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回流焊是SMT生產中重要的工藝環節，它是一（yī）種（zhǒng）自動群焊過程，成千（qiān）上萬個焊點在短短幾分鍾內一次完成，其（qí）焊接質（zhì）量的優劣直接影響到產品的（de）質量和可靠性，對於數字化的電子產品，產品的（de）質量幾乎就是焊接的質量。做好回流焊接，人們都知（zhī）道關鍵是設定回（huí）流爐的爐溫曲線，有關回流爐的爐溫曲線，許多專業文童中均有報導，但麵對一台新的回（huí）流爐（lú），如何盡快設定回流（liú）爐（lú）溫度曲線呢？這就需要91在线精品一区在线观看首先對（duì）所使用的錫膏中金屬成分與（yǔ）焙點、活性溫度（dù）等特性有一個全麵了解，對回流爐的結構，包括加熱溫區的數量、熱風係統、加熱器的尺寸及其控溫精度、加（jiā）熱區的有效長度、冷卻區特點、傳（chuán）送係統（tǒng）等應有一個全麵認識，以及對焊接對象一表麵貼裝組件（ SMA ）尺寸、組件（jiàn）大小及其分布做到心中有數，不（bú）難看出，回（huí）流焊是（shì）SMT工（gōng）藝中複雜（zá）而又關鍵的一環（huán），它涉及到材料、設備、熱傳導、焊接等方麵的知識。

本文將從分析典型的焊接溫度曲線入手，較為詳細地介紹如何正確設定回流爐溫度曲線，並實際（jì）介紹（shào） BGA 以及雙麵回流焊的溫度曲線的設定（dìng）。

理想的溫度曲線

圖 1 是中（zhōng）溫錫膏（gāo）（ Sn63 / Sn62 ）理想的紅外回流溫度曲線（xiàn），它反映了 SMA 通過回流爐時， PCB 上某一點的溫度隨時間變化的曲線，它能直觀反（fǎn）映出該點在（zài）整個焊（hàn）接（jiē）過程中的溫度變化，為獲得最佳焊接效果提供了科學的依（yī）據，從事 SMT焊接的工程技術人員，應對理想的溫度曲線（xiàn）有一個基本的認識，該曲線（xiàn）由（yóu）四個區間組成，即（jí）預熱區、保溫區/活性區、回流區、冷（lěng）卻區，前三個階段（duàn）為加（jiā）熱區，最後一階段為冷卻區，大部分焊錫膏都（dōu）能用這四個溫區成功（gōng）實現（xiàn）回（huí）流焊。故紅外回流爐均設有 4 - 5 個溫（wēn）度，以適應焊接的需要。

為了（le）加深對理想（xiǎng）的溫度（dù）曲線（xiàn）的認識，現將各區（qū）的（de）溫度、停留時（shí）間以及焊錫膏在各（gè）區的變化情況，介紹如下：

1 、預熱區

預熱區（qū）通常指由室溫升至 150 ℃ 左（zuǒ）右的區（qū）域。在這（zhè）個區域， SMA 平穩升溫，在預熱區，焊膏中的（de）部分溶劑（jì）能夠及時（shí）揮發，元器件特別是 Ic 器件緩緩升溫，以適應以後（hòu）的高溫。但 SMA 表麵由於元器件大小不一，其溫度有不均勻現象，在預熱區升溫的速率通常（cháng）控製在 1.5 ℃ -3 ℃/ sec。若升溫太快，由於熱應力的作用，導致陶瓷電（diàn）容的細微裂紋、 PCB 變形、 IC 芯片損壞，同時錫膏中溶劑揮發太快，導致飛（fēi）珠的（de）發生。爐子的預熱區一般占加熱信道長度的 1 / 4 - 1 / 3 ，其（qí）停留時間計算如（rú）下：設環境溫度為 25 ℃ ，若升（shēng）溫速率按 3 ℃／sec 。計算則（ 150 一 25 ) / 3 即為 42 sec ，若升（shēng）溫速率按（àn） 1. 5 ℃／ sec 。計算則（ 150 一 25 ) / 1 . 5 即為 85sec。通常根據組件大小差異程度調整時間以調控升溫速率在（zài） 2 ℃ ／ sec。以下為最佳。

2 、保溫區／活性區

保（bǎo）溫區又稱活性區，在（zài）保溫區（qū）溫度通常維持（chí）在 150 ℃ 士 10 ℃ 的區域，此時（shí）錫膏處於熔化前夕，焊膏中的揮發（fā）物進一步被去除，活化劑開始激活，並有效地去除焊接表麵的氧化物， SMA 表麵溫（wēn）度受熱（rè）風對流（liú）的（de）影響，不同大小、不同質地的元器件溫度能保持均勻，板麵溫度（dù）差 △T 接近最小值，曲線形態接近水平狀（zhuàng），它也是評估回（huí）流爐工藝性（xìng）的一個窗口，選擇能維持（chí）平坦活性溫度曲（qǔ）線的爐子將提高 sMA 的焊（hàn）接效果，特別是防止立碑缺陷的產生（shēng）。通常保溫區在爐子的二、三區之間，維持時間約（yuē） 6 0-120s，若時間過（guò）長也會導致錫膏（gāo）氧化（huà）問題，以（yǐ）致焊接後（hòu）飛珠增（zēng）多。

3 、回（huí）流區

回流區的溫度（dù）最高， SMA 進入該區後迅速升溫，並超出錫膏熔點約 30 ℃ 一 40 ℃ ，即板麵溫度瞬時達到 215 ℃ 一 225 ℃ （此溫度又稱之為峰值溫度），時間約（yuē）為 5 一 10sec ，在回流區焊膏很快熔化，並迅速潤（rùn）濕焊（hàn）盤，隨看溫度的（de）進（jìn）一步提高，焊料表麵（miàn）張力（lì）降低，焊料爬（pá）至組件引腳的一定高度，形成（chéng）一個彎（wān）月（yuè）麵。從微觀上看，此時焊料中的錫與焊（hàn）盤中的銅或（huò）金由於擴（kuò）散作用（yòng）而形成金屬間化合物，以錫銅合金為例，當錫膏熔（róng）化（huà）後，並迅速潤濕銅層，錫原子與銅原子（zǐ）在其界麵（miàn）上互相滲透初期 Sn - - Cu 合金的結構為 Cu6Sn5 ，其厚度為 1 一 3μ , 若時間過長、溫度過高時， Cu原子進一步滲透到Cu6Sn5 中，其局部（bù）組織（zhī）將由 Cu6Sn5 轉變為 Cu3Sn 合金，前者合金焊接強度高，導電性能好，而後者則呈脆性，焊接強度低、導電性（xìng）能差， SMA 在回流區停留時間過長（zhǎng）鼓溫（wēn）度超高會造成（chéng） PCB 板麵發黃、起泡、以致元器（qì）件損壞。 SMA在理想的溫度下回流， PCB色質保（bǎo）持原（yuán）貌，焊（hàn）點光亮。在回流區，錫膏熔化後產（chǎn）生的表麵張力能適度校（xiào）準由貼片過程中引起的元器件引腳偏移，但也（yě）會由於焊（hàn）盤設計不正確引起多種焊接缺陷，如立碑、橋聯等。回流區的升溫速率控製在 2.5 -3 ℃／sec ,一般應在 25sec一（yī） 30sec 內達到峰值溫度。

4 、冷卻區

SMA 運行到冷卻區後，焊（hàn）點迅速降溫，焊料（liào）凝固。焊點迅速冷卻可使焊料晶格細化，結（jié）合強度提高，焊點光亮，表麵連續呈彎（wān）月麵狀。通常冷卻的方法是在回（huí）流爐出口處安裝（zhuāng）風（fēng）扇，強行冷卻。新型的回流爐則設有（yǒu）冷卻區，並采用水冷載風冷。理想的冷卻曲（qǔ）線同回流區升溫曲線（xiàn）呈鏡（jìng）麵對稱分布（bù）。在大生產中（zhōng），每（měi）個產品的實（shí）際工作（zuò）曲線，應根據 SMA 大小、組件的多少及品種（zhǒng）反複調節才能獲得（dé），從時間（jiān）上看，整個回流（liú）時間為 175sec 一 295sec即 3 分鍾-5分鍾左右，（不包括（kuò）進入第一溫區前的時間）。

溫度（dù）曲線的設定

1 、測試工具：在開始測定溫度曲線之前，需（xū）要有溫度測（cè）試儀，以及與之相（xiàng）配合的熱電偶，高溫焊錫絲、高（gāo）溫膠帶以及待測的 SMA ，當然有的回流爐（lú）自身帶有溫度測試儀（yí），（設在爐體內），但因附帶的熱電偶較長，使用不方便，不如專用溫度測（cè）試記錄儀方便。特別這類測試儀所用的小直徑熱（rè）電偶，熱量小、響應快、得到的結果精（jīng）確。

2 、熱（rè）電偶的位（wèi）置與固定熱電偶的焊接位（wèi）置（zhì）也（yě）是一個應認真考慮的（de）問題，其原則是對熱容（róng）量大（dà）的（de）組件焊盤處別忘了放置熱電偶，見圖 2 ，此外對熱敏感組件的外殼， PCB 上空檔處也應放置熱電偶，以觀察（chá）板麵（miàn）溫度分布（bù）狀況（kuàng）。

將熱電（diàn）偶固定在PCB上最好的方法是采用高溫焊料(Sn96Ag4)焊接在所需測量溫度的（de）地（dì）方，此外還（hái）可（kě）用高溫膠帶固定，但（dàn）效果沒有直接（jiē）焊接的效果好。總之根據SMA大小咲及複雜減度設（shè）有3個或更多的（de）電偶。電偶數量越多，其對了解SMA板麵的受熱情況越全麵。

3、 錫膏性能

對於所使用錫膏的性能參數也是必須考慮的因素之一（yī），首先是考慮到其合金的熔點，即回流區溫度應（yīng）高於合金熔點的（de）30-40℃。其次應考慮錫膏（gāo）的活性溫度（dù）歎（tàn）及持續的時間（jiān），有條件時應與錫（xī）膏供（gòng）應商了解，也可以參（cān）考供應商提供（gòng）的溫度曲線。

4、 爐子的結構

對於首次使用的回（huí）流爐，應首先考察（chá）一下爐子的結構（gòu）。看（kàn）一看有幾個溫區（qū），有幾（jǐ）塊發熱體，是否獨立控溫。熱電偶（ǒu）放墨在何（hé）處。熱風的形成與特點，是否構（gòu）成（chéng）溫區內（nèi）循環，風速（sù）是否可調節。每個加熱區的長度以及加（jiā）熱溫區的總長度。目前使用的紅外回流爐，一般有（yǒu）四個溫區（qū），每個加熱區有上下獨立發熱體。熱風循環係統各不相（xiàng）同，但基本上能保持各溫區獨立循環。通（tōng）常第一溫區為預熱區，第（dì）二（èr）、三溫區（qū）為（wéi）保溫區，第（dì）四溫（wēn）區為回流區，冷卻溫區為爐外（wài）強製冷風，近幾年來也（yě）出現將冷卻區設在爐內，並采用水冷（lěng）卻係統。當然這類爐子其溫區相應增（zēng）多，以至出現八溫（wēn）區以上的回流（liú）爐。隨著溫區的（de）増多，其溫度曲線的輪（lún）廓與（yǔ）爐子的（de）溫度設蚤將更加接近，這將會方便（biàn）於爐溫的調節。但隨（suí）著（zhe）爐子（zǐ）溫（wēn）區増多，在生產能力増（zēng）加的同時其能耗増（zēng）大、費用增多。

5、 爐子的帶（dài）速

設定溫度曲線的第（dì）一個考慮的參數是傳輸帶的速度（dù）設定，故應首先測量爐子的加熱區總長度，再（zài）根（gēn）據所加工的SMA尺寸大小、元器件多少以及元器件大小或（huò）熱容量的大小（xiǎo）決定SMA在抑熱區所運行的時間。正如前節所說，理想爐溫曲線（xiàn）所需的焊接時間約為3-5分鍾，因（yīn）此不難看出有了加熱區的長度，以及所需時間，就（jiù）可以方便（biàn）地計算出回（huí）流爐運行速度。

各區溫度設定：

接下來必須設定各個區的溫度，通常（cháng）回流爐儀表顯示的溫度僅代表各加熱器內熱電偶所處位置的（de）溫度，並不等於SMA經過該溫區時其扳麵上的溫度。如（rú）果,熱電偶越靠（kào）近加熱源，顯示溫度會明顯（xiǎn）高於相應（yīng）的區間溫度，熱（rè）電偶越靠近PCB的運行信道，顯（xiǎn）示溫度將越能反（fǎn）應區間溫（wēn）度，因此可（kě）打開回流爐上蓋了解熱電偶（ǒu）所（suǒ）設定的位墨。當然也可以用一塊試驗板進行模擬測驗（yàn），找出PCB上溫度與表溫設（shè）定的關係，通過幾次（cì）反複（fù）試驗，最終可以找（zhǎo）出規律。當速度與溫度確定後，再適當調節其它參數如冷卻風扇速度，強製空氣或N2流量（liàng），並（bìng）可以正式使用所加工的（de）SNA進行測試，並根據實測的結果與理論溫度曲線相比較或（huò）與錫膏供應商提供的曲線相比較。並結合環境溫度、回（huí）流峰值溫度、焊接效果、以及生產能力適當的協調。最（zuì）後將爐子的參（cān）數（shù）記錄或（huò）儲存（cún）以備後用。雖（suī）然這個過程開始較慢和費力，但最終可以以此為（wéi）依據取得熟練設定爐溫曲線的能力。

兩種典型的溫度曲線設定

1、BGA焊（hàn）接溫度（dù）的設定

BGA是近幾年使用較多的封裝器件，由（yóu）於它的（de）引腳均處於封裝體的下方，因為焊點間距較大(1.27mm)焊接後不易（yì）出現橋連缺陷，但也帶來一（yī）些新問題，即焊點易出現空洞或氣泡，而在QFP或PLCC器（qì）件的（de）焊接中，這類缺陷相對的要少得（dé）多。就其原因來說（shuō）這與BGA焊點（diǎn）在其下方陰（yīn）影（yǐng）效應大有關。故會（huì）出現實際焊接溫度比其它元器件焊接溫度（dù）要低的現狀，此時錫膏中滾劑得不到（dào）有效的揮發（fā），包裏在焊料中。圖（tú）3為實際測量到（dào）的BGA器件焊接溫度。圖中，第一根溫度曲線為BGA外側，第二根溫度曲線為BGA焊盤上，它是通過在PCB上開一小槽，並將（jiāng）熱電偶伸入其中，兩溫度（dù）上（shàng）升為同步上升，但第二根溫度曲線顯示出的溫度要低8℃左右,這是BGA體積（jī）較大，其熱容量也較大的緣故，故反映（yìng）出組件體內的溫度要低，這就告（gào）訴91在线精品一区在线观看，盡（jìn）管熱電偶放在BGA體的外側仍不能如實地（dì）反（fǎn）映出BGA焊點處的（de）溫度。因此實（shí）際工作中應盡可能地將（jiāng）熱電偶伸入到BGA體下方，並調節BGA的焊接溫度使它與其它組件溫度（dù）相兼容。

2、雙麵（miàn）板焊接溫度的淞

早期對雙麵板回流焊接時，通常要求（qiú）設計人（rén）員將器（qì）件（jiàn）放在PCB的一側，而將（jiāng）阻容（róng）組件放（fàng）在另一側，其目的是防止第二麵焊接時組（zǔ）件在二次高溫時會脫落。但隨著布線密度的増大或SMA功能的増多，PCB雙麵布有器件（jiàn）的（de）產（chǎn）品越來越多，這就要求我（wǒ）們在調節爐溫曲（qǔ）線時，不僅在焊接麵設定熱電偶而且在反麵也應設定熱電偶，並做到在焊接麵的溫度曲線符合要求的同（tóng）時，SMA反麵的溫度最高值不應超過錫膏（gāo）熔化溫（wēn）度（17913）,見圖4

從圖中看（kàn）出當焊接麵的溫度達到（dào）2i5匕時反麵最高（gāo）溫度僅為165匕，未達到焊膏熔化溫度。此時SMA反麵即使有大的元（yuán）器件（jiàn），也不會出現脫落現象。

常見有缺陷的溫度曲線

下列溫度曲線是設定時常見的缺陷：

1、活性區溫度梯（tī）度（dù）過大

立碑是片式組件常（cháng）見的焊接缺陷，引起的原因是由於組件焊盤上的錫（xī）膏熔化時潤濕力不平衡，導致組件兩端的力距不平衡故易引（yǐn）起組件立碑。引起立碑的原（yuán）因有（yǒu）多（duō）方麵，其中兩焊盤上的溫度不一致是（shì）其原因之一。圖5所示的（de）溫度曲線表明活性區溫（wēn）度梯度過大，這（zhè）意味（wèi）著PCB板麵溫度（dù）差過大，特別是靠近大器件四周的阻容組件兩端溫度受熱不平衡，錫膏熔化（huà）時間（jiān）有一（yī）個延（yán）遲故易引起（qǐ）立碑缺（quē）陷。解決的方法（fǎ）是（shì）調整活性區的溫度。

2、活性區溫度（dù）過低

圖6所示的溫度曲線表明，活性區溫度過低，此時易（yì）引（yǐn）起錫膏（gāo）中滾（gǔn）劑得不到（dào）充分揮發（fā），當到回流區時錫（xī）膏中滾劑受（shòu）高溫易引（yǐn）起激烈揮（huī）發（fā），其結果會（huì）導致飛珠的形成。

3、回（huí）浚區溫度過高或過低

圖7中曲線1所不的溫度曲線表明回流溫度過咼，易造成（chéng）PCB以及兀器件損傷，應降低回流區溫度（dù），而曲線2所示的溫度表明回流溫度過低。此時焊料雖已熔化，但流動性差。焊料不能（néng）充分潤濕，故易引起虛焊或冷（lěng）焊。

4、熱電耦出故（gù）障（zhàng）

圖（tú）8所（suǒ）示溫度曲（qǔ）線，曲線出現明顯（xiǎn）抖動，曲線如鋸齒（chǐ）狀，這通常是由於用來測試溫度的熱電耦出（chū）現故障（zhàng）。

綜上所（suǒ）述，麵對首次使用的回流爐，當測試溫度曲線（xiàn）時（shí），應對回流（liú）爐（lú）的結構、錫膏性能、SNA的大（dà）小及元器（qì）件的（de）分布等全麵了解。首先設定（dìng）帶（dài）速，然後調節溫度（dù），並與理想溫（wēn）度曲線比（bǐ）較，反複調節，就能得到實際產品（pǐn）所需要的溫（wēn）度曲（qǔ）線（xiàn）和満意（yì）的焊接效果。