回流温度曲线

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1、怎樣設定錫膏回流溫度曲線“正確的溫度曲線將保證高品質的焊接錫點。”約翰.希羅與約翰.馬爾波尤夫(美)在使用表面貼裝元件的印刷電路板(PCB)裝配中，要得到優質的焊點，一條優化的回流溫度曲線是最重要的因素之一。溫度曲線是施加於電路裝配上的溫度對時間的函數，當在笛卡爾平面作圖時，回流過程中在任何給定的時間上，代表PCB上一個特定點上的溫度形成一條曲線。幾個參數影響曲線的形狀，其中最關鍵的是傳送帶速度和每個區的溫度設定。帶速決定機板暴露在每個區所設定的溫度下的持續時間，增加持續時間可以允許更多時間使電路裝配接近該區的溫度設定。每個區所花的持續時間總和決定總共

2、的處理時間。每個區的溫度設定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區的溫度之間産生一個較大的溫差。增加區的設定溫度允許機板更快地達到給定溫度。因此，必須作出一個圖形來決定PCB的溫度曲線。接下來是這個步驟的輪廓，用以産生和優化圖形。在開始作曲線步驟之前，需要下列設備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著於PCB的工具和錫膏參數表。可從大多數主要的電子工具供應商買到溫度曲線附件工具箱，這工具箱使得作曲線方便，因爲它包含全部所需的附件(除了曲線儀本身)。現在許多回流焊機器包括了一個板上測溫儀，甚至一些較小的、便宜的臺面式爐子。測溫儀一般分爲兩類：即

3、時測溫儀，即時傳送溫度/時間資料和作出圖形；而另一種測溫儀採樣儲存資料，然後上載到電腦。熱電偶必須長度足夠，並可經受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的熱電偶，熱質量小回應快，得到的結果精確。有幾種方法將熱電偶附著於PCB，較好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點儘量最小。另一種可接受的方法，快速、容易和對大多數應用足夠準確，少量的熱化合物(也叫熱導膏或熱油脂)斑點覆蓋住熱電偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。還有一種方法來附著熱電偶，就是用高溫膠，如氰基丙烯酸鹽粘合劑，此方法通常沒有其他方法可靠。附著的位置也要選擇，通常最好是將熱電偶尖附著在PCB焊

4、盤和相應的元件引腳或金屬端之間。(圖一、將熱電偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間)錫膏特性參數表也是必要的，其包含的資訊對溫度曲線是至關重要的，如：所希望的溫度曲線持續時間、錫膏活性溫度、合金熔點和所希望的回流最高溫度。開始之前，必須理想的溫度曲線有個基本的認識。理論上理想的曲線由四個部分或區間組成，前面三個區加熱、最後一個區冷卻。爐的溫區越多，越能使溫度曲線的輪廓達到更準確和接近設定。大多數錫膏都能用四個基本溫區成功回流。(圖二、理論上理想的回流曲線由四個區組成，前面三個區加熱、最後一個區冷卻)預熱區，也叫斜坡區，用來將PCB的溫度從周

5、圍環境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區，産品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續上升，溫度升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷電容的細微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會感溫過度，沒有足夠的時間使PCB達到活性溫度。爐的預熱區一般占整個加熱通道長度的25~33%。活性區，有時叫做乾燥或浸濕區，這個區一般占加熱通道的33~50%，有兩個功用，第一是，將PCB在相當穩定的溫度下感溫，允許不同質量的元件在溫度上同質，減少它們的相當溫差。第二個功能是，允許助焊劑活性化，揮發性的物質從錫膏中揮發。一般普遍的活性溫度範圍是120~150°C，如果活性區的溫度設定太高，助焊劑

6、沒有足夠的時間活性化，溫度曲線的斜率是一個向上遞增的斜率。雖然有的錫膏製造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是理想的曲線要求相當平穩的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區開始和結束時是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲線，選擇能維持平坦的活性溫度曲線的爐子，將提高可焊接性能，使用者有一個較大的處理視窗。回流區，有時叫做峰值區或最後升溫區。這個區的作用是將PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度。活性溫度總是比合金的熔點溫度低一點，而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度範圍是205~230°C，這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超過每秒

7、2~5°C，或達到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分捲曲、脫層或燒損，並損害元件的完整性。今天，最普遍使用的合金是Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個熔化的範圍，而不是熔點，有時叫做塑性裝態。本文所述的所有例子都是指共晶錫/鉛，因爲其使用廣泛，該合金的熔點爲183°C。理想的冷卻區曲線應該是和回流區曲線成鏡像關係。越是靠近這種鏡像關係，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。作溫度曲線的第一個考慮參數是傳輸帶的速度設定，該設定將決定PCB在加

8、熱通道所花的時間。典型的錫膏製造廠參數要求3~4分鐘的加熱曲線，用總的加熱通道長度除以總的加熱