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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。
一般回流曲线的设置方式本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方式，分析了两种最多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 温度曲线将保证最终PCB 装配的最佳的、持续的质量，实际上降低PCB 的报废率，提高PCB的生产率和合格率，并且改善整体的获利能力。
一、回流工艺在回流工艺进程中，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。
为了查验回流焊接工艺进程，人们利用一个作温度曲线的设备来肯定工艺设定。
温度曲线是每一个传感器在通过加热进程时的时刻与温度的可视数据集合。
通过观察这条曲线，你能够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，以优化回流工艺进程。
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，以避免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，保温时刻在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)激扮装配上的助焊剂。
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。
回流焊温度曲线是影响焊接效果的关键因素，它可以被分为预热区、保温区、回流区和冷却区。
在预热阶段，电路板的温度由常温升高至150°C左右，助焊剂在此过程中会润湿焊盘和元器件引脚。
接下来是保温区，这一阶段的主要任务是使焊膏中的部分溶剂和水气挥发，以免影响焊接品质。
当PCB进入回流区，焊锡膏开始熔化并流动，与焊膏冷却凝固。
为了得到明亮的焊点和饱满的外形，回流焊接完成后需要快速冷却。
这有助于减少PAD的分解物进入锡中，避免产生灰暗毛躁的焊点和弱焊点结合力等问题。
冷却阶段的任务是将电路板冷却至室温，一般需要使用冷却风扇进行强行冷却处理。
为了防止电路板受到热冲击，冷却速率应在-4摄氏度/秒以内，理想情况下冷却温度应达到75摄氏度。
值得注意的是，钎料的液相线温度虽然存在差异，但在回流焊曲线中，峰值温度通常高于钎料熔点的25~60 ℃，以保证焊接效果。
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围。
对Sn63/Pb37，该围平均为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)。
是否能够保持在围，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
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温度曲线将保证最终PCB装配的最佳的、持续的质量，实际上降低PCB的报废率，提高PCB的生产率和合格率，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。
在保温温度，激化的助焊剂开始清除焊盘
与引脚的氧化物的过程，留下焊锡可以附着的清洁表面。
向回流形成峰值温度是另一个转变，在此期间，装配的温度上升到焊锡熔点之上，锡膏变成液态。
一旦锡膏在熔点之上，装配进入回流区，通常叫做液态以上时间(TAL, time above liquidous)。
回流区时炉子内的关键阶段，因为装配上的温度梯度必须最小，TAL必须保持在锡膏制造商所规定的参数之内。
产品的峰值温度也是在这个阶段达到的 - 装配达到炉内的最高温度。
必须小心的是，不要超过板上任何温度敏感元件的最高温度和加热速率。
例如，一个典型的钽电容具有的最高温度为230°C。
理想地，装配上所有的点应该同时、同速率达到相同的峰值温度，以保证所有零件在炉内经历相同的环境。
在回流区之后，产品冷却，固化焊点，将装配为后面的工序准备。
控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL，可能造成脆弱的焊点。
在回流焊接工艺中使用两种常见类型的温度曲线，它们通常叫做保温型(soak)和帐篷型(tent)温度曲线。
在保温型曲线中(图一)，如前面所讲到的，装配在一段时间内经历相同的温度。
帐篷型温度曲线(图二)是一个连续的温度上升，从装配进入炉子开始，直到装配达到所希望的峰值温度。
图一、典型的保温型温度曲线图二、典型的帐篷型温度曲线
所希望的温度曲线将基于装配制造中使用的锡膏类型而不同。
取决于锡膏化学组成，制造商将建议最佳的温度曲线，以达到最高的性能。
温度曲线的信息可以通过联系锡膏制造商得到。
最常见的配方类型包括水溶性(OA)、松香适度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)锡膏。
温度曲线的机制
经典的PCB温度曲线系统元件
一个经典的PCB温度曲线系统由以下元件组成：
数据收集曲线仪，它从炉子中间经过，从PCB收集温度信息。
∙热电偶，它附着在PCB上的关键元件，然后连接到随行的曲线仪上。
∙隔热保护，它保护曲线仪被炉子加热。
∙软件程序，它允许收集到的数据以一个格式观看，迅速确定焊接结果和/或在失控恶劣影响最终PCB产品之前找到失控的趋势。
热电偶(Thermalcouples)
在电子工业中最常使用的是K型热电偶。
有各种技术将热电偶附着于PCB的元件上。
使用的方法决定于正在处理的PCB类型，以及使用者的偏爱。
热电偶附着
高温焊锡，它提供很强的连接到PCB。
这个方法通常用于可以为作曲线和检验工艺而牺牲一块专门的参考板的运作。
应该注意的是保证最小的锡量，以避免影响曲线。
胶剂，可用来将热电偶固定在PCB上。
胶剂的使用通常得到热电偶对装配的刚性物理连接。
缺点包括胶剂可能在加热过程中失效的可能性、作完曲线后取下时在装配上留下残留物。
还有，应该注意使用最小的胶量，因为增加热质量可能影响温度曲线的结果。
开普顿(Kapton)或铝胶带，它最容易使用，但是最不可靠的固定方法。
使用胶带作温度曲线经常显示很参差不齐的曲线，因为热电偶连接点在加热期间从接触表面提起。
容易使用和不留下影响装配的残留物，使得开普顿或铝胶带成为一个受欢迎的方法。
压力型热电偶，夹持在线路板的边缘，使用弹力将热电偶连接点牢固地接触固定到正在作温度曲线的装配上。
压力探头快速、容易地使用，对PCB没有破坏性。
热电偶的放置
因为一个装配的外边缘和角上比中心加热更快，较大热质量的元件比较小热质量的元件加热满，所以至少推荐使用四个热电偶的放置位置。
一个热电偶放在装配的边缘或角上，一个在小元件上，另一个在板的中心，第四个在较大质量的元件上。
另外还可以增加热电偶在板上其它感兴趣的零件上，或者温度冲击或温度损伤最危险的元件上。
读出与评估温度曲线数据
锡膏制造商一般对其锡膏配方专门有推荐的温度曲线。
应该使用制造商的推荐来确定一个特定工艺的最佳曲线，与实际的装配结果进行比较。
然后可能采取步骤来改变机器设定，以达到特殊装配的最佳结果(图三)。
图三、典型的PCB回流温度曲线
对于PCB装配制造商，现在有新的工具，它使得为锡膏和回流炉的特定结合设计目标曲线来得容易。
一旦设计好以后，这个目标曲线可以由机器操作员机遇这个专门的PCB装配简单地调用，自动地在回流焊接炉上运行。
何时作温度曲线
当开始一个新的装配时，作温度曲线是特别有用的。
必须决定炉的设定，为高品质的结果优化工艺。
作为一个诊断工具，曲线仪在帮助确定合格率差和/或返工高的过程中是无价的。
作温度曲线可以发现不适当的炉子设定，或者保证对于装配这些设定是适当的。
许多公司或工厂在标准参考板上作温度曲线，或者每天使用机器的品质管理曲线仪。
一些工厂在每个班次的开始作温度曲线，以检验炉子的运行，在问题发生前避免潜在的问题。
这些温度曲线可以作为一个硬拷贝或通过电子格式存储起来，并且可用作ISO计划的一部分，或者用来进行对整个时间上机器性能的统计过程控制(SPC, statistical process control)的操作。
用于作温度曲线的装配应该小心处理。
该装配可能由于处理不当或者重复暴露在回流温度之下而降级。
作曲线的板可能随时间过去而脱层，热电偶的附着可能松动，这一点应该预计到，并且在每一次运行产生损害之前应该检查作曲线的设备。
关键是要保证测量设备能够得到精确的结果。
经典PCB温度曲线与机器的品质管理曲线
虽然温度曲线的最普遍类型涉及使用一个运行的曲线仪和热电偶，来监测PCB元件的温度，作温度曲线也用来保证回流焊接炉以最佳的设定连续地工作运行。
现有各种内置的机器温度曲线仪，提供对关键回流炉参数的日常检测，包括空气温度、热流与传送带速度。
这些仪器也提供机会，在失控因素影响最终PCB装配质量之前，迅速找到任何失控趋势。
总结
做温度曲线是PCB装配中的一个关键元素，它用来决定过程机器的设定和确认工艺的连续性。
没有可测量的结果，对回流工艺的控制是有限的。
咨询一下锡膏供应商，查看一下元
件规格，为一个特定的工艺确定最佳的曲线参数。
通过实施经典PCB 温度曲线和机器的品质管理温度曲线的一个正常的制度，PCB 的报废率将会降低，而质量与产量都会改善。
结果，总的运作成本将减低。
波峰焊接工艺的温度曲线作图
虽然本文重点放在回流焊接工艺，
经典的PCB 温度曲线作图也可以在那些
经过波峰焊接的装配上进行。
技术与作
曲线的优点与那些在回流焊接工艺中
使用和获得的类似。
另外，可以选择各
种内置的曲线仪，设计用来从波峰焊接
机器收集数据，以迅速找出失控的趋势
和监测每班与每天运作的连续性。
该仪器允许波峰焊接机器的操作员通过测量传送带速度、焊锡波
和预热参数进行日常操作检查和
故障诊断。
