活性溫 度。在這個(gè)區(qū)，產(chǎn)品的溫度以不超過每 秒25C速度連續(xù)上升，溫度升得太快 會(huì)引起某些缺陷，如陶瓷電容的細(xì)微裂 紋，而溫度上升太慢，錫膏會(huì)感溫過度， 沒有足夠的時(shí)間使PCB達(dá)到活性溫度。 爐的預(yù)熱區(qū)一般占整個(gè)加熱通道長度的 2533%。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 10知識(shí)材料 活性區(qū)活性區(qū)，有時(shí)叫做干燥或浸濕區(qū)，這 個(gè)區(qū)一般占加熱通道的3350%，有兩個(gè) 功用，第一是，將PCB在相當(dāng)穩(wěn)定的溫度 下感溫，允許不同質(zhì)量的元件在溫度

6、上 同質(zhì)，減少它們的相當(dāng)溫差。第二個(gè)功 能是，允許助焊劑活性化，揮發(fā)性的物 質(zhì)從錫膏中揮發(fā)。一般普遍的活性溫度 范圍是120150C。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 11知識(shí)材料 回流區(qū)回流區(qū)，有時(shí)叫做峰值區(qū)或最后升溫區(qū)。 這個(gè)區(qū)的作用是將PCB裝配的溫度從活性 溫度提高到所推薦的峰值溫度?；钚詼?度總是比合金的熔點(diǎn)溫度低一點(diǎn)，而峰 值溫度總是在熔點(diǎn)上。典型的峰值溫度 范圍是205230C，這個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定 太高會(huì)使其溫升斜率超過每秒25C， 或達(dá)到回流峰值溫度比推薦的高。這種 情況可能引起PCB的過分卷曲、脫層或燒 損，并損害元件的完整性。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)

7、定錫膏回流溫度曲線 12知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 理想的冷卻區(qū)曲線應(yīng)該是和回流區(qū) 曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種鏡 像關(guān)系，焊點(diǎn)達(dá)到固態(tài)的結(jié)構(gòu)越緊 密，得到焊接點(diǎn)的質(zhì)量越高，結(jié)合 完整性越好。 13知識(shí)材料 作溫度曲線的第一個(gè)考慮參數(shù)是傳輸帶的 速度設(shè)定，該設(shè)定將決定PCB在加熱通道 所花的時(shí)間。典型的錫膏制造廠參數(shù)要求 34分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長 度除以總的加熱感溫時(shí)間，即為準(zhǔn)確的傳 輸帶速度，例如，當(dāng)錫膏要求四分鐘的加 熱時(shí)間，使用六英尺加熱通道長度，計(jì)算 為：6 英尺 4 分鐘 = 每分鐘 1.5 英 尺 = 每分鐘 18 英寸。 怎樣設(shè)定錫膏回

8、流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 14知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 接下來必須決定各個(gè)區(qū)的溫度設(shè)定， 重要的是要了解實(shí)際的區(qū)間溫度不 一定就是該區(qū)的顯示溫度。顯示溫 度只是代表區(qū)內(nèi)熱敏電偶的溫度， 如果熱電偶越靠近加熱源，顯示的 溫度將相對(duì)比區(qū)間溫度較高，熱電 偶越靠近PCB的直接通道，顯示的溫 度將越能反應(yīng)區(qū)間溫度。 15知識(shí)材料 典型典型PCB回流區(qū)間溫度設(shè)定回流區(qū)間溫度設(shè)定 區(qū)間區(qū)間區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間溫度設(shè)定區(qū)間末實(shí)際板溫區(qū)間末實(shí)際板溫 預(yù)熱預(yù)熱210 C(410 F)140 C(284 F) 活性活性177 C(350 F)150 C(302 F) 回流回

9、流250 C(482 C)210 C(482 F) 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度線 16知識(shí)材料 圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較，如果形狀圖形曲線的形狀必須和所希望的相比較，如果形狀 不協(xié)調(diào)，則同下面的圖形進(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖不協(xié)調(diào)，則同下面的圖形進(jìn)行比較。選擇與實(shí)際圖 形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。形形狀最相協(xié)調(diào)的曲線。 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 17知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 18知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 19知識(shí)材料 怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線怎樣設(shè)定錫膏回流溫度曲線 20知識(shí)材料 得益于

10、升溫得益于升溫- -到到- -回流回流的的回流溫度曲線回流溫度曲線 許多舊式的爐傾向于以不同速率來加熱一 個(gè)裝配上的不同零件，取決于回流焊接的 零件和線路板層的顏色和質(zhì)地。一個(gè)裝配 上的某些區(qū)域可以達(dá)到比其它區(qū)域高得多 的溫度，這個(gè)溫度變化叫做裝配的D T。如 果D T大，裝配的有些區(qū)域可能吸收過多熱 量，而另一些區(qū)域則熱量不夠。這可能引 起許多焊接缺陷，包括焊錫球、不熔濕、 損壞元件、空洞和燒焦的殘留物。 21知識(shí)材料 為什么和什么時(shí)候保溫為什么和什么時(shí)候保溫 保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的D T 。保溫應(yīng)該在裝配達(dá)到焊錫回流溫度之 前，把裝配上所有零件的溫度達(dá)到均衡 ，使得所有的零件同時(shí)

11、回流。由于保溫 區(qū)是沒有必要的，因此溫度曲線可以改 成線性的升溫-到-回流(RTS)的回流溫度 曲線。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 22知識(shí)材料 為什么和什么時(shí)候保溫為什么和什么時(shí)候保溫 應(yīng)該注意到，保溫區(qū)一般是不需要 用來激化錫膏中的助焊劑化學(xué)成分。 這是工業(yè)中的一個(gè)普遍的錯(cuò)誤概念， 應(yīng)予糾正。當(dāng)使用線性的RTS溫度曲 線時(shí)，大多數(shù)錫膏的化學(xué)成分都顯示 充分的濕潤活性。事實(shí)上，使用 RTS 溫度曲線一般都會(huì)改善濕潤。 23知識(shí)材料 升溫升溫-保溫保溫-回流回流 升溫-保溫-回流(RSS)溫度曲線可用于 RMA或免洗化學(xué)成分，但一般不推薦用于 水溶

12、化學(xué)成分，因?yàn)镽SS保溫區(qū)可能過早 地破壞錫膏活性劑，造成不充分的濕潤 。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或 減少D T。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 24知識(shí)材料 升溫升溫-保溫保溫-回流回流 RSS溫度曲線開始以一個(gè)陡坡溫升， 在90秒的目標(biāo)時(shí)間內(nèi)大約150 C，最 大速率可達(dá)23 C。隨后，在 150170 C之間，將裝配板保溫90秒 鐘；裝配板在保溫區(qū)結(jié)束時(shí)應(yīng)該達(dá)到 溫度均衡。保溫區(qū)之后，裝配板進(jìn)入 回流區(qū)，在183 C以上回流時(shí)間為 60( 15)秒鐘。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 25知識(shí)

13、材料 整個(gè)溫度曲線應(yīng)該從45 C到峰值溫度 215( 5) C持續(xù)3.54分鐘。冷卻速 率應(yīng)控制在每秒4 C。一般，較快的冷 卻速率可得到較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)和較高強(qiáng) 度與較亮的焊接點(diǎn)。可是，超過每秒4 C會(huì)造成溫度沖擊。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 26知識(shí)材料 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 升溫升溫- -到到- -回流回流 RTS溫度曲線可用于任何化學(xué)成分或合金， 為水溶錫膏和難于焊接的合金與零件所首 選。 RTS溫度曲線比RSS有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。RTS 一般得到更光亮的焊點(diǎn)，可焊性問題很少， 因?yàn)樵赗TS溫度曲

14、線下回流的錫膏在預(yù)熱 階段保持住其助焊劑載體。這也將更好地 提高濕潤性，因此，RTS應(yīng)該用于難于濕 潤的合金和零件。 27知識(shí)材料 升溫升溫- -到到- -回流回流 因?yàn)镽TS曲線的升溫速率是如此受控的， 所以很少機(jī)會(huì)造成焊接缺陷或溫度沖擊。 另外，RTS曲線更經(jīng)濟(jì)，因?yàn)闇p少了爐前 半部分的加熱能量。此外，排除RTS的故 障相對(duì)比較簡單，有排除RSS曲線故障經(jīng) 驗(yàn)的操作員應(yīng)該沒有困難來調(diào)節(jié)RTS曲線， 以達(dá)到優(yōu)化的溫度曲線效果。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 28知識(shí)材料 設(shè)定設(shè)定RTS溫度曲線溫度曲線 RTS曲線簡單地說就是一條從室溫到回流 峰值溫

15、度的溫度漸升曲線，RTS曲線溫升 區(qū)其作用是裝配的預(yù)熱區(qū)，這里助焊劑 被激化，揮發(fā)物被揮發(fā)，裝配準(zhǔn)備回流 ，并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫 速率為每秒0.61.8 C。升溫的最初90 秒鐘應(yīng)該盡可能保持線性。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 29知識(shí)材料 設(shè)定設(shè)定RTS溫度曲線溫度曲線 RTS曲線的升溫基本原則是，曲線 的三分之二在150 C以下。在這個(gè) 溫度后，大多數(shù)錫膏內(nèi)的活性系統(tǒng) 開始很快失效。因此，保持曲線的 前段冷一些將活性劑保持時(shí)間長一 些，其結(jié)果是良好的濕潤和光亮的 焊接點(diǎn)。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回

16、流的回流溫度曲線 30知識(shí)材料 設(shè)定設(shè)定RTS溫度曲線溫度曲線 RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度的階 段。在達(dá)到150 C之后，峰值溫度應(yīng)盡快地 達(dá)到，峰值溫度應(yīng)控制在215( 5) C，液 化居留時(shí)間為60( 15)秒鐘。液化之上的這 個(gè)時(shí)間將減少助焊劑受夾和空洞，增加拉伸 強(qiáng)度。和RSS一樣，RTS曲線長度也應(yīng)該是從 室溫到峰值溫度最大3.54分鐘，冷卻速率控 制在每秒4 C。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 31知識(shí)材料 排除排除RTSRTS曲線的故障曲線的故障 排除RSS和RTS曲線的故障，原則是相 同的：按需要，調(diào)節(jié)溫度和曲線溫度 的時(shí)

17、間，以達(dá)到優(yōu)化的結(jié)果。時(shí)常， 這要求試驗(yàn)和出錯(cuò)，略增加或減少溫 度，觀察結(jié)果。以下是使用RTS曲線 遇見的普遍回流問題，以及解決辦法。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 32知識(shí)材料 焊錫球焊錫球 許多細(xì)小的焊錫球鑲陷在回流后助焊劑殘 留的周邊上。在RTS曲線上，這個(gè)通常是 升溫速率太慢的結(jié)果，由于助焊劑載體在 回流之前燒完，發(fā)生金屬氧化。這個(gè)問題 一般可通過曲線溫升速率略微提高達(dá)到解 決。焊錫球也可能是溫升速率太快的結(jié)果 ，但是，這對(duì)RTS曲線不大可能，因?yàn)槠?相對(duì)較慢、較平穩(wěn)的溫升。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫

18、度曲線 33知識(shí)材料 焊錫珠焊錫珠 經(jīng)常與焊錫球混淆，焊錫珠是一顆或一些大的 焊錫球，通常落在片狀電容和電阻周圍。雖然 這常常是絲印時(shí)錫膏過量堆積的結(jié)果，但有時(shí) 可以調(diào)節(jié)溫度曲線解決。和焊錫球一樣，在 RTS曲線上產(chǎn)生的焊錫珠通常是升溫速率太慢 的結(jié)果。這種情況下，慢的升溫速率引起毛細(xì) 管作用，將未回流的錫膏從焊錫堆積處吸到元 件下面?；亓髌陂g，這些錫膏形成錫珠，由于 焊錫表面張力將元件拉向機(jī)板，而被擠出到元 件邊。和焊錫球一樣，焊錫珠的解決辦法也是 提高升溫速率，直到問題解決。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 34知識(shí)材料 熔濕性差熔濕性差 熔濕性差

19、經(jīng)常是時(shí)間與溫度比率的結(jié)果。 錫膏內(nèi)的活性劑由有機(jī)酸組成，隨時(shí)間和 溫度而退化。如果曲線太長，焊接點(diǎn)的熔 濕可能受損害。因?yàn)槭褂肦TS曲線，錫膏活 性劑通常維持時(shí)間較長，因此熔濕性差比 RSS較不易發(fā)生。如果RTS還出現(xiàn)熔濕性差 ，應(yīng)采取步驟以保證曲線的前面三分之二 發(fā)生在150 C之下。這將延長錫膏活性劑 的壽命，結(jié)果改善熔濕性。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 35知識(shí)材料 焊錫不足焊錫不足 焊錫不足通常是不均勻加熱或過快加 熱的結(jié)果，使得元件引腳太熱，焊 錫吸上引腳?；亓骱笠_看到去錫 變厚，焊盤上將出現(xiàn)少錫。減低加 熱速率或保證裝配的均勻受熱將

20、有 助于防止該缺陷。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 36知識(shí)材料 墓碑墓碑 墓碑通常是不相等的熔濕力的結(jié)果，使 得回流后元件在一端上站起來。一般， 加熱越慢，板越平穩(wěn)，越少發(fā)生。降低 裝配通過183 C的溫升速率將有助于校 正這個(gè)缺陷。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 37知識(shí)材料 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 空洞空洞 空洞是錫點(diǎn)的X光或截面檢查通常所發(fā)現(xiàn)的缺陷 ?？斩词清a點(diǎn)內(nèi)的微小“氣泡” ，可能是被夾 住的空氣或助焊劑?？斩匆话阌扇齻€(gè)曲線錯(cuò)誤所 引起：不夠峰值

21、溫度；回流時(shí)間不夠；升溫階段 溫度過高。由于RTS曲線升溫速率是嚴(yán)密控制的 ，空洞通常是第一或第二個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果，造成沒 揮發(fā)的助焊劑被夾住在錫點(diǎn)內(nèi)。這種情況下，為 了避免空洞的產(chǎn)生，應(yīng)在空洞發(fā)生的點(diǎn)測量溫度 曲線，適當(dāng)調(diào)整直到問題解決。38知識(shí)材料 無光澤、顆粒狀焊點(diǎn)無光澤、顆粒狀焊點(diǎn) 一個(gè)相對(duì)普遍的回流焊缺陷是無光澤、 顆粒狀焊點(diǎn)。這個(gè)缺陷可能只是美觀上 的，但也可能是不牢固焊點(diǎn)的征兆。在 RTS曲線內(nèi)改正這個(gè)缺陷，應(yīng)該將回流前 兩個(gè)區(qū)的溫度減少5 C；峰值溫度提高 5 C。如果這樣還不行，那么，應(yīng)繼續(xù) 這樣調(diào)節(jié)溫度直到達(dá)到希望的結(jié)果。這 些調(diào)節(jié)將延長錫膏活性劑壽命，減少錫 膏的氧化暴露，改

22、善熔濕能力。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 39知識(shí)材料 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 燒焦的殘留物燒焦的殘留物 燒焦的殘留物，雖然不一定是功能 缺陷，但可能在使用RTS溫度曲線時(shí) 遇見。為了糾正該缺陷，回流區(qū)的 時(shí)間和溫度要減少，通常5 C。 40知識(shí)材料 結(jié)論結(jié)論 RTS溫度曲線不是適于每一個(gè)回流焊接問題的 萬靈藥，也不能用于所有的爐或所有的裝配 ?？墒?，采用RTS溫度曲線可以減少能源成本 、增加效率、減少焊接缺陷、改善熔濕性能 和簡化回流工序。這并不是說RSS溫度曲線已 變得過時(shí)，或者RTS曲線不能用

23、于舊式的爐。 無論如何，工程師應(yīng)該知道還有更好的回流 溫度曲線可以利用。 注：所有溫度曲線都是使用Sn63/Pb37合金， 183 C的共晶熔點(diǎn)。 得益于升溫得益于升溫- -到到- -回流的回流溫度曲線回流的回流溫度曲線 41知識(shí)材料 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 作溫度曲線是一個(gè)很好的直觀化方法，保 持對(duì)回流焊接或波峰焊接工藝過程的跟蹤。 通過繪制當(dāng)印刷電路裝配(PCA)穿過爐子 時(shí)的時(shí)間溫度曲線，可以計(jì)算在任何給定 時(shí)間所吸收的熱量。只有當(dāng)所有涉及的零 件在正確的時(shí)間暴露給正確的熱量時(shí)，才 可以使群焊達(dá)到完善。這不是一個(gè)容易達(dá) 到的目標(biāo)，因?yàn)榱慵?jīng)常有不同的熱容量， 并在不同的時(shí)間達(dá)到所希

24、望的溫度。 42知識(shí)材料 經(jīng)常我們看到在一個(gè)經(jīng)常我們看到在一個(gè)PCAPCA上不只一種大小的焊點(diǎn)，同一個(gè)上不只一種大小的焊點(diǎn)，同一個(gè) 溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮PCAPCA的定位與的定位與 方向、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán)，以給焊接點(diǎn)輸方向、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán)，以給焊接點(diǎn)輸 送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗(yàn)中了解到，大型元件底部與送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗(yàn)中了解到，大型元件底部與 PCAPCA其它位置的溫度差別是不容忽視的。其它位置的溫度差別是不容忽視的。 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 43知識(shí)材料 為什么得到正確的熱量是如此重要呢？當(dāng)

25、 焊接點(diǎn)不得到足夠的熱量，助焊劑可能不 完全激化，焊接合金可能未完全熔化。在 最終產(chǎn)品檢查中，可能觀察到冷焊點(diǎn)(cold solder)、元件豎立(tomb-stoning)、不濕 潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solder ball/splash)等結(jié)果。另一方面，如果 吸收太多熱量，元件或板可能被損壞。最 終結(jié)果可能是元件爆裂或PCB翹曲，同時(shí)不 能經(jīng)受對(duì)長期的產(chǎn)品可靠性的影響。 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 44知識(shí)材料 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 對(duì)于波峰焊接，裝配已經(jīng)部分地安 裝了回流焊接的表面貼裝元件。已 回流的焊接點(diǎn)可能回到一個(gè)液化階 段，降低固態(tài)焊點(diǎn)的位置精度。

26、45知識(shí)材料 除了熱的數(shù)量之外，加熱時(shí)間也是重要的。 PCA溫度必須以預(yù)先決定的速率從室溫提 高到液化溫度，而不能給裝配帶來嚴(yán)重的 溫度沖擊。這個(gè)預(yù)熱，或升溫階段也將在 助焊劑完全被激化之前讓其中的溶劑蒸發(fā)。 重要的是要保證，裝配上的所有零件在上 升到焊接合金液化溫度之前，以最大的預(yù) 熱溫度達(dá)到溫度平衡。這個(gè)預(yù)熱有時(shí)叫作 “駐留時(shí)間”或“保溫時(shí)間”。 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 46知識(shí)材料 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 對(duì)于蒸發(fā)錫膏內(nèi)的揮發(fā)性成分和激 化助焊劑是重要的。在達(dá)到液化溫 度之后，裝配應(yīng)該有足夠的時(shí)間停 留在該溫度之上，以保證裝配的所 有區(qū)域都達(dá)到液化溫度，適當(dāng)?shù)匦?成焊接點(diǎn)。如

27、果在裝配中有表面貼 裝膠要固化，固化時(shí)間和溫度必須 與焊接溫度曲線協(xié)調(diào)。 47知識(shí)材料 在焊接點(diǎn)形成之后，裝配必須從液化溫度 冷卻超過150C到室溫。同樣，這必須一 預(yù)先確定的速度來完成，以避免溫度沖擊。 穩(wěn)定的降溫將給足夠的時(shí)間讓熔化的焊錫 固化。這也將避免由于元件與PCB之間的 溫度膨脹系數(shù)(CTE)不同所產(chǎn)生的力對(duì)新 形成的焊接點(diǎn)損壞。 群焊的溫度曲線群焊的溫度曲線 48知識(shí)材料 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 經(jīng)典印刷電路板(PCB)的溫度曲線(profile)作圖， 涉及將PCB裝配上的熱電偶連接到數(shù)據(jù)記錄曲線儀 上，并把整個(gè)裝配從回流焊接爐中通過。

28、作溫度曲 線有兩個(gè)主要的目的：1) 為給定的PCB裝配確定正 確的工藝設(shè)定，2) 檢驗(yàn)工藝的連續(xù)性，以保證可 重復(fù)的結(jié)果。通過觀察PCB在回流焊接爐中經(jīng)過的 實(shí)際溫度(溫度曲線)，可以檢驗(yàn)和/或糾正爐的設(shè) 定，以達(dá)到最終產(chǎn)品的最佳品質(zhì)。 經(jīng)典的PCB溫度曲線將保證最終PCB裝配的最佳 的、持續(xù)的質(zhì)量，實(shí)際上降低PCB的報(bào)廢率，提高 PCB的生產(chǎn)率和合格率，并且改善整體的獲利能力 。 49知識(shí)材料 回流工藝回流工藝 在回流工藝過程中，在爐子內(nèi)的加熱將 裝配帶到適當(dāng)?shù)暮附訙囟?，而不損傷產(chǎn)品。 為了檢驗(yàn)回流焊接工藝過程，人們使用一個(gè) 作溫度曲線的設(shè)備來確定工藝設(shè)定。溫度曲 線是每個(gè)傳感器在經(jīng)過加熱過

29、程時(shí)的時(shí)間與 溫度的可視數(shù)據(jù)集合。通過觀察這條曲線， 你可以視覺上準(zhǔn)確地看出多少能量施加在產(chǎn) 品上，能量施加哪里。溫度曲線允許操作員 作適當(dāng)?shù)母淖?，以?yōu)化回流工藝過程。 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 50知識(shí)材料 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 一個(gè)典型的溫度曲線包含幾個(gè)不同 的階段 - 初試的升溫(ramp)、保溫 (soak)、向回流形成峰值溫度 (spike to reflow)、回流(reflow) 和產(chǎn)品的冷卻(cooling)。作為一般 原則，所希望的溫度坡度是在 24C范圍內(nèi)，以防止由于加熱或 冷卻太快對(duì)板和/

30、或元件所造成的損 害。 51知識(shí)材料 在產(chǎn)品的加熱期間，許多因素可能影響裝 配的品質(zhì)。最初的升溫是當(dāng)產(chǎn)品進(jìn)入爐子 時(shí)的一個(gè)快速的溫度上升。目的是要將錫 膏帶到開始焊錫激化所希望的保溫溫度。 最理想的保溫溫度是剛好在錫膏材料的熔 點(diǎn)之下 - 對(duì)于共晶焊錫為183C，保溫 時(shí)間在3090秒之間。 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 52知識(shí)材料 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 保溫區(qū)有兩個(gè)用途：1) 將板、元件 和材料帶到一個(gè)均勻的溫度，接近錫 膏的熔點(diǎn)，允許較容易地轉(zhuǎn)變到回流 區(qū)，2) 激化裝配上的助焊劑。在保溫 溫度，激化的助焊劑

31、開始清除焊盤與 引腳的氧化物的過程，留下焊錫可以 附著的清潔表面。向回流形成峰值溫 度是另一個(gè)轉(zhuǎn)變，在此期間，裝配的 溫度上升到焊錫熔點(diǎn)之上，錫膏變成 液態(tài)。 53知識(shí)材料 一旦錫膏在熔點(diǎn)之上，裝配進(jìn)入回流區(qū)， 通常叫做液態(tài)以上時(shí)間(TAL, time above liquidous)?；亓鲄^(qū)時(shí)爐子內(nèi)的關(guān)鍵階段， 因?yàn)檠b配上的溫度梯度必須最小，TAL必 須保持在錫膏制造商所規(guī)定的參數(shù)之內(nèi)。 產(chǎn)品的峰值溫度也是在這個(gè)階段達(dá)到的 - 裝配達(dá)到爐內(nèi)的最高溫度。 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 54知識(shí)材料 必須小心的是，不要超過板上任何溫度敏 感元件的最高溫度和加熱速率。例如，一 個(gè)典型的鉭電容具有的最高溫度為230C。 理想地，裝配上所有的點(diǎn)應(yīng)該同時(shí)、同速 率達(dá)到相同的峰值溫度，以保證所有零件 在爐內(nèi)經(jīng)歷相同的環(huán)境。在回流區(qū)之后， 產(chǎn)品冷卻，固化焊點(diǎn)，將裝配為后面的工 序準(zhǔn)備?？刂评鋮s速度也是關(guān)鍵的，冷卻 太快可能損壞裝配，冷卻太慢將增加TAL， 可能造成脆弱的焊點(diǎn)。 回流焊接工藝的經(jīng)典回流焊接工藝的經(jīng)典PCBPCB溫度曲線溫度曲線 55知識(shí)材料 在回流焊接工藝中使用兩種常見類型的溫 度曲線，它們通常叫做保溫型(soak)和帳 篷型(tent)溫度曲線。在保溫型曲線中， 如前面所講到的，裝配在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷 相同的溫度。帳篷型溫度