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1、回流焊溫度曲線講解目 錄n理解锡膏的回流过程n怎样设定锡膏回流温度曲线n得益于升温-到-回流的回流温度曲 线n群焊的温度曲线 n回流焊接工艺的经典PCB温度曲线 当锡膏至于一个加热的环境中，锡膏 回流分为五个阶段 1.首先，用于达到所需粘度和丝印性 能的溶剂开始蒸发，温度上升必需 慢(大约每秒3 C)，以限制沸腾和飞 溅，防止形成小锡珠，还有，一些 元件对内部应力比较敏感，如果元 件外部温度上升太快，会造成断裂 。 理解锡膏的回流过程理解锡膏的回流过程n助焊剂活跃，化学清洗行动开始， 水溶性助焊剂和免洗型助焊剂都会 发生同样的清洗行动，只不过温度 稍微不同。将金属氧化物和某些污 染从即将结合的
2、金属和焊锡颗粒上 清除。好的冶金学上的锡焊点要求 “清洁”的表面。n当温度继续上升，焊锡颗粒首先单 独熔化，并开始液化和表面吸锡的 “灯草”过程。这样在所有可能的 表面上覆盖，并开始形成锡焊点。4.这个阶段最为重要，当单个的焊锡颗 粒全部熔化后，结合一起形成液态锡 ，这时表面张力作用开始形成焊脚表 面，如果元件引脚与PCB焊盘的间隙 超过4mil，则极可能由于表面张力使 引脚和焊盘分开，即造成锡点开路。 5.冷却阶段，如果冷却快，锡点强度会 稍微大一点，但不可以太快而引起元 件内部的温度应力。 理解锡膏的回流过程理解锡膏的回流过程重要的是有充分的缓慢加热来安 全地蒸发溶剂，防止锡珠形成和限制由
3、 于温度膨胀引起的元件内部应力，造成 断裂痕可靠性问题。其次，助焊剂活跃 阶段必须有适当的时间和温度，允许清 洁阶段在焊锡颗粒刚刚开始熔化时完成 。回流焊接要求总结：理解锡膏的回流过程理解锡膏的回流过程时间温度曲线中焊锡熔化的阶段 是最重要的，必须充分地让焊锡颗粒完全 熔化，液化形成冶金焊接，剩余溶剂和助 焊剂残余的蒸发，形成焊脚表面。此阶段 如果太热或太长，可能对元件和PCB造成 伤害。锡膏回流温度曲线的设定，最好是 根据锡膏供应商提供的数据进行，同时把 握元件内部温度应力变化原则，即加热温 升速度小于每秒3 C，和冷却温降速度小 于5 C。怎样设定锡膏回流温度曲线 理想的曲线由四个部分或区
4、间组成，前面三个区加热、最 后一个区冷却。炉的温区越多，越能使温度曲线的轮廓达 到更准确和接近设定。大多数锡膏都能用四个基本温区成 功回流。预热区，也叫斜坡区，用来将PCB的温 度从周围环境温度提升到所须的活性温 度。在这个区，产品的温度以不超过每 秒25C速度连续上升，温度升得太快 会引起某些缺陷，如陶瓷电容的细微裂 纹，而温度上升太慢，锡膏会感温过度 ，没有足够的时间使PCB达到活性温度 。炉的预热区一般占整个加热通道长度 的2533%。 怎样设定锡膏回流温度曲线活性区，有时叫做干燥或浸湿区，这 个区一般占加热通道的3350%，有两 个功用，第一是，将PCB在相当稳定的 温度下感温，允许不
5、同质量的元件在 温度上同质，减少它们的相当温差。 第二个功能是，允许助焊剂活性化， 挥发性的物质从锡膏中挥发。一般普 遍的活性温度范围是120150C。怎样设定锡膏回流温度曲线回流区，有时叫做峰值区或最后升温区 。这个区的作用是将PCB装配的温度从活 性温度提高到所推荐的峰值温度。活性 温度总是比合金的熔点温度低一点，而 峰值温度总是在熔点上。典型的峰值温 度范围是205230C，这个区的温度设 定太高会使其温升斜率超过每秒25C ，或达到回流峰值温度比推荐的高。这 种情况可能引起PCB的过分卷曲、脱层或 烧损，并损害元件的完整性。 怎样设定锡膏回流温度曲线怎样设定锡膏回流温度曲线理想的冷却区
6、曲线应该是和回流 区曲线成镜像关系。越是靠近这种 镜像关系，焊点达到固态的结构越 紧密，得到焊接点的质量越高，结 合完整性越好。作温度曲线的第一个考虑参数是传输带的 速度设定，该设定将决定PCB在加热通道 所花的时间。典型的锡膏制造厂参数要求 34分钟的加热曲线，用总的加热通道长 度除以总的加热感温时间，即为准确的传 输带速度，例如，当锡膏要求四分钟的加 热时间，使用六英尺加热通道长度，计算 为：6 英尺 4 分钟 = 每分钟 1.5 英 尺 = 每分钟 18 英寸。 怎样设定锡膏回流温度曲线怎样设定锡膏回流温度曲线接下来必须决定各个区的温度设 定，重要的是要了解实际的区间温 度不一定就是该区
7、的显示温度。显 示温度只是代表区内热敏电偶的温 度，如果热电偶越靠近加热源，显 示的温度将相对比区间温度较高， 热电偶越靠近PCB的直接通道，显 示的温度将越能反应区间温度。典型PCB回流区间温度设定 区间区间温度设定区间末实际板温预热210C(410F )140C(284F)活性177C(350F )150C(302F)回流250C(482 C)210C(482F)怎样设定锡膏回流温度线图形曲线的形状必须和所希望的相比较，如果形状 不协调，则同下面的图形进行比较。选择与实际图 形形状最相协调的曲线。 怎样设定锡膏回流温度曲线怎样设定锡膏回流温度曲线怎样设定锡膏回流温度曲线怎样设定锡膏回流温度
8、曲线得益于升温-到-回流的回流温度曲线许多旧式的炉倾向于以不同速率来加热一 个装配上的不同零件，取决于回流焊接的 零件和线路板层的颜色和质地。一个装配 上的某些区域可以达到比其它区域高得多 的温度，这个温度变化叫做装配的D T。如 果D T大，装配的有些区域可能吸收过多热 量，而另一些区域则热量不够。这可能引 起许多焊接缺陷，包括焊锡球、不熔湿、 损坏元件、空洞和烧焦的残留物。为什么和什么时候保温保温区的唯一目的是减少或消除大的D T 。保温应该在装配达到焊锡回流温度之 前，把装配上所有零件的温度达到均衡 ，使得所有的零件同时回流。由于保温 区是没有必要的，因此温度曲线可以改 成线性的升温-到
9、-回流(RTS)的回流温度 曲线。得益于升温-到-回流的回流温度曲线为什么和什么时候保温应该注意到，保温区一般是不需 要用来激化锡膏中的助焊剂化学成 分。这是工业中的一个普遍的错误 概念，应予纠正。当使用线性的RTS 温度曲线时，大多数锡膏的化学成 分都显示充分的湿润活性。事实上 ，使用 RTS温度曲线一般都会改善 湿润。升温-保温-回流升温-保温-回流(RSS)温度曲线可用于 RMA或免洗化学成分，但一般不推荐用于 水溶化学成分，因为RSS保温区可能过早 地破坏锡膏活性剂，造成不充分的湿润 。使用RSS温度曲线的唯一目的是消除或 减少D T。得益于升温-到-回流的回流温度曲线升温-保温-回流
10、RSS温度曲线开始以一个陡坡温升 ，在90秒的目标时间内大约150 C ，最大速率可达23 C。随后，在 150170 C之间，将装配板保温90 秒钟；装配板在保温区结束时应该 达到温度均衡。保温区之后，装配 板进入回流区，在183 C以上回流 时间为60( 15)秒钟。得益于升温-到-回流的回流温度曲线整个温度曲线应该从45 C到峰值温度 215( 5) C持续3.54分钟。冷却速 率应控制在每秒4 C。一般，较快的冷 却速率可得到较细的颗粒结构和较高强 度与较亮的焊接点。可是，超过每秒4 C会造成温度冲击。得益于升温-到-回流的回流温度曲线得益于升温-到-回流的回流温度曲线升温-到-回流R
11、TS温度曲线可用于任何化学成分或合 金，为水溶锡膏和难于焊接的合金与零 件所首选。 RTS温度曲线比RSS有几个优 点。RTS一般得到更光亮的焊点，可焊性 问题很少，因为在RTS温度曲线下回流的 锡膏在预热阶段保持住其助焊剂载体。 这也将更好地提高湿润性，因此，RTS应 该用于难于湿润的合金和零件。升温-到-回流因为RTS曲线的升温速率是如此受控的， 所以很少机会造成焊接缺陷或温度冲击 。另外，RTS曲线更经济，因为减少了炉 前半部分的加热能量。此外，排除RTS的 故障相对比较简单，有排除RSS曲线故障 经验的操作员应该没有困难来调节RTS曲 线，以达到优化的温度曲线效果。得益于升温-到-回流
12、的回流温度曲线设定RTS温度曲线RTS曲线简单地说就是一条从室温到回流 峰值温度的温度渐升曲线，RTS曲线温升 区其作用是装配的预热区，这里助焊剂 被激化，挥发物被挥发，装配准备回流 ，并防止温度冲击。RTS曲线典型的升温 速率为每秒0.61.8 C。升温的最初90 秒钟应该尽可能保持线性。得益于升温-到-回流的回流温度曲线设定RTS温度曲线RTS曲线的升温基本原则是，曲线 的三分之二在150 C以下。在这 个温度后，大多数锡膏内的活性系 统开始很快失效。因此，保持曲线 的前段冷一些将活性剂保持时间长 一些，其结果是良好的湿润和光亮 的焊接点。得益于升温-到-回流的回流温度曲线设定RTS温度曲
13、线RTS曲线回流区是装配达到焊锡回流温度的阶 段。在达到150 C之后，峰值温度应尽快地 达到，峰值温度应控制在215( 5) C，液 化居留时间为60( 15)秒钟。液化之上的这 个时间将减少助焊剂受夹和空洞，增加拉伸 强度。和RSS一样，RTS曲线长度也应该是从 室温到峰值温度最大3.54分钟，冷却速率控 制在每秒4 C。得益于升温-到-回流的回流温度曲线排除RTS曲线的故障排除RSS和RTS曲线的故障，原则是 相同的：按需要，调节温度和曲线 温度的时间，以达到优化的结果。 时常，这要求试验和出错，略增加 或减少温度，观察结果。以下是使 用RTS曲线遇见的普遍回流问题，以 及解决办法。得益
14、于升温-到-回流的回流温度曲线焊锡球许多细小的焊锡球镶陷在回流后助焊剂残 留的周边上。在RTS曲线上，这个通常是 升温速率太慢的结果，由于助焊剂载体在 回流之前烧完，发生金属氧化。这个问题 一般可通过曲线温升速率略微提高达到解 决。焊锡球也可能是温升速率太快的结果 ，但是，这对RTS曲线不大可能，因为其 相对较慢、较平稳的温升。得益于升温-到-回流的回流温度曲线焊锡珠经常与焊锡球混淆，焊锡珠是一颗或一些大 的焊锡球，通常落在片状电容和电阻周围。 虽然这常常是丝印时锡膏过量堆积的结果， 但有时可以调节温度曲线解决。和焊锡球一 样，在RTS曲线上产生的焊锡珠通常是升温速 率太慢的结果。这种情况下，
15、慢的升温速率 引起毛细管作用，将未回流的锡膏从焊锡堆 积处吸到元件下面。回流期间，这些锡膏形 成锡珠，由于焊锡表面张力将元件拉向机板 ，而被挤出到元件边。和焊锡球一样，焊锡 珠的解决办法也是提高升温速率，直到问题 解决。得益于升温-到-回流的回流温度曲线熔湿性差 熔湿性差经常是时间与温度比率的结果。 锡膏内的活性剂由有机酸组成，随时间和 温度而退化。如果曲线太长，焊接点的熔 湿可能受损害。因为使用RTS曲线，锡膏活 性剂通常维持时间较长，因此熔湿性差比 RSS较不易发生。如果RTS还出现熔湿性差 ，应采取步骤以保证曲线的前面三分之二 发生在150 C之下。这将延长锡膏活性剂 的寿命，结果改善熔
16、湿性。得益于升温-到-回流的回流温度曲线焊锡不足焊锡不足通常是不均匀加热或过快加 热的结果，使得元件引脚太热，焊 锡吸上引脚。回流后引脚看到去锡 变厚，焊盘上将出现少锡。减低加 热速率或保证装配的均匀受热将有 助于防止该缺陷。得益于升温-到-回流的回流温度曲线墓碑墓碑通常是不相等的熔湿力的结果，使 得回流后元件在一端上站起来。一般， 加热越慢，板越平稳，越少发生。降低 装配通过183 C的温升速率将有助于校 正这个缺陷。得益于升温-到-回流的回流温度曲线得益于升温-到-回流的回流温度曲线 空洞空洞是锡点的X光或截面检查通常所发现的缺陷 。空洞是锡点内的微小“气泡” ，可能是被夹住的 空气或助焊剂。空洞一般由三个曲线错误所引起 ：不够峰值温度；回流时间不够；升温阶段温度 过高。由于RTS曲线升温速率是严密控制的，空 洞通常是第一或第二个错误的结果，造成没挥发 的助焊剂被夹住在锡点内。这种情况下，为了避 免空洞的产生，应在空洞发生的点测量温度曲线 ，适当调整直到问题解决。无光
