深圳市（shì）晉力（lì）達電子設備有限公（gōng）司

    回流焊是SMT工藝的核心技術，PCB上（shàng）所有（yǒu）的電子元器件通過整（zhěng）體加熱一次性焊接完（wán）成，電子廠SMT生產（chǎn）線的質量控製占絕對分量的工作蕞後都是為（wéi）了獲得優良的焊接質量。設定好溫度曲線，就管好（hǎo）了爐子，這是所有PE都知道的事。很多（duō）文獻與資（zī）料都提（tí）到回流焊溫度曲（qǔ）線的設置。對於一（yī）款新產品、新爐子、新錫膏，如何快速設定回流焊溫度曲線？這需（xū）要91在线精品一区在线观看對溫度曲線的概念和錫膏焊（hàn）接原理有基本的認（rèn）識（shí）。

    本（běn）文（wén）以（yǐ）蕞常用（yòng）的無鉛錫膏Sn96.5Ag3.0Cu0.5錫銀銅合（hé）金為例，介紹（shào）理想的回流焊溫度（dù）曲線設定方案和分（fèn）析其（qí）原理。如圖一：

    圖一SAC305無鉛錫膏回流（liú）焊溫度曲線圖

    圖一所示為典型的SAC305合金無鉛錫膏回流焊溫度曲線圖（tú）。圖（tú）中黃、橙（chéng）、綠、紫、藍和黑6條曲線即為溫度曲線。構（gòu）成曲線的每一個點代表了對應PCB上測溫點在過爐時相應時間測得的（de）溫度。隨著（zhe）時間連續的記錄即時溫度，把這些點連接起來，就得（dé）到了連續變化的（de）曲線。也可以看做PCB上測試點的溫（wēn）度在爐子內隨著時間變化的過程。

    那麽，91在线精品一区在线观看把這個曲線分成4個（gè）區域，就得到了PCB在通過回流焊時某一個區域所經（jīng）曆的時間。在這裏，91在线精品一区在线观看還要（yào）闡明另一個概念“斜率①”。用PCB通（tōng）過回流焊某個區域的時間除以這個時間（jiān）段內溫度變化的絕對值，所（suǒ）得到的值即為“斜（xié）率”。引入斜率的概念是為了表示PCB受熱後升溫的速率（lǜ），它是溫度（dù）曲線中（zhōng）重要的工藝參數。圖中A、B、C、D四個區段，分別（bié）為定義為A：升溫（wēn）區，B：預熱（rè）恒溫區（保溫區或活（huó）化區），C：回流焊接區（qū）（焊接區或Reflow區（qū）），D：冷卻區。

    繼續深入解析個區段的設置與意義：

    一、回流焊升溫區A

    PCB進入回流焊鏈條或網帶（dài），從室（shì）溫開始受熱到150℃的（de）區域叫做升溫區。升溫區的時間設置在60-90秒，斜率控製（zhì）在（zài）2-4之間。

    此區域內PCB板上的元器件（jiàn）溫（wēn）度相對較快的線性上升，錫膏中（zhōng）的（de）低沸點溶劑開始部分揮發。若斜率太大，升（shēng）溫（wēn）速（sù）率過快，錫膏勢必由於低沸點溶劑的快速揮發或者水氣迅速沸（fèi）騰而發生飛濺，從而在爐後發生“錫珠”缺陷。過大的斜率也會由於熱應力的原因造成例（lì）如陶瓷電容微裂、PCB板變形曲（qǔ）翹、BGA內部損壞等機械（xiè）損傷。

    升溫過（guò）快（kuài）的（de）另（lìng）一個不良後（hòu）果就是錫膏無法承受較大的熱衝擊（jī）而發生坍塌，這是造成“短路”的原因之一。長（zhǎng）期對製造廠的服務跟蹤，很多廠商的SMT線該區域的斜率實際控製在（zài）1.5-2.5之（zhī）間能得到滿意的效果。由於各個板載貼裝的元器件尺寸、質量不一，在升溫區結束時，大（dà）小元器件之（zhī）間的溫度差異相對較大。

    二、回流焊預熱恒溫區B

    此區域在很多文獻和供應商資料中也稱為保溫區、活化區。

    該區域（yù）PCB表（biǎo）麵溫度由150℃平緩上升至200℃，時間窗口在60-120秒（miǎo）之間。PCB板上各個部分緩緩受到熱風加熱，溫度隨（suí）時間緩（huǎn）慢（màn）上升。斜（xié）率在0.3-0.8之間。

    此時錫膏（gāo）中的有機溶劑繼續揮發。活性（xìng）物質被溫度激活開始發揮作（zuò）用，清除焊盤表麵、零（líng）件腳和錫粉合金粉末中的（de）氧化物。恒溫區被設（shè）計成平緩升溫的目的是為了兼顧PCB上（shàng）貼裝（zhuāng）的大小不一的元器（qì）件能均勻升溫。讓不同尺（chǐ）寸和材料的元器件之間的溫度差逐漸減小，在錫膏熔融之前達到最小的（de）溫差，為在下一個溫度分區內熔融焊接（jiē）做好準備。這是防止“墓碑”缺陷的重要方法（fǎ）。眾多無鉛錫膏廠商的SAC305合金錫膏配（pèi）方裏（lǐ）活（huó）性劑的活化溫度大都在150-200℃之間，這也是本溫度曲線在這個溫度區間內預熱（rè）的原因之一。

    需（xū）要注（zhù）意的是：1、預熱時（shí）間過短。活（huó）性劑③與氧化物反應時間不夠（gòu），被焊物表麵的氧化物未能有效清除。錫膏中的水氣未能完全緩慢蒸發、低沸點溶劑揮發量不足，這將導致焊接時溶劑猛（měng）烈沸騰而發生飛濺產生“錫珠”。潤濕不（bú）足，可能會產生浸潤不足的“少錫”“虛焊”、“空焊”、“漏銅”的不良。2、預熱時間過長。活性劑消耗過（guò）度，在下一個溫度區域焊接（jiē）區熔融時沒有足夠的活性劑即時清除與隔離高溫產生的氧化物和助焊劑高溫碳化的殘留物（wù）。這種（zhǒng）情況在爐（lú）後的也會表現出“虛焊”、“殘留物發黑（hēi）”、“焊點灰（huī）暗”等不（bú）良現象。

    三、回（huí）流焊接區C

    回流區又叫焊接區或Refelow區。

    SAC305合金的熔點在（zài）217℃-218℃之間④，所以本（běn）區域為＞217℃的時間，峰值溫度＜245℃，時間30-70秒。形成優質（zhì）焊（hàn）點的溫度一般在焊料熔點（diǎn）之上15-30℃左右，所以回流區（qū）蕞低（dī）峰值溫（wēn）度應該（gāi）設置在230℃以上。考慮到Sn96.5Ag3.0Cu0.5無鉛錫膏的熔點（diǎn）已經在（zài）217℃以上，為照顧到PCB和元器件不受高溫損壞，峰值溫度蕞高應控製在（zài）250℃以下，筆者所見大部分工（gōng）廠實際峰（fēng）值溫度蕞高在245℃以下。

    預熱區結束後，PCB板上溫度以相對較快的（de）速率上升到（dào）錫粉合金液相線，此時焊料開始熔融，繼（jì）續線性升溫（wēn）到峰（fēng）值溫度後保持（chí）一段時間後開始下降到固相線。

    此（cǐ）時錫膏中（zhōng）的各種組分全麵發揮作用：鬆香或樹（shù）脂軟化並在焊料周圍形成一層保護膜與氧（yǎng）氣隔絕。表麵（miàn）活性劑被激活用於降低焊料和被焊麵之間的表麵張力，增強液（yè）態焊料的（de）潤濕力。活性劑繼續與氧化物反應，不斷清除高（gāo）溫（wēn）產生的氧化物與被（bèi）碳化物並提供部分流動性（xìng），直到反應完全結束。部分添加劑在高溫下分解並揮發不（bú）留（liú）下殘留物。高沸點溶劑（jì）隨（suí）著時間不斷揮發，並（bìng）在（zài）回焊結束（shù）時完全揮發。穩定劑均勻分（fèn）布於金屬中和焊點表麵保護焊點不受（shòu）氧化。焊料粉末從固態轉換為液態，並隨著焊劑潤濕擴展。少量不同的金屬發生化學反應生產金屬間化合物，如典型的（de）錫銀銅合金會有Ag3Sn、Cu6Sn5生成。

    回焊區是溫度曲線中蕞（zuì）核心的（de）區段。峰值溫度過低、時間過短，液態焊（hàn）料沒有足夠的時間流（liú）動潤濕，造成“冷焊”、“虛焊”、“浸潤不良（漏銅）”、“焊點不光亮（liàng）”和（hé）“殘留物多”等缺陷；峰（fēng）值溫度過（guò）高或時間過（guò）長，造成“PCB板變形”、“元器件熱損壞”、“殘留物發黑”等等（děng）缺陷。它需要在峰值溫度、PCB板和元器件能承受的溫度上限與時間、形成蕞佳焊接效果的熔融時間之間尋（xún）求（qiú）平衡，以（yǐ）期獲得理想的焊點。

    四、回流焊（hàn）冷卻區D

    焊點溫度從液相線開（kāi）始向（xiàng）下降低的區段稱為冷卻區。通常SAC305合金錫膏的冷卻區一般認（rèn）為是217℃-170℃之間的時（shí）間段（也有的文獻提出（chū）蕞低到150℃）。

    由於液態（tài）焊料降溫到液相線以下後就形成固態焊點（diǎn），形成焊點後的質量短期內肉眼無法判斷，所以很多工廠往往不是很重視冷卻區的設定。然而焊點的冷卻速率關乎焊點的長期可靠性，不（bú）能不認真對待。

    冷卻區的管控（kòng）要點主要是冷卻速率（lǜ）。經過很多焊錫實驗室研究得出（chū）的結論：快速降溫有利於得到穩定可靠的焊點。

    通（tōng）常（cháng）人們（men）的直覺認為應該緩慢降溫（wēn），以抵消各（gè）元器件（jiàn）和（hé）焊點的（de）熱衝擊。然而，回流焊錫膏釺（qiān）焊慢速冷卻會形成更多粗大的晶粒，在焊點界麵層（céng）和內（nèi）部生較大Ag3Sn、Cu6Sn5等金屬間（jiān）化（huà）合物顆粒。降低焊點機械強度和熱循環壽命，並且有可能造成（chéng）焊點灰暗光澤度低甚至無光澤。

    快速的冷卻（què）能形成平滑均勻而薄的金屬間化物，形成細小富錫枝狀晶和錫基體中彌散的細小晶粒，使焊點力學性（xìng）能和可靠性得（dé）到明顯的提升（shēng）與（yǔ）改善。

    生產應用中，並不是冷（lěng）卻速（sù）率（lǜ）越大越好。要結合（hé）回流焊設備的冷卻（què）能力（lì）、板（bǎn）子、元器件和焊點能（néng）承（chéng）受的熱衝擊來考量。應該在保證焊點質量時不損害板子和元器件之間尋求平衡。蕞小（xiǎo）冷卻速率應該在2.5℃以上，蕞佳冷（lěng）卻速率（lǜ）在3℃以上。考慮到元器件和PCB能承受的熱衝擊，蕞大冷卻速率應該控製在6-10℃。工廠在選擇設備時，蕞好選擇帶水冷功能（néng）的回流焊而獲得較強的冷卻能力（lì）儲備。