PCB电路板回流焊接工艺的经典PCB温度曲线

回流焊PCB温度曲线讲解1. 引言回流焊是电子元器件表面贴装的主要连接工艺之一。

在回流焊过程中，合适的温度曲线对于保证焊点质量以及避免元器件损坏至关重要。

本文将介绍回流焊的基本原理，并详细讲解回流焊PCB温度曲线的设计和特点。

2. 回流焊的基本原理回流焊是利用热风或蒸汽将焊料预热至熔点，通过表面张力作用使焊料润湿焊盘，然后快速冷却固化焊点的方法。

其基本原理如下：•加热：通过预热炉或沿焊点方向移动的加热头，将焊盘、元器件表面和焊料加热至熔点附近。

•润湿：在焊料熔化后，焊料会润湿焊盘和元器件表面，形成液态焊接材料。

•冷却：在焊料润湿后，迅速冷却焊点，使焊料固化，固定连接元器件和焊盘。

3. PCB温度曲线的设计为了确保回流焊质量和避免元器件受损，需要设计合适的PCB温度曲线。

PCB温度曲线由预热阶段、高温阶段和冷却阶段组成。

3.1 预热阶段在预热阶段，PCB温度逐渐升高，热量逐渐传导到焊盘和元器件表面。

此阶段的温度升高速度较慢，以免过快的温度变化引发热应力而损坏元器件。

3.2 高温阶段在高温阶段，PCB温度达到焊料的熔点。

此阶段的温度需要保持一定时间，以确保焊料充分熔化并使焊点质量达到要求。

在高温阶段，焊料的表面张力会促使其润湿焊盘和元器件表面。

3.3 冷却阶段在冷却阶段，PCB温度迅速下降。

冷却阶段的温度变化速度需要适当控制，以避免焊点在急剧温度变化中产生冷焊、裂纹等缺陷。

4. 回流焊PCB温度曲线的特点回流焊PCB温度曲线的设计需考虑以下几个因素：4.1 元器件耐热温度不同的元器件有不同的耐热温度。

在设计温度曲线时，需要确保元器件能够耐受高温环境，避免损坏。

4.2 焊料熔点根据焊料的熔点来确定高温阶段的温度和时间。

高温阶段的温度需要高于焊料熔点以保证焊料能够充分熔化。

4.3 焊接质量要求回流焊的质量要求取决于焊接应用的具体要求，如焊点的可靠性、电气性能等。

根据焊点的要求，调整高温阶段的温度和时间，以保证焊接质量。

回流焊接温度曲线作温度曲线(profiling)是确定在回流整个周期内印刷电路板(PCB)装配必须经受的时刻/温度关系的过程。

它决定于锡膏的特性，如合金、锡球尺寸、金属含量和锡膏的化学成分。

装配的量、表面几何形状的复杂性和基板导热性、以及炉给出足够热能的能力，所有都阻碍发热器的设定和炉传送带的速度。

炉的热传播效率，和操作员的经验一起，也阻碍反复试验所得到的温度曲线。

锡膏制造商提供差不多的时刻/温度关系资料。

它应用于特定的配方，通常可在产品的数据表中找到。

但是，元件和材料将决定装配所能忍受的最高温度。

涉及的第一个温度是完全液化温度(full liquidus temperature)或最低回流温度(T1)。

这是一个理想的温度水平，在这点，熔化的焊锡可流过将要熔湿来形成焊接点的金属表面。

它决定于锡膏内特定的合金成分，但也可能受锡球尺寸和其它配方因素的阻碍，可能在数据表中指出一个范围。

对Sn63/Pb37，该范围平均为200 ~ 225°C。

对特定锡膏给定的最小值成为每个连接点必须获得焊接的最低温度。

那个温度通常比焊锡的熔点高出大约15 ~ 20°C。

(只要达到焊锡熔点是一个常见的错误假设。

)回流规格的第二个元素是最脆弱元件(MVC, most vulnerable component)的温度(T2)。

正如其名所示，MVC确实是装配上最低温度“痛苦”忍耐度的元件。

从这点看，应该建立一个低过5°C的“缓冲器”，让其变成MVC。

它可能是连接器、双排包装(DIP, dual in-line package)的开关、发光二极管(LED, light emitting diode)、或甚至是基板材料或锡膏。

MVC是随应用不同而不同，可能要求元件工程人员在研究中的关心。

在建立回流周期峰值温度范围后，也要决定贯穿装配的最大同意温度变化率(T2-T1)。

是否能够保持在范围内，取决于诸如表面几何形状的量与复杂性、装配基板的化学成分、和炉的热传导效率等因素。

回流焊接工艺的经典PCB温度曲线回流焊接工艺是目前电子制造中常用的连接电子元器件和印刷电路板（PCB）的工艺。

在这个工艺中，焊料在高温下融化，连接电子元器件和PCB，然后在一定时间内冷却固化。

经典PCB温度曲线是在回流焊接过程中记录温度变化的图表。

本文将介绍回流焊接工艺和经典PCB温度曲线的相关知识。

一、回流焊接工艺1. 回流焊接的分类回流焊接分为波峰焊接和气相焊接两种。

波峰焊接流程简单，加热过程和冷却条件单一，在单页双面电路板上应用较为广泛。

气相焊接由于温度和气流的可控性好，适用于多层电路板。

2. 回流焊接的基本步骤回流焊接过程包括物料准备、滞留、预热、焊接、冷却和检验六个步骤，每个步骤都有一定的要求。

a.物料准备确认PCB上元件的安装位置和方向是否正确。

b.滞留滞留指将焊接板在回流炉中升温前保持一定时间，以排除湿气，以免电路板和元器件受潮。

滞留时间不同，多因芯片型号、因素的耐受性以及实际情况。

在单页双面电路板和双面电路板中，常用的滞留时间为1-2小时但是在高层数的印刷电路板中滞留时间也可以达到2小时以上，需要根据实际情况判断滞留时间。

c.预热预热可以让PCB和元器件缓慢升温，以达到减少热应力和消除振动应力的目的。

预热时间通常为2-3分钟。

d.焊接焊接是回流焊接的主要步骤之一，只有在实现良好焊接后，电子产品才能保证稳定性和性能达到设计要求。

当确定每层焊点预热后,轮到钢板上。

生产厂商可以通过合理的方法来优化加热过程，大多数生产商将在PCB板上的贴有焊料的元器件表面涂上一只薄薄的层面包油，以防止软件软化后移位。

e.冷却冷却是回流焊接的一个关键步骤，在冷却过程中，焊料应该完全凝固，以避免导致PCB与元器件的热应力。

冷却时间一般为3-5分钟。

f.检验焊点完全冷却后，应对焊接点进行检查。

在这步检查过程，生产厂家会使用高清晰度成像系统，确保焊点品质符合标准。

二、经典PCB温度曲线经典PCB温度曲线是指在回流焊接过程中，PCB的温度变化曲线。

12温区回流焊标准炉温曲线12温区回流焊是一种常见的电子组装工艺，用于在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上焊接表面贴装元件。

炉温曲线是指在回流焊过程中，随着时间的推移，焊接炉内的温度变化曲线。

根据IPC（Association Connecting Electronics Industries）标准，12温区回流焊的炉温曲线应遵循以下要求：1. 预热区（Preheat Zone）：在此区域，温度逐渐升高，以将PCB和组件预热至合适的温度。

预热区的温度通常控制在100°C至150°C之间。

2. 热吸收区（Soak Zone）：在此区域，温度保持在一个相对稳定的水平，以确保焊膏完全熔化并使焊点与PCB和元件之间形成良好的接触。

热吸收区的温度通常控制在150°C至200°C之间。

3. 回流区（Reflow Zone）：在此区域，温度快速升高至焊膏的熔点，并保持一段时间，使焊膏完全液化并形成良好的焊点。

回流区的温度通常控制在200°C至250°C之间。

4. 冷却区（Cooling Zone）：在此区域，温度逐渐降低，以使焊点迅速冷却并固化。

冷却区的温度通常控制在室温附近。

炉温曲线的具体形状和温度范围可能因不同的焊接要求、焊膏类型和组件类型而有所变化。

因此，在实际应用中，根据具体的焊接工艺要求和组件特性，可以进行适当的调整和优化。

总之，12温区回流焊的炉温曲线是一个关键参数，它对焊接质量和元件的可靠性有着重要影响。

合理设计和控制炉温曲线可以确保焊接过程的稳定性和一致性，从而提高产品的质量和可靠性。

回流焊接温度曲线作温度曲线(profiling)是确定在回流整个周期内印刷电路板(PCB)装配必须经受的时间/温度关系的过程。

它决定于锡膏的特性，如合金、锡球尺寸、金属含量和锡膏的化学成分。

装配的量、表面几何形状的复杂性和基板导热性、以及炉给出足够热能的能力，所有都影响发热器的设定和炉传送带的速度。

炉的热传播效率，和操作员的经验一起，也影响反复试验所得到的温度曲线。

锡膏制造商提供基本的时间/温度关系资料。

它应用于特定的配方，通常可在产品的数据表中找到。

可是，元件和材料将决定装配所能忍受的最高温度。

涉及的第一个温度是完全液化温度(full liquidus temperature)或最低回流温度(T1)。

这是一个理想的温度水平，在这点，熔化的焊锡可流过将要熔湿来形成焊接点的金属表面。

它决定于锡膏内特定的合金成分，但也可能受锡球尺寸和其它配方因素的影响，可能在数据表中指出一个范围。

对Sn63/Pb37，该范围平均为200 ~ 225°C。

对特定锡膏给定的最小值成为每个连接点必须获得焊接的最低温度。

这个温度通常比焊锡的熔点高出大约15 ~ 20°C。

(只要达到焊锡熔点是一个常见的错误假设。

)回流规格的第二个元素是最脆弱元件(MVC, most vulnerable component)的温度(T2)。

正如其名所示，MVC就是装配上最低温度“痛苦”忍耐度的元件。

从这点看，应该建立一个低过5°C的“缓冲器”，让其变成MVC。

它可能是连接器、双排包装(DIP, dual in-line package)的开关、发光二极管(LED, light emitting diode)、或甚至是基板材料或锡膏。

MVC是随应用不同而不同，可能要求元件工程人员在研究中的帮助。

在建立回流周期峰值温度范围后，也要决定贯穿装配的最大允许温度变化率(T2-T1)。

是否能够保持在范围内，取决于诸如表面几何形状的量与复杂性、装配基板的化学成分、和炉的热传导效率等因素。

回流焊PCB温度曲线讲解回流焊是一种常用的电子组装工艺，用于将电子元件焊接到印刷电路板（PCB）上。

在回流焊过程中，PCB需要经历一系列的温度变化，以确保焊点可靠连接。

下面将讲解回流焊温度曲线的各个阶段及其作用。

1. 预热阶段（Preheat Stage）：回流焊过程开始时，PCB需要从室温逐渐升温至预定温度。

预热阶段的作用是除去PCB上的水分和挥发性有机物，以避免在焊接过程中产生气泡和蒸汽。

通常，预热温度为100°C至150°C，持续时间为1至2分钟。

2. 热液相预热阶段（Thermal Soak Stage）：在预热阶段后，PCB会继续加热至更高的温度，通常为150°C至200°C。

这一阶段的目的是让整个PCB均匀达到焊接温度，以减少焊接过程中的热应力。

热液相预热阶段的持续时间通常为1至4分钟。

3. 焊接阶段（Reflow Stage）：当PCB达到焊接温度时，焊膏开始熔化，将电子元件与PCB焊接在一起。

焊接温度通常为220°C至245°C，具体取决于焊膏的特性。

焊接阶段的持续时间通常为1至3分钟。

4. 冷却阶段（Cooling Stage）：焊接完成后，PCB需要冷却到室温，以确保焊点的稳定性。

冷却阶段通常使用强制风冷却或自然冷却。

冷却时间因焊接设备和PCB的尺寸而异，一般为1至5分钟。

回流焊温度曲线中的每个阶段都有其特定的温度和时间要求，这是为了保证焊接质量和工艺稳定性。

通过控制这些参数，焊接过程中的温度变化可以最小化，从而减少因热应力引起的PCB变形和元件损坏的风险。

总结来说，回流焊温度曲线包括预热阶段、热液相预热阶段、焊接阶段和冷却阶段。

每个阶段都有其特定的温度和时间要求，以确保焊接质量和PCB的稳定性。

通过合理控制回流焊温度曲线，可以提高焊接过程的可靠性和稳定性，从而保证电子产品的性能和可靠性。

回流焊是一种广泛应用于电子制造业的关键工艺，它能够将电子元件精准地焊接到印刷电路板（PCB）上。

回流焊接温度曲线作温度曲线profiling是确定在回流整个周期内印刷电路板PCB装配必须经受的时间/温度关系的过程.它决定于锡膏的特性,如合金、锡球尺寸、金属含量和锡膏的化学成分.装配的量、表面几何形状的复杂性和基板导热性、以及炉给出足够热能的能力,所有都影响发热器的设定和炉传送带的速度.炉的热传播效率,和操作员的经验一起,也影响反复试验所得到的温度曲线.锡膏制造商提供基本的时间/温度关系资料.它应用于特定的配方,通常可在产品的数据表中找到.可是,元件和材料将决定装配所能忍受的最高温度.涉及的第一个温度是完全液化温度full liquidus temperature 或最低回流温度T1.这是一个理想的温度水平,在这点,熔化的焊锡可流过将要熔湿来形成焊接点的金属表面.它决定于锡膏内特定的合金成分,但也可能受锡球尺寸和其它配方因素的影响,可能在数据表中指出一个范围.对Sn63/Pb37,该范围平均为200 ~ 225°C.对特定锡膏给定的最小值成为每个连接点必须获得焊接的最低温度.这个温度通常比焊锡的熔点高出大约15 ~ 20°C.只要达到焊锡熔点是一个常见的错误假设.回流规格的第二个元素是最脆弱元件MVC, most vulnerable component的温度T2.正如其名所示,MVC就是装配上最低温度“痛苦”忍耐度的元件.从这点看,应该建立一个低过5°C的“缓冲器”,让其变成MVC.它可能是连接器、双排包装DIP, dual in-line package的开关、发光二极管LED, light emitting diode、或甚至是基板材料或锡膏.MVC是随应用不同而不同,可能要求元件工程人员在研究中的帮助.在建立回流周期峰值温度范围后,也要决定贯穿装配的最大允许温度变化率T2-T1.是否能够保持在范围内,取决于诸如表面几何形状的量与复杂性、装配基板的化学成分、和炉的热传导效率等因素.理想地,峰值温度尽可能靠近但不低于T1可望得到最小的温度变化率.这帮助减少液态居留时间以及整个对高温漂移的暴露量.传统地,作回流曲线就是使液态居留时间最小和把时间/温度范围与锡膏制造商所制订的相符合.持续时间太长可造成连接处过多的金属间的增长,影响其长期可靠性以及破坏基板和元件.就加热速率而言,多数实践者运行在每秒4°C或更低,测量如何20秒的时间间隔.一个良好的做法是,保持相同或比加热更低的冷却速率来避免元件温度冲击.图一是最熟悉的回流温度曲线.最初的100°C是预热区,跟着是保温区soak or preflow zone,在这里温度持续在150 ~ 170°C 之间对Sn63/Pb37.然后,装配被加热超过焊锡熔点,进入回流区,再到峰值温度,最后离开炉的加热部分.一旦通过峰值温度,装配冷却下来.温度热电偶的安装适当地将热电偶安装于装配上是关键的.热电偶或者是用高温焊锡合金或者是用导电性胶来安装,提供定期检测板的温度曲线精度和可重复性的工具.对很低数量的和高混合技术的板,也可使用非破坏性和可再使用的接触探头.应该使用装配了元件的装配板来通过炉膛.除非是回流光板bare board,否则应该避免使用没有安装元件的板来作温度曲线.热电偶应该安装在那些代表板上最热与最冷的连接点上引脚到焊盘的连接点上.最热的元件通常是位于板角或板边附近的低质量的元件,如电阻.最冷的点可能在板中心附近的高质量的元件,如QFPquad flat pack、PLCCplastic leaded chip carrier或BGAball grid array.其它的热电偶应该放在热敏感元件即MVC 和其它高质量元件上,以保证其被足够地加热.如果用前面已经焊接的装配板,则必须从那些热电偶将要安装的连接点上去掉焊锡.因为板可能是用Sn63/Pb37焊接的,而现在将要用Sn10/Pb90,用后者来简单焊接热电偶将会产生一种“神秘”合金,或者一种不能维持测试板所要求的多个温度变化的合金.在去掉老的焊锡后,用少量助焊剂,跟着用少量而足够的高温焊锡.如果用导电性胶来安装热电偶,同样的步骤去掉下面的Sn63/Pb37或其它合金.这是为了避免破坏热电偶的胶合附着,从而可能导致回流期间的托焊.推荐使用K型、30 AWG 的热电偶线,最好预先焊接.在安装之后,热电偶引线引到PCB装配的后面相对行进方向.有人宁愿用一个接头接在热电偶引线的尾沿.这样测量设备可很快连接和分开.开普敦Kapton胶带一种耐高温胶带用来在适当位置固定热电偶的引线.多数回流机器装备有机上作温度曲线的软件,允许热电偶引线插在炉子上,实时地从系统显示屏幕上跟踪.有人宁愿使用数据记录设备,和测试装配板一起从炉中通过,以可编程的时间间隔从多个热电偶记录温度.这些系统是作为“运行与读数run-and-read”或数据发送单元来使用的,允许实时地观察温度曲线.对后者,系统必须不受射频干扰RFI, radio frequency interference、电磁干扰EMI, electromagnetic interference 和串扰crosstalk的影响,因此当来自发射机的数据还没有来时,不会去“猜测”温度.不管用哪一种数据记录器,定期的校准是必要的.渐升式温度曲线Ramp profile保温区soak zone有热机械的thermomechanical重要性,它允许装配的较冷部分“赶上”较热部分,达到温度的平衡或在整个板上很低的温度差别.在红外IR, infrared回流焊接开始使用以来,这个曲线是常用的.在加热PCB装配中,SMT早期的红外与对流红外炉实际上缺乏热传导能力,特别是与今天的对流为主的convection-dominant炉相比较.这样,锡膏制造商们配制它们的几乎松香温和活性RMA, rosin mildly active材料,来满足回流前居留时间的要求,尝试减少温度差别图二.另一方面,以对流为主要热机制的对流为主的convection-dominant炉通常比其前期的炉具有高得多的热传导效率.因此,除非装配的元件实在太多,需要保温来获得所希望的温度差别,否则回流前的保温区是多余的,甚至可能是是有害的,如果温度高于基板玻璃态转化温度substrate glass-transitionTg的时间过长.在大多数应用中,渐升式温度曲线ramp profile是非常好的图三.尽管有人认为锡膏助焊剂配方要求回流前保温preflow soak,事实上,这只是为了能够接纳那些老的、现在几乎绝种的、对流/IR炉技术.一项最近的有关锡膏配方的调查显示,大多数RMA、免洗和水溶性材料都将在渐升式温度曲线上达到规定要求1.事实上,许多有机酸OA, organic acid水溶性配方地使用的保温时间也要尽可能小—由于有大量的异丙醇含量作为溶剂,它们容易很快挥发.在使用渐升式温度曲线ramp profile之前,应该咨询锡膏制造商,以确保兼容性.虽然一些非常量大或复杂的PCB装配还将要求回流前的保温,但大多数装配即,那些主要在线的将受益于渐升式温度曲线ramp profile.事实上,后者应该是如何锡膏评估程序中的部分,不管是免洗,还是水溶性.氮气环境一个焊接的现有问题是有关在回流焊接炉中使用氮气环境的好处.这不是一个新问题—至少一半十年前安装的回流炉被指定要有氮气容器.而且,最近与制造商的交谈也显示还有同样的比例存在,尽管使用氮气的关键理由可能现在还未被证实.首先,重要的是理解使回流环境惰性化是怎样影响焊接过程的.焊接中助焊剂的目的是从要焊接的表面,即元件引脚和PCB 焊盘,去掉氧化物.当然,热是氧化的催化剂.因为,根据定义,热是不可能从基本的温度回流焊接过程中去掉的,那么氧—氧化的另一元素—通过惰性的氮气的取代而减少.除了大大地减少,如果没有消除,可焊接表面的进一步氧化,这个工艺也改善熔锡的表面张力.在八十年代中期,免洗焊锡膏成为可行的替代品.理想的配方是外观可接受的光亮的、稀薄的和无粘性的、腐蚀与电迁移良性的、和足够薄以致于不影响ICTin-circuit test针床的测试探针.残留很低的锡膏助焊剂固体含量大约为 ~ %满足前两个标准,但通常影响ICT.只有固体含量低于%的超低残留材料才可看作与测试探针兼容.可是,低残留的好处伴随着低侵蚀性助焊剂处理的成本代价,需要它所能得到的全部帮助,包括回流期间防止进一步氧化的形成.这个要用氮气加入到回流过程来完成.如果使用超低残留焊锡膏,那么需要氮气环境.可是,近年来,也可买到超低残留的焊锡膏,在室内环境非氮气也表现得非常的好.原来的有机可焊性保护层OSP, organic solderability preservative在热环境中有效地消失,对双面装配,要求氮气回流环境来维持第二面的可焊性.现在的OSP也会在有助焊剂和热的时候消失,但第二面的保护剂保持完整,直到印有锡膏,因此回流时不要求惰性气体环境.氮气回流焊接的最古老动机就是前面所提到的改善表面张力的优点,通过减少缺陷而改善焊接合格率即是归功于它.其它的好处包括：较少的锡球形成、更好的熔湿、和更少的开路与锡桥.早期的SMT手册提倡密间距的连接使用氮气,这是基于科学试验得出的结论.可是,这测试是实验室的试验,即,“烧杯试验”与实际生产的关系,没有把使用氮气的成本计算在内.应该记住,在过去十五年,炉的制造商已经花了许多钱在开发R&D之中,来完善不漏气的气体容器.虽然当使用诸如对流为主的convection-dominant这类紊流空气时,不容易将气体消耗减到最小,但是有些制造商使用高炉内气体流动和低氮气总消耗,已经达到非常低的氧气水平.这样做,他们已经大大地减低了使用氮气的成本.随着连接的密度增加,过程窗口变小.在这个交接口,在有CSPchip scale package和倒装芯片flip chip的应用中使用氮气是很好的保证.双面回流焊接人们早就认识到的SMT的一个优点是,元件可以贴装在基板的两面.可是,问题马上出现了：怎样将前面回流焊接的元件保持在反过来的一面上完好无损,如果第二面也要回流焊接人们已经采取了无数的方法来解决这个困难：一个方法是有胶将元件粘在板上,这个方法只用于波峰焊接无源元件passive component、小型引脚的晶体管SOT和小型引脚集成电路SOIC.可是,这个方法涉及增加步骤和设备来滴胶和固化胶.另一个方法是为装配的顶面和底面使用两种不同的焊锡合金,第二面的锡膏的熔点较低.第三个方法是企图在炉内装配板的顶面和底面之间产生一个温度差.可是,由于温度差,基板Z轴方向产生的应力可能对PCB结构,包括通路孔和内层,有损耗作用.在有些应用中,虽然这种应力可能是有名无实的,但还是需要小心处理.事实上,有更实际的解决办法.人们不要低估熔化金属的粘性能力—它远比锡膏的粘性强. 记住这一点,元件绑解的表面积越大,保持它掉落的力就越大.为了决定哪些元件可用作底面贴附与随后的“回流”,导出了一个比率,评估元件质量与引脚/元件焊盘接触面积之间的关系2：元件重量克焊盘配合的总面积平方英寸这里,第二面的每平方英寸克必须小于或等于30.侵入式焊接Intrusive Soldering波峰焊接是一个昂贵的工艺,因为伴随着越来越多的对其废气排放的研究—这也是工业为什么要减少波峰焊接需求的一个理由.另一个理由是随着表面贴装元件SMD的使用,放用回流焊接传统通孔元件特别是连接器的兴趣越来越多.取消波峰焊接不仅经济上和制造上有好处,而且消除了一个处理中心,通过减少周期时间和占地面积使得装配线更流畅.从工艺观点来看,PCB 减少一次加热过程,这一点对潜在的温度损害和金属间增长是很重要的.侵入式焊接即通孔回流through-hole reflow、单中心回流焊接single-center reflow soldering、引脚插入锡膏pin-in-paste,等是一个表面贴装和通孔元件都在回流焊接系统中焊接的工艺.采用该工艺可减少波峰和手工焊接.这不是一个“插入式drop-in”的工艺 151; 因为沉积的焊锡用来连接SMD 和传统两种元件,控制锡量是必须的.有人用模板stencil来将锡膏印刷到孔内.这里,小心是很重要的,以保证插入的通孔元件引脚不会带走太多的锡膏.其它的使用者将焊锡预成型结合到工业中,来提供足够的锡量给插入的元件.可是,这是一个昂贵的选择,并且不太适合于自动过程.一个更先进的方法是调节围绕电镀通孔周围的焊盘直径与几何形状.最主要的问题是多少锡量才达到“足够的”通孔连接以及“最佳的”锡膏沉积方法,该工艺还处在试验阶段.侵入式焊接Intrusive soldering也要求回流系统比平常多的加热能力.工艺中增加的通孔元件数量对回流系统的热传送效率的要求更高.许多混合技术装配的复杂表面几何形状要求一个很高的热传送系数,以可接受的温度差来充分地回流装配.虽然大多数对流为主的炉可胜任这个任务,在某些装配上的某些元件的热敏感性可能阻碍其通过回流焊系统.这个情况可能在使用较高熔点的无铅焊锡时,变得更富挑战性.可是,对大多数应用,侵入式焊接具有很大的吸引力,理所当然应该得到考虑.结论虽然本文重点在量的回流焊接上面,但相同的原则与惯例对其它的选择性的回流工艺,包括激光,都是可应用的.虽然回流焊接是一个高要求的工艺,但它不是“火箭科技”—必须控制但非常可受的.适当的设备与材料选择,以及理解主要的热、化学和冶金的工艺,将向高合格率的焊接工艺迈出一大步.溅锡的影响减到最小罗丝.伯恩逊、大卫.斯比罗里和杰弗里.安卫勒美在回流之后,内存模块的连接器“金手指”可能出现溅锡的污染,这意味着产品的品质和可靠性问题和制造流程问题.溅锡只是表面污染的一种,其它类型包括水渍污染和助焊剂飞溅.这些影响较小,但由于焊锡飞溅,焊锡已实际上熔湿了“金手指”的表面.“小爆炸”溅锡有许多原因,不一定是回流焊接时热的或熔化的焊锡爆发性的排气结果.例如,通过观察过程,以保证锡膏丝印时的最佳清洁度,溅锡问题可以减少或消除.任何方法,如果使锡膏粉球可能沉积在金手指上,并在回流过程时仍存在,都可以产生溅锡.包括：在丝印期间没有擦拭模板底面模板脏误印后不适当的清洁方法丝印期间不小心的处理机板材料和污染物中过多的潮汽极快的温升斜率超过每秒4° C在后面的原因中,助焊剂的激烈排气可能引起熔化焊接点中的小爆炸,促使焊锡颗粒变成在回流腔内空中乱飞,飞溅在PCB 上,污染连接器的“金手指”.PCB材料内夹住潮气的情况是一样的,和助焊剂排气有相同的效果.类似地,板表面上的外来污染也引起溅锡.溅锡的影响虽然人们对溅锡可能对连接器接口有有害的影响的关注,还没有得到证实,但它仍然是个问题,因为轻微的飞溅“锡块”产生对连接器金手指平面的破坏.这些锡块是不柔顺的,锡本身比金导电性差,特别是遭受氧化之后.第一个最容易的消除溅锡的方法是在锡膏的模板丝印过程.如果这个过程是产生溅锡的原因的话,那么通过良好的设备的管理及保养来得到控制,包括适当的丝印机设定和操作员培训.如果原因不在这里,那么必须检查其它方面.水印污染：其根本原因还未完全理解,虽然可能涉及许多根源.因为已经显示清洁的、未加工的、无锡膏的和没有加元件的板,在回流后也会产生水印污染,所以其中包括了许多的原因：PCB制造残留、炉中的凝结物、干助焊剂的飞溅、清洗板的残留和导热金的变色等.水印污染经常难于发现,但其对连接器接口似乎并无影响.事实上内存模块的使用者并不关心这类表面污染,常常看作为金的变色.助焊剂飞溅：一般理解为,助焊剂水滴在回流炉中变成空中乱飞,分散和附着在整个板上,包括金手指.有两种理论试图说明助焊剂飞溅：溶剂排放理论和合并理论丝印期间的清洁再次认为有影响,但可控制.溶剂排放理论：认为锡膏助焊剂中使用的溶剂必须在回流时蒸发.如果使用过高温度,溶剂会“闪沸”成气体类似于在热锅上滴水,把固体带到空中,随机散落到板上,成为助焊剂飞溅.为了证实或反驳这个理论,使用热板对样板进行导热性试验,并作测试.使用的温度设定点分别为190° C,200° C和220°C.膏状的助焊剂不含焊锡粉末在任何情况下都不出现飞溅.可是,锡膏含有粉末的助焊剂在焊锡熔化和焊接期间始终都有飞溅.表一和表二是结果.表一、溶剂排气模拟试验表二、从金属焊接中的助焊剂飞溅模拟试验可以推断,如果助焊剂沸腾引起飞溅,那么当助焊剂单独加热时应该看到.可是,由于飞溅是在焊锡结合时观察到的,这里应该可找到其作用原理.测试说明溶剂排气理论不能解释助焊剂飞溅.结合理论：当焊锡熔化和结合时熔化材料的表面张力―一个很大的力量―在被夹住的助焊剂上施加压力,当足够大时,猛烈地排出.这一理论得到了对BGA 装配内焊锡空洞的研究的支持,其中描述了表面张力和助焊剂排气之间的联系助焊剂排气率模型.因此,有力的喷出是助焊剂飞溅最可能的原因.接下来的实验室助焊剂飞溅模拟说明了结合的影响,甚至当锡膏在回流前已烘干.尽管如此,完全的烘干大大地减少了飞溅表三.表三、来自金属结合的助焊剂飞溅模拟―烘干研究150oC 观察到飞溅1-2飞溅无飞溅无飞溅160oC 1-2飞溅无飞溅无飞溅无飞溅170oC 无飞溅无飞溅无飞溅无飞溅用锡膏B 90% Sn63/Pb37 合金作试验熔湿速度因为结合模型看来会成功,所以调查了各种材料的熔湿速度.熔湿速度受合金类型、温度、助焊剂载体和回流环境的影响.如图一所说明,温度对熔湿速度有戏剧性的影响,温度越高,速度越快.图一、一种焊锡配方在不同温度测试的熔湿速度,影响因素包括合金类型、温度、助焊剂载体和回流环境.李宁成博士在其论文,“通过缺陷机制分析优化回流曲线”中说,惰性气体氮也会增加熔湿速度.SMT专栏作家珍尼.黄博士和其它人的报告说,共晶合金的熔湿速度倾向于比非共晶材料快.因此,Sn63/Pb37一般比Sn62/Pb36/Ag2熔湿速度更快.影响熔湿、从而影响结合和潜在飞溅的因素如表四所示. 表四、可能引起溅锡的因素溅锡的解决方案预防：防止溅锡沉积的一个方法就是在金手指上涂敷一层可驳除的阻焊层,在丝印锡膏后涂敷,回流后拿掉.这个方法还没有印证,可能成本高,因为牵涉手工作业,涂敷板上选择性区域会造成困难,中断生产流水作业.另外可选择在金手指上贴临时胶带.这个方法也有同样的缺点.最小化：优化助焊剂载体的化学成份,和回流温度曲线,将溅锡减到最低.为了证明这一点,得到内存模块制造商的支持,通过评估对材料和回流温度曲线优化的影响,来评价表准锡膏系统.清楚地表明活性剂、溶剂、合金和回流温度曲线对溅锡程度有重要影响.因此,有信心着手解决问题,这些参数的适当调整可以将溅锡减到最小.非标准材料,如聚合助焊剂系统由于成本高、货架寿命丝印寿命短、工艺变化范围小、并返工困难,不包括在本研究范围.但是,聚合助焊剂有希望最终提供一个可能最小化的溅锡解决方案,因为潜在的飞溅材料在温度激化的聚合过程中被包围.因此,没有液体助焊剂留下来产生飞溅.测试样板是一块六个小板的内存模块,没有贴装元件.已发现元件回减小溅锡的影响,因为元件会阻隔助焊剂从金手指上排出.现有生产材料和温度曲线作基本的试验条件表五.生产电路板的飞溅水平大约每100块组合板有一个飞溅锡球.两个工程师通过20倍的显微镜观察所有的板,以评估溅锡程度.表五、测试材料残留慢高推荐惰性中助焊剂E 低残留,高溶剂含量,空气或氮气回流慢高惰性中助焊剂F 极低残留,惰性回流助焊剂A: Kester244, B: 92, C: 92J, D:51SC, E: 73D, F:75 在线研究中使用不同特性的表准锡膏.根据其不同的湿润速度和溶剂性能来选择这些材料.为减少研究中的变量参数,所有锡膏使用同一种合金：Sn63/Pb37,粒度-325/+500目.最小化试验结果回流温度曲线的选择：试验期间得到明确,回流曲线和材料类型两者都必须调整以使飞溅最小.测试使用的两条主要的回流曲线不同在于其保温区的特性.没有平坦保温区的线性上升温度曲线图二结果是所有材料都存在一些溅锡,在原来的生产材料上增加了溅锡.因此,这个曲线形状没有作继续研究.基于飞溅机制的假设,这个线性的曲线没有充分烘干助焊剂.一个更有前途的基本曲线形状包括一个160oC的高温保温烘干,以蒸发所有溶剂图三.这种溶剂失散增加助焊剂剩余的粘性,减少挥发成份,因此减少飞溅.可是,这样烘干的潜在问题包括熔湿变差和产生空洞.使用惰性气体氮气可以帮助改善熔湿和减少空洞,但对飞溅却无效果.这个曲线也是一个“长”曲线,消除了过快温升率的需要最高每秒175oC.图二、线性温升曲线,没有保温平台区,对任何焊锡和助焊剂材料都造成一些溅锡图三、有一个高温保温区的温度曲线,溶剂的消失提高余下的助焊剂粘性,因此减少溅锡所有温度曲线研究的结果在图四和表六中总结.光板上测得的飞溅程度,在已贴装元件的生产板上大大减少.估计表明,光板上少于10-20个飞溅锡球,将在贴装元件板上不产生飞溅.因此,助焊剂类型D,E和F表五都提供了可行的溅锡解决方案.D型助焊剂载体有其它有点,工艺范围大和可以空气回流.三种材料的特点都是熔湿速度慢,但溶剂种类不同,这显示所有溶剂都可以有效烘干,熔湿速度才是助焊剂飞溅的关键因素.。

在使用表面贴装元件的印刷电路板(PCB)装配中，要得到优质的焊点，一条优化的回流温度曲线是最重要的因素之一。

温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数，当在笛卡尔平面作图时，回流过程中在任何给定的时间上，代表PCB上一个特定点上的温度形成一条曲线。

几个参数影响曲线的形状，其中最关键的是传送带速度和每个区的温度设定。

带速决定机板暴露在每个区所设定的温度下的持续时间，增加持续时间可以允许更多时间使电路装配接近该区的温度设定。

每个区所花的持续时间总和决定总共的处理时间。

每个区的温度设定影响PCB的温度上升速度，高温在PCB与区的温度之间产生一个较大的温差。

增加区的设定温度允许机板更快地达到给定温度。

因此，必须作出一个图形来决定PCB的温度曲线。

接下来是这个步骤的轮廓，用以产生和优化图形。

在开始作曲线步骤之前，需要下列设备和辅助工具：温度曲线仪、热电偶、将热电偶附着于PCB的工具和锡膏参数表。

可从大多数主要的电子工具供应商买到温度曲线附件工具箱，这工具箱使得作曲线方便，因为它包含全部所需的附件(除了曲线仪本身)。

现在许多回流焊机器包括了一个板上测温仪，甚至一些较小的、便宜的台面式炉子。

测温仪一般分为两类：实时测温仪，即时传送温度/时间数据和作出图形；而另一种测温仪采样储存数据，然后上载到计算机。

热电偶必须长度足够，并可经受典型的炉膛温度。

一般较小直径的热电偶，热质量小响应快，得到的结果精确。

有几种方法将热电偶附着于PCB，较好的方法是使用高温焊锡如银/锡合金，焊点尽量最小。

另一种可接受的方法，快速、容易和对大多数应用足够准确，少量的热化合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶，再用高温胶带(如Kapton)粘住。

还有一种方法来附着热电偶，就是用高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂，此方法通常没有其它方法可靠。

附着的位置也要选择，通常最好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。

(图一、将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间)锡膏特性参数表也是必要的，其包含的信息对温度曲线是至关重要的，如：所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希望的回流最高温度。

回流焊接工艺的经典PCB温度曲线对于回流焊接工艺，温度曲线是非常重要的参考指标。

下面是一篇关于经典PCB温度曲线的介绍。

回流焊接是一种常用的电子组装工艺，能够快速、可靠地连接电子元器件与印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）。

随着电子设备的不断进一步迷你化和复杂化，回流焊接工艺的应用越来越广泛。

经典的PCB温度曲线通常可以分为四个主要阶段：预热、热插入、呼吸和冷却。

1. 预热阶段：在预热阶段，PCB和电子元器件被暴露在逐渐升高的温度下。

这个阶段的目标是将PCB和元器件逐渐加热至焊接温度，同时还可以除去潮湿度以减少热应力。

2. 热插入阶段：一旦预热阶段完成，进入热插入阶段。

此时焊接温度达到预定的最高值，以确保焊接剂充分熔化并完成焊接。

在这个阶段，PCB会保持在高温下一段时间，以确保焊点能够完全形成。

3. 呼吸阶段：在热插入阶段的末端，PCB进入呼吸阶段。

这个阶段是温度逐渐下降的过程，焊点开始冷却。

在此期间，焊点形成并固化。

4. 冷却阶段：最后，PCB进入冷却阶段。

整个PCB和焊点以及电子元器件逐渐恢复到室温。

此时，焊点已经形成，焊接过程完毕。

以上四个阶段构成了经典的PCB温度曲线。

在焊接过程中，控制好温度的升降速度和保持时间非常重要，以确保焊接质量和减少热应力。

通过合理设计温度曲线，可以确保焊接剂充分熔化和流动，同时避免元器件的过度加热或熔化。

此外，还需要注意选择适合的焊接剂和适当的温度曲线，以满足特定的焊接要求和电子元器件的特性。

总之，经典的PCB温度曲线是回流焊接工艺中的重要参考指标，用于控制焊接温度和时间，确保焊接质量和避免热应力。

合理设计和实施温度曲线可以提高焊接质量和可靠性，同时保护电子元器件。

在进行回流焊接工艺时，控制好温度曲线对于焊接质量至关重要。

下面将进一步探讨相关内容。

在经典的PCB温度曲线中，每个阶段的温度升降速度和保持时间都需要精确控制，以确保焊接剂充分熔化和流动，同时避免过度加热或熔化电子元器件。

无铅回流焊接工艺曲线，如下图
无
铅回
流焊
工艺
参
数，
如下
表
区域时间升温速率峰值温度降温速率
预热区（室温～150℃）60～150s≤2。

0℃/s
均温区（150~200℃）60～120s＜1.0℃/s
回流区（＞217℃）60～90s230-260℃
冷却区(Tmax～180℃） 1.0℃/s≤Slope≤4。

0℃
/s
说明：
预热区：温度由室温～150℃,温度上升速率控制在2℃/s 左右，该温区时间为60～150s。

均温区：温度由150℃~200℃,稳定缓慢升温,温度上升速率小于1℃/s，且该区域时间控制在60～120s（注意:该区域一定缓慢受热，否则易导致焊接不良).
回流区：温度由217℃~Tmax~217℃，整个区间时间控制在60～90s。

若有BGA，最高温度：240至260度以内保持约40秒。

冷却区:温度由Tmax～180℃，温度下降速率最大不能超过4℃/s。

温度从室温25℃升温到250℃时间不应该超过6 分钟.
该回流焊曲线仅为推荐值，客户端需根据实际生产情况做相应调整。

回流时间以30～90s 为目标，对于一些热容较大无法满足时间要求的单板可将回流时间放宽至120s。

波峰焊温度曲线图简介
该波峰焊曲线仅为推荐值，客户端需根据实际生产情况做相应调整。

波峰焊推荐条件：
1：预热区PCB板底温度范围为﹕90-130℃
2：焊接时锡点温度范围为﹕235-260℃
3. CHIP与WAVE间温度不能低于180℃
4. PCB浸锡时间：2--5sec
5. PCB板底预热温度升温斜率≦5℃/S
6. PCB板在出炉口的温度控制在100度以下
回流焊温度曲线简介：
该回流焊曲线仅为推荐值，客户端需根据实际生产情况做相应调整。

回流焊推荐条件：
1.推荐的峰值温度是：245°C 。

在峰值温度低于245°C下，你可以通过调整
时间、升温温度斜率以及锡膏厚度等参数，以保证焊接质量。

注意：峰值温度不能高于265°
2.焊接次数不应超过2次
制作人:高广淼。

PCB回流焊温度曲线的设定及优化1 引言最近几年，SMT生产技术已发生了巨大的变化，回流焊机作为SMT中一个关键设备，它的正确使用无疑能够进一步确保产品的焊接质量。

虽然PCB的回流焊接工艺被认为是一种非常成熟的技术，但是随着产品变的越来越复杂，元件尺寸从01005到50X50都有，且分布在组装密度非常高的双面PCB上，从而新的挑战也不断出现。

实践证明，优化合格的回流焊温度曲线可大大减少焊接缺陷，提高产品的直通率。

不合格的回流焊温度曲线会产生不可接受的焊点、失效的元件和整体更低的可靠性。

所以探讨回流焊温度曲线设置和优化非常有必要的。

本文将描述回流焊温度曲线设置和优化的一些方法和技巧。

2 回流焊温度曲线各个区段介绍通常把这个曲线分成四个区域，就得到了PCB在通过回流焊炉时某一个区域所经历的时间。

在这里斜率表示PCB受热后升温的速率，它是温度曲线中重要的工艺参数。

图1中四个区段，分别为定义为升温区，预热恒温区，焊接区，冷却区。

2.1升温区PCB进入回流焊链条，从室温开始受热到l50℃的区域叫做升温区。

升温区的时间设置在60-90S，斜率控制在 1-3℃/S之间。

2.2预热恒温区预热恒温区PCB表面温度由150℃平缓上升至200℃，时间窗口在60S-120S之间。

PCB板上各个部分缓缓受到热风加热，温度随时间缓慢上升，斜率在0.3-0.8℃/S之间。

2.3焊接区回流区的温度最高，SMA进入该区后迅速升温，并超出锡膏熔点约30-40℃，即板面温度瞬时达到210-230℃ （此温度又称之为峰值温度），时间约为20-30S。

2.4冷却区焊点温度从液相线开始向下降低的区段称为冷却区。

这一区域锡膏中的铅粉已经熔化并充分润湿了被焊接的表面，快速冷却会得到明亮的焊点并有良好的外形及低的接触角。

冷却速率一般为3-10℃/S。

3 回流焊温度曲线测试3.1热电偶使用说明热电偶是温度控制和达到工艺路线的必备工具，分为温区热偶和曲线测试热偶，温区热偶位于不锈钢热风加热室，固定不动，曲线热偶一般要求与PCB表面连接，否则会导致热电偶的测量值偏离PCB表面度，从而测试出不适合的温度曲线。

回流焊接PCB 温度曲线作图本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方法，分析了两种最常见的回流焊接温度曲线类型：保温型和帐篷型。

经典印刷电路板（PCB）的温度曲线（profile）作图，涉及将PCB装配上的热电偶连接到数据记录曲线仪上，并把整个装配从回流焊接炉中通过。

作温度曲线有两个主要的目的：1）为给定的PCB装配确定正确的工艺设定，2）检验工艺的连续性，以保证可重复的结果。

通过观察PCB在回流焊接炉中经过的实际温度（温度曲线），可以检验和/ 或纠正炉的设定，以达到最终产品的最佳品质。

经典的PCB®度曲线将保证最终PCB装配的最佳的、持续的质量，实际上降低PCB勺报废率，提高PCB勺生产率和合格率，并且改善整体的获利能力。

回流工艺在回流工艺过程中，在炉子内的加热将装配带到适当的焊接温度，而不损伤产品。

为了检验回流焊接工艺过程，人们使用一个作温度曲线的设备来确定工艺设定。

温度曲线是每个传感器在经过加热过程时的时间与温度的可视数据集合。

通过观察这条曲线，你可以视觉上准确地看出多少能量施加在产品上，能量施加哪里。

温度曲线允许操作员作适当的改变，以优化回流工艺过程。

一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段- 初试的升温(ramp) 、保温(soak)、向回流形成峰值温度(spike to reflow)、回流(reflow) 和产品的冷却(cooling) 。

作为一般原则，所希望的温度坡度是在2~4° C范围内，以防止由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成的损害。

在产品的加热期间，许多因素可能影响装配的品质。

最初的升温是当产品进入炉子时的一个快速的温度上升。

目的是要将锡膏带到开始焊锡激化所希望的保温温度。

最理想的保温温度是刚好在锡膏材料的熔点之下-对于共晶焊锡为183° C,保温时间在30~90秒之间。

保温区有两个用途：1) 将板、元件和材料带到一个均匀的温度，接近锡膏的熔点，允许较容易地转变到回流区，2) 激化装配上的助焊剂。