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1、回流焊和波峰焊回流焊和波峰焊 的注意事项的注意事项.doc.doc小型台式回流焊炉温度曲线设置小型台式回流焊炉温度曲线设置为了保证焊接质量，关键就是设置好回流炉的温度曲线，面对一台新的小型台式回流炉，为了保证焊接质量，关键就是设置好回流炉的温度曲线，面对一台新的小型台式回流炉，如何尽快设置合理的温度曲线呢？这就需要首先对回流焊接原理有充分的了解，其次对所如何尽快设置合理的温度曲线呢？这就需要首先对回流焊接原理有充分的了解，其次对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有全面的了解，对回流炉的结构，包括可使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有全面的了解，对回流炉的结构，包括可控加热段数
2、、每段加热时间、可控最高温度、热风循环路径、加热器的大小及控温精度等控加热段数、每段加热时间、可控最高温度、热风循环路径、加热器的大小及控温精度等有一个全面的认识，以及对焊接对象有一个全面的认识，以及对焊接对象表面贴装组件（表面贴装组件（SMASMA）尺寸、）尺寸、PCBPCB 层数、元件大小层数、元件大小及元件分布有所了解。及元件分布有所了解。本文以本文以 QHL360QHL360 回流炉为例，从分析回流焊接的工艺原理入手，结合典型的焊接温回流炉为例，从分析回流焊接的工艺原理入手，结合典型的焊接温度曲线，详细地介绍如何正确设置回流炉的温度曲线。度曲线，详细地介绍如何正确设置回流炉的温度曲线。
3、一一. .回流焊接原理：回流焊接原理：焊接学中，根据焊料的熔点，钎焊分为软钎焊和硬钎焊，熔点高于焊接学中，根据焊料的熔点，钎焊分为软钎焊和硬钎焊，熔点高于 450450的焊接为硬的焊接为硬钎焊，熔点低于钎焊，熔点低于 450450的焊接为软钎焊。钎焊是采用比焊件（被焊接金属，或称母材）熔的焊接为软钎焊。钎焊是采用比焊件（被焊接金属，或称母材）熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于焊件熔化温度，利用点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点，低于焊件熔化温度，利用液态钎料润湿焊件，填充接头间隙并与焊件表面相互扩散实现焊接的方法。目前我们采用液态钎料润湿焊件，填
4、充接头间隙并与焊件表面相互扩散实现焊接的方法。目前我们采用的回流焊都属于软钎焊。的回流焊都属于软钎焊。在回流焊工艺中，一个完整焊点形成的过程如下：在回流焊工艺中，一个完整焊点形成的过程如下：1.1.表面清洁表面清洁随着温度上升，焊锡膏中溶剂逐渐挥发完全，助焊剂开始呈现活化作用，清理焊接界随着温度上升，焊锡膏中溶剂逐渐挥发完全，助焊剂开始呈现活化作用，清理焊接界面，清除面，清除 PCBPCB 焊盘和元件焊接端子上的氧化膜和污物。焊盘和元件焊接端子上的氧化膜和污物。2.2.活化润湿活化润湿随着温度继续上升，助焊剂的活化作用提升，助焊剂沿着焊盘表面和元件焊接端子扩随着温度继续上升，助焊剂的活化作用提
5、升，助焊剂沿着焊盘表面和元件焊接端子扩散，润湿焊接界面。散，润湿焊接界面。3.3.锡膏熔化锡膏熔化随着温度上升到锡膏熔点，金属分子具备一定的动能，熔融的液态焊料在金属表面漫随着温度上升到锡膏熔点，金属分子具备一定的动能，熔融的液态焊料在金属表面漫流铺展。流铺展。4.4.形成结合层形成结合层熔融的液态焊料在短时间内完成润湿、扩散、溶解，通过毛细作用和冶金结合，形成熔融的液态焊料在短时间内完成润湿、扩散、溶解，通过毛细作用和冶金结合，形成结合层，即结合层，即 IMCIMC（金属间化合物）。（金属间化合物）。5.5.冷却凝固冷却凝固随着温度下降到焊料的固相温度以下，焊料冷却凝固后形成具有一定机械强度
6、的焊点。随着温度下降到焊料的固相温度以下，焊料冷却凝固后形成具有一定机械强度的焊点。整个焊接过程完成。整个焊接过程完成。二二. .理想温度曲线理想温度曲线图图 1 1 是常用无铅锡膏（是常用无铅锡膏（SAC305SAC305）理想的红外回流温度曲线，它反映了）理想的红外回流温度曲线，它反映了 SMASMA 在整个回流在整个回流焊接过程中焊接过程中 PCBPCB 上某一点的温度随时间变化的曲线，它直观反映出该点在整个焊接过程中上某一点的温度随时间变化的曲线，它直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化，为获得最佳焊接效果提供了科学的依据。该曲线由五个温度区间组成，即升的温度变化，为获得最佳焊接效果
7、提供了科学的依据。该曲线由五个温度区间组成，即升温区，预热区，快速升温区，回流区和冷却区，大部分焊锡膏都能用这五个温区成功实现温区，预热区，快速升温区，回流区和冷却区，大部分焊锡膏都能用这五个温区成功实现回流焊。回流焊。图图 1 1 理想温度曲线理想温度曲线详细了解各温区的温度、详细了解各温区的温度、SMASMA 受热时间以及锡膏在各温区的变化情况，有助于更深入受热时间以及锡膏在各温区的变化情况，有助于更深入的理解理想温度曲线的意义。的理解理想温度曲线的意义。1.1.升温区升温区升温区通常指从室温（升温区通常指从室温（2525）上升到）上升到 160160左右的区域，在这个加热区域左右的区域，
8、在这个加热区域 SMASMA 平稳受平稳受热升温，焊锡膏中的溶剂缓慢挥发，各种元件尤其是热升温，焊锡膏中的溶剂缓慢挥发，各种元件尤其是 ICIC 元件缓慢升温，以适应后面焊接温元件缓慢升温，以适应后面焊接温度的要求。但是度的要求。但是 PCBPCB 上元件大小不一，各种元件的温度上升速度也不完全一样，所以在升上元件大小不一，各种元件的温度上升速度也不完全一样，所以在升温区温度上升的速度要求控制在温区温度上升的速度要求控制在 0.50.52.0/s,2.0/s,推荐速度在推荐速度在 1.01.01.5/s1.5/s。如果升温速度过快，由于热应力作用，可能会导致陶瓷电容产生细微裂缝、如果升温速度过
9、快，由于热应力作用，可能会导致陶瓷电容产生细微裂缝、PCBPCB 变形、变形、ICIC 芯片损坏，同时焊锡膏中的溶剂挥发过快，导致锡珠不良发生。芯片损坏，同时焊锡膏中的溶剂挥发过快，导致锡珠不良发生。如果升温速度太慢，如果升温速度太慢，SMASMA 及各种元件的温度不足，导致焊接时锡膏无法润湿元件产生及各种元件的温度不足，导致焊接时锡膏无法润湿元件产生虚焊，同时焊锡膏中溶剂不能完全挥发，在回流区爆沸产生锡珠。虚焊，同时焊锡膏中溶剂不能完全挥发，在回流区爆沸产生锡珠。2.2.预热区预热区预热区又称保温区，指温度从预热区又称保温区，指温度从 160160上升到上升到 180180左右的区域，焊锡膏
10、中残留的溶剂挥左右的区域，焊锡膏中残留的溶剂挥发完毕，焊锡膏中的助焊剂活性随着温度的上升而逐渐增强，将发完毕，焊锡膏中的助焊剂活性随着温度的上升而逐渐增强，将 PCBPCB 焊盘和元件端子表面焊盘和元件端子表面的氧化物和污物清除。的氧化物和污物清除。SMASMA 缓慢升温，不同大小，不同材料的元件基本保持相同的温度上缓慢升温，不同大小，不同材料的元件基本保持相同的温度上升速度。升速度。PCBPCB 在预热区的加热时间在在预热区的加热时间在 40407070 秒左右，温度上升速度在秒左右，温度上升速度在 0.5/s0.5/s 以下。以下。如果加热时间太短，焊锡膏中的溶剂没有完全挥发，回流焊时会爆
11、沸产生锡珠。如果加热时间太短，焊锡膏中的溶剂没有完全挥发，回流焊时会爆沸产生锡珠。如果加热时间太长，助焊剂活性消失后还没有进行回流焊，在焊接时容易产生润湿不如果加热时间太长，助焊剂活性消失后还没有进行回流焊，在焊接时容易产生润湿不良，同时焊锡膏金属颗粒容易氧化，出现锡珠。良，同时焊锡膏金属颗粒容易氧化，出现锡珠。3.3.快速升温区快速升温区快速升温区是指温度从快速升温区是指温度从 180180上升到锡膏熔点（上升到锡膏熔点（217217）的区域，在此区域，）的区域，在此区域，SMASMA 在在10102020 秒内迅速上升到焊接温度，温度上升速度要求大于秒内迅速上升到焊接温度，温度上升速度要求
12、大于 2/s2/s。焊锡膏也迅速升温接近。焊锡膏也迅速升温接近熔化状态。熔化状态。4.4.回流区回流区回流区是指温度从回流区是指温度从 217217上升到上升到 240240，然后逐渐下降到，然后逐渐下降到 217217的区域。在回流区，焊的区域。在回流区，焊锡膏熔化成液态，并迅速润湿焊盘，随着温度的进一步升高，焊料表面张力降低，焊料沿锡膏熔化成液态，并迅速润湿焊盘，随着温度的进一步升高，焊料表面张力降低，焊料沿元件引脚爬升，形成一个弯月面。此时焊料中的锡与元件引脚爬升，形成一个弯月面。此时焊料中的锡与 PCBPCB 焊盘上的铜形成金属间化合物，焊盘上的铜形成金属间化合物，锡原子与铜原子在其界
13、面上相互渗透，初期锡原子与铜原子在其界面上相互渗透，初期 Cu-SnCu-Sn 合金的结构为合金的结构为 Cu6Sn5,Cu6Sn5,厚度约为厚度约为 1 13um3um，如果回流时间过长，温度过高，铜原子进一步渗透到，如果回流时间过长，温度过高，铜原子进一步渗透到 Cu6Sn5Cu6Sn5 中，其局部组织将从中，其局部组织将从Cu6Sn5Cu6Sn5 变成变成 Cu3Sn,Cu3Sn,前者合金焊接强度高，导电性好，而后者则呈脆性，焊接强度低、导电前者合金焊接强度高，导电性好，而后者则呈脆性，焊接强度低、导电性差，所以要抑制性差，所以要抑制 Cu3SnCu3Sn 产生。产生。如果如果 SMAS
14、MA 在回流区时间过长或温度过高会造成在回流区时间过长或温度过高会造成 PCBPCB 板面烧焦、起泡，以致损坏元件。板面烧焦、起泡，以致损坏元件。SMASMA 在理想的温度下回流，在理想的温度下回流，PCBPCB 颜色能保持原貌，焊点光亮。在回流时，焊锡膏熔化后产生颜色能保持原貌，焊点光亮。在回流时，焊锡膏熔化后产生的表面张力能适度校准由于贴片过程中引起的元件引脚偏移，同时也会由于焊盘设计不合的表面张力能适度校准由于贴片过程中引起的元件引脚偏移，同时也会由于焊盘设计不合理引起多种焊接不良，如理引起多种焊接不良，如“立碑立碑”，“桥联桥联”等。等。回流区的最高温度为回流区的最高温度为 24052
15、405，SMASMA 在回流区停留的时间为在回流区停留的时间为 50506060 秒。秒。5.5.冷却区冷却区加热程序运行到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。焊点迅速冷却可以使焊料晶格加热程序运行到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。焊点迅速冷却可以使焊料晶格细化，结合强度提高，焊点表面光亮，表面连续成弯月面。冷却区的降温速度要求大于细化，结合强度提高，焊点表面光亮，表面连续成弯月面。冷却区的降温速度要求大于4/s.QHL3604/s.QHL360 小型台式无铅回流焊采用强制排热降温，降温速度可以达到小型台式无铅回流焊采用强制排热降温，降温速度可以达到 8/s.8/s.三三. .如何正确设置回流
16、温度曲线如何正确设置回流温度曲线1.1.测试工具测试工具在开始设置温度曲线之前，需要准备温度测试仪，以及与之相匹配的热电偶，高温焊在开始设置温度曲线之前，需要准备温度测试仪，以及与之相匹配的热电偶，高温焊锡丝、高温胶带和待测的锡丝、高温胶带和待测的 SMASMA，QHL360QHL360 小型台式回流炉自身带有温度测试仪，在控制面板小型台式回流炉自身带有温度测试仪，在控制面板上可以清楚的看到炉腔内温度的变化，使得测试温度曲线非常方便。不过为了对应不同的上可以清楚的看到炉腔内温度的变化，使得测试温度曲线非常方便。不过为了对应不同的SMASMA，需要使用不同的测温样板，使用专用的热电偶，这类测试仪所用的小直径热电偶，热，需要使用不同的测温样板，使用专用的热电偶，这类测试仪所用的小直径热电偶，热量小、响应快，测量结果精确。量小、响应快，测量结果精确。2.2.热电偶的位置与固定方法热电偶的位置与固定方法热电偶究竟焊接在何处？如何焊接？原则上是对热容量大的组件焊盘处要设置
