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QFP(quad flat pack)、PLCC(plastic leaded chip carrier)或BGA(ball 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-transition)Tg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ICT(in-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2.1 ~ 2.8%)满足前两个标准，但通常影响ICT。只有固体含量低于2.0%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CSP(chip 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
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
因素
机制 对飞溅的影响 助焊剂载体
活性剂 不同的活性剂在回流时提高不同程度的湿快速的结合将增加助焊剂被夹住的可能性，
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
如何正确设定回流炉温度曲线 前言 红外回流焊是SMT大生产中重要的工艺环节，它是一种自动群焊过程，成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成，其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性，对于数字化的电子产品，产品的质量几乎就是焊接的质量。做好回流焊，人们都知道关键是设定回流炉的炉温曲线，有关回流炉的炉温曲线，许多专业文章中均有报导，但面对一台新的红外回流炉，如何尽快设定回流炉温度曲线呢？这就需要我们首先对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有一个全面了解，对回流炉的结构，包括加热温区的数量、热风系统、加热器的尺寸及其控温精度、加热区的有效长度、冷却区特点、传送系统等应有一个全面认识，以及对焊接对象--表面贴装组件（SMA）尺寸、组件大小及其分布做到心中有数，不难看出，回流焊是SMT工艺中复杂而又关键的一环，它涉及到材料、设备、热传导、焊接等方面的知识。 本文将从分析典型的焊接温度曲线入手，较为详细地介绍如何正确设定回流炉温度曲线，并实际介绍BGA以及双面回流焊的温度曲线的设定。 理想的温度曲线 图1 理想的温度曲线 图1是中温锡膏（Sn63/Sn62）理想的红外回流温度曲线，它反映了SMA通过回流炉时，PCB上某一点的温度随时间变化的曲线，它能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，从事SMT焊接的工程技术人员，应对理想的温度曲线有一个基本的认识，该曲线由四个区间组成，即预热区、保温区/活性区、回流区、冷却区，前三个阶段为加热区，最后一阶段为冷却区，大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。故红外回流炉均设有4-5个温度，以适应焊接的需要。 为了加深对理想的温度曲线的认识，现将各区的温度、停留时间以及焊锡膏在各区的变化情况，介绍如下： （1）预热区 预热区通常指由室温升至150℃左右的区域。在这个区域，SMA平稳升温，在预热区，焊膏中的部分溶剂能够及时挥发，元器件特别是IC器件缓缓升温，以适应以后的高温。但SMA表面由于元器件大小不一，其温度有不均匀现象，在预热区升温的速率通常控制在1.5℃-3℃/sec。若升温太快，由于热应力的作用，导致陶瓷电容的细微裂纹、PCB变形、IC芯片损坏，同时锡膏中溶剂挥发太快，导致飞珠的发生。炉子的预热区一般占加热信道长度的1/4-1/3，其停留时间计算如下：设环境温度为25℃，若升温速率按3℃/sec计算则（150-25）/3即为42sec，若升温速率按1.5℃/sec计算则（150-25）/ 1.5即为85sec。通常根据组件大小差异程度调整时间以调控升温速率在2℃/sec以下为最佳。 （2）保温区/活性区 保温区又称活性区，在保温区温度通常维持在150℃±10℃的区域，此时锡膏处于熔化前夕，焊膏中的挥发物进一步被去除，活化剂开始激活，并有效地去除焊接表面的氧化物，SMA表面温度受热风对流的影响，不同大小、不同质地的元器件温度能保持均匀，板面温度差△T接近最小值，曲线形态接近水平状，它也是评估回流炉工艺性的一个窗口，选择能维持平坦活性温度曲线的炉子将提高SMA的焊接效果，特别是防止立碑缺陷的产生。通常保温区在炉子的二、三区之间，维持时间约60-120s，若时间过长也会导致锡膏氧化问题，以致焊接后飞珠增多。 （3）回流区 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215℃-225℃（此温度又称之为峰值温度），时间约为5-10sec，在回流区焊膏很快熔化，并迅速润湿焊盘，随着温度的进一步提高，焊料表面张力降低，焊料爬至组件引脚的一定高度，形成一个"弯月面"。从微观
无铅波峰焊工艺和温度曲线介绍 无铅波峰焊工艺新特点 波峰焊机理很简单，也很好理解，但是要在生产中获得良好的焊点，就要严格控制各工艺参数，其中任何一个参数设置不当都会产生焊接不良。目前无铅钎料的使用，给波峰焊工艺与设备带来新的特点。 无铅波峰焊焊接的温度 波峰焊的焊接温度由于焊接锡面是喷流出来的所以要比锡炉温度低一些，在线测试表面，一般焊接温度要比锡炉温度低5℃左右，也就是250℃测量的润湿性能参数大致对应于255℃的锡炉温度。通过实验表明，一般的无铅钎料合金，最适当的锡炉温度为271℃。此时常用的无铅合金一般存在最小的润湿时间和最大的润湿力，如图所示。当采用不同的助焊剂时，无铅钎料润湿性能最佳锡炉温度有所不同，但是差别不大。波峰焊锡炉的温度对焊接质量影响很大。温度若偏低，焊锡波峰的流动性变差，表面张力大，易造成虚焊和拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所应具有的优越性。若温度偏高，有可能造成元件损伤，增强钎料氧化。 无铅波峰焊锡炉一般预热的温度都是80-120度的范围，要是有过炉治具的话就要温度可以打到180度以下，预热段的温度要从低到高的设置，相邻的预热区温度相差最好在10度左右！ 无铅波峰焊温度曲线要求： 1、无铅波峰焊每个底部加热器的温度设定 2、无铅波峰焊的链条速度 3、热电偶的粘贴位置 4、锡缸焊料的温度设定 5、温度曲线的测试者 6、测试温度曲线的无铅波峰焊设备编号 7、假如有使用无铅波峰焊治具，应在曲线的备注栏注明 无铅波峰焊工艺温度曲线参数标准 项目单位 PCB主面预热温度最高升温斜率°C / sec4 PCB主面预热温度范围°C90-110 PCB俯面最高预热温度°C135 PCB俯面预热温度最高降温斜率°C / sec6 最大焊接时间(波峰1+波峰2)Sec.6 °C250-260 锡缸焊料的温度范围
通孔回流焊接的作用 一.什么叫通孔回流焊接技 在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂； PCB板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应高精密度电子组装技术的发展。为了适应这种高精密度表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技(THRThrough-holeReflow)，又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。该技术原理是在PCB板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊钢网模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性：首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，节省了人工费用，在效率上也得到了提高；其次回流焊相对于波峰焊，产生桥接的可能性要小的多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在生产效率、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司，20世纪90年代初已开始应用，但它主要应用于SONY自己的产品上，如电视调谐器及CDWalkman。 通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。通孔回流焊最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触，同时，就算引脚和焊盘都能接触上，它所提供的机械强度也往往是不够大的，很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。尽管通孔回流焊可发取得偿还好处，但是在实际应用中通孔回流焊仍有几个缺点，锡膏量大，这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度，需要一个有效的助焊剂残留清除装置。通孔回流焊另外一点是许多连接器并没有设计成可以承受通孔回流焊的温度，早期通孔回流焊基于直接红外加热的回流焊炉子已不能适用，这种回流焊炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流通孔回流焊炉子，才有可能实现通孔回流，并且也得到实践证明，剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进，通孔回流焊也会越来越多被应用。影响回流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，将从多个方面来进行探讨。 二．通孔回流焊接工艺的特点 1. 通孔回流焊与波峰焊相比的优点 (1)通孔回流焊焊接质量好，不良比率PPM(百万分率的缺陷率)可低于20。 (2)虚焊、连锡等缺陷少，返修率极低。 (3)PCB布局的设计无须像波峰焊工艺那样特别考虑。 (4)工艺流程简单，设备操作简单。 (5)通孔回流焊设备占地面积少，因其印刷机及回流炉都较小，故只需较小的面积。 (6)无锡渣问题。 (7)机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 (8)通孔回流焊设备管理及保养简单。 (9)印刷工艺中采用了印刷模板，各焊接点及印刷的焊膏量可根据需要调节。
波峰焊炉温曲线测试作 业标准 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
备注：执行日期为批准日期延后一个工作日开始。 1. 目的 为加强波峰焊工艺参数管控，提升产品质量及产品可靠性，特制定本作业标准。 2. 适用范围 适用于公司生产车间所有有铅/无铅波峰焊炉温测试。 3. 用语定义 无 4. 组织和职能
锡炉工程师 4.1.1有责任和权限制定《波峰焊炉温曲线测试作业标准》。 4.1.2有责任和权限指导工艺员制作波峰焊温度曲线图。 4.1.3有责任和权限定义热电偶在PCB上的测试点，特别是一些关键的元件定位。 4.1.4有责任和权限基于客户要求和公司内部标准来定义温度曲线的测试频率。 4.1.5有责任和权限对炉温曲线图进行审批。 工艺员 4.2.1有责任和权限在工程师的指导下制作温度曲线并交其审批。 4.2.2有责任和权限定期监控炉温曲线设置状况以保证生产过程中质量的稳定。 5. 工序图示 无 6. 作业前准备事项 原辅材料：生产的PCB实物板、K型热电偶、高温胶纸 设备、工具、测量仪器：测温板、炉温测试仪、电脑、测试软件。 环境安全考虑事项：高温手套、防静电手套、高温隔热盒。 7. 作业方法及顺序 测试周期：3楼生产车间每周2、4、6测试，5楼生产车间每周1、3、5测试（（换线、品质控制或其它异常情况例外）。 测试板放置方向及测试状态 7.2.1测试板流入方向有要求，以PCB进板方向为准。 波峰焊温度曲线测量要求 7.3.1温度曲线量测必须做记录。 7.3.2要确认波峰焊机预热温度、锡炉温度、运输速度。 7.3.3有BGA的PCB一定要量测上板面BGA中心点。 7.3.4零件密集区或IC上需放测试点。 7.3.5板面测试点至少2点，板底测试点至少1点。 7.3.6温度测试需在生产后20min使用实物板测试，以免炉膛内温度未完全稳定，导致测 试不准确。 7.3.7每种机型测试1次温度曲线，当中转产换机型时必须重新进行测量。 7.3.8所测温度曲线中应标识出焊点面最高过波峰焊温度、最高预热温度、预热区升温斜 率。 炉温曲线的测试 7.4.1清除前一天测试仪内记录数据。 将测温板上测试头插入测试仪插口内（插座需分正负极）。 将测温仪与实物PCB板连接好。 打开测温仪上的POWER开关，此时测温仪上指示灯蓝灯常亮。
炉温测试仪回流温度曲线技术要求 一般而言，回流温度曲线可分为三个阶段：预热阶段、回流阶段、冷却阶段。 ①预热阶段： 预热是指为了使锡水活性化为目的和为了避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不具合为目的所进行的加热行为。 ?预热温度：依使用锡膏的种类及厂商推荐的条件设定。一般设定在80～160℃范围内使其慢慢升温(最佳曲线);而对于传统曲线恒温区在140～160℃间，注意温度高则氧化速度会加快很多(在高温区会线性增大，在150℃左右的预热温度下，氧化速度是常温下的数倍，铜板温度与氧化速度的关系见附图)预热温度太低则助焊剂活性化不充分。 ?预热时间视PCB板上热容量最大的部品、PCB面积、PCB厚度以及所用锡膏性能而定。一般在80～160℃预热段内时间为60～120see，由此有效除去焊膏中易挥发的溶剂，减少对元件的热冲击，同时使助焊剂充分活化，并且使温度差变得较小。 ?预热段温度上升率：就加热阶段而言，温度范围在室温与溶点温度之间慢的上升率可望减少大部分的缺陷。对最佳曲线而言推荐以0.5～1℃/sec的慢上升率，对传统曲线而言要求在3～4℃/sec以下进行升温较好。 ②回流阶段： ?回流曲线的峰值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。一般最小峰值温度大约在焊锡熔点以上30℃左右(对于目前Sn63 - pb 焊锡，183℃熔融点，则最低峰值温度约210℃左右)。峰值温度过低就易产生冷接点及润湿不够，熔融不足而致生半田，一般最高温度约235℃，过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生，再者超额的共界金属化合物将形成，并导致脆的焊接点(焊接强度影响)。 ?超过焊锡溶点以上的时间：由于共界金属化合物形成率、焊锡内盐基金属的分解率等因素，其产生及滤出不仅与温度成正比，且与超过焊锡溶点温度以上的时间成正比，为减少共界金属化合物的产生及滤出则超过熔点温度以上的时间必须减少，一般设定在45～90秒之间，此时间限制需要使用一个快速温升率，从熔点温度快速上升到峰值温度，同时考虑元件承受热应力因素，上升率须介于2.5～3.5℃/see之间，且最大改变率不可超过4℃/sec。 ③冷却阶段： 高于焊锡熔点温度以上的慢冷却率将导致过量共界金属化合物产生，以及在
回流焊接工艺 回流焊接是表面贴装技术（SMT）特有的重要工艺，焊接工 艺质量的优劣不仅影响正常生产，也影响最终的质量和可靠性。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温区的温度设定。链速决定基板暴露在每个温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温区的温度设定。每个温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。增加温区的设定温度允许基板更快地达到给定温度。因此，必须作出一个较好的图形来决定 PCB 的温度曲线，理想的温度曲线由基本的四个区组成，前面三个区加热、最后一个区冷却。回流炉的温区越多，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。在回流焊接过程中，锡膏需经过溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；锡膏的熔融、再流动以及锡膏的冷却、凝固。以下就对温度曲线图及四个区进行介绍： 1
Peak: 熔点 220℃以 上 210～220℃ 180℃150℃ 时间 S 250S 200S 150S 100S 50S 预热区：也叫斜坡区。目的：使 PCB 和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保 证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小， 在这个区，尽量将升温速度控制在 2～5℃/S，较理想的升温速度为 1～3 ℃/S，时间控制在 60～90S 之间。升温过快会造成对元器件的 伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使 在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。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。锡 炉的预热区一般占整个加热通道长度的 25～33%。 保温区：也称活性区、有时叫做干燥或浸润区。目的：保证在达到回流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除 元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。在这个阶段助焊剂开始挥发，
波峰焊炉温曲线测试操作规程
Q/HX X/XX-XXXX-XX/XX-XXXX 波峰焊炉温曲线测试操作规程
2014年12月01日发布2014年12月05日实施
1.1.为规范产品波峰焊接制程，确保产品焊接的可靠性。对波峰炉温进行监控，以提高产品质量。 适用范围： 公司所有经波峰焊接产品之炉温曲线测量。 作业时间： 3.1新产品试流时须进行测试；波峰现有3条线体， 周一和周五每条线各测试一次，因炉温测试仪器需与 车间共用，需与SMT车间错开测试时间。 测温板的制作 公司波峰焊接产品，全部都是放在载具上过炉，故测试放在载具上的PCB板DIP插件焊点的温度曲线。 选取测试点 一般选取三个及以上的焊点进行测试。焊点位置按照如下要求选取： 4.1.1波峰非焊接面DIP焊点，用于测试过炉时PCB 锡反面的温度。 4.1.2引脚密集、焊盘孔小的DIP器件。
曲线参数标准设定（SAC-3JS温区） 5.1.1锡膏型号：Define Your Own Spec。熔点：183 波峰炉：SAC-3JS（2温区） 5.1.2 预热段温度110—145℃预热时间：30—60s 回流段温度 183℃以上回流时间：2—5s 最高温度：233--255℃ 曲线参数标准设定（MWSI温区） 5.2.1锡膏型号：Define Your Own Spec。熔点：183 波峰炉：MWSI温区（3温区） 5.2.2预热段温110—145℃预热时间：40—60s 回流段温度 183℃以上回流时间：2—5s 最高温度：233--255℃ 曲线参数标准设定（MPS-400B温区） 5.3.1锡膏型号：Define Your Own Spec。熔点：183 波峰炉：选择性波峰焊MPS-400B（4温区） 5.3.2 预热段温度110-145℃预热时间：40—60s
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。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。这关心减少液态居留时刻以及整个对 高温漂移的暴露量。 传统地，作回流曲线确实是使液态居留时刻最小和把时刻/温度范围与锡膏制造商所制订的相符合。持续时刻太长可造成连接处过多的金属间的增长，阻碍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秒的时刻间隔。一个良好的做法是，保持相同或比加
1.0目的 用于指导回流焊温度曲线测试操作指示。 2.0适用范围： 适用于苏州福莱盈电子有限公司 3.0职责： 无 4.0作业内容 4.1设定温度参数制程界限: 4.1.1工程师根据锡膏型号、特殊元件规格、特殊测量位置、FPC制程以及客户 的要求制定一个合理的温度曲线测试范围，包括：升温区、浸泡（保 温）区、回流区、冷却区的具体参数及定义 图一： KOKI S3X48-M500锡膏的参考回流曲线 4.1.2预热区：通常是指由室温升温至150度左右的区域。在此温区，升温速 率不宜过快，一般不超过3度/秒。以防止元器件应升温过快而造成基板 变形或元件微裂等现象。 4.1.3浸泡（保温）区：通常是指由110度~190度左右的区域。在此温区，助 焊剂进一步挥发并帮助基板清楚氧化物，基板及元器件均达热平衡，为高 温回流做准备。此区一般持续时间问60~120秒。
4.1.4回流区：通常是指超过217度以上温度区域。在此温区，焊膏很快熔 化，迅速浸润焊接面，并与基板PAD形成新的合金焊接层，达到元件与 PAD之间的良好焊接。此区持续时间一般设定为：45~90秒。最高温度一 般不超过250度（除有特定要求外）。 4.1.5冷却区：该区为焊点迅速降温，将焊料凝固，使焊料晶格细化，提高焊 接强度。本区降温速率一般设置为-3~-1度/秒左右。 4.2测温板的制作 4.2.1采用与生产料号一致的样品板作为测温板，制作测温板时，原则上应保留 必要的具有代表性的测温元器件，以保证测试测量温度与实际生产温度保 持一致。 4.2.2测温板与生产料号在无法保持一致情况下，经工程师验证认可，可使用与 之同类型的测温板进行测量。 4.2.3测温点应该选择最具有代表性的区域及元件，比如最大及最小吸热量的元 件，零件选取优先级（如Socket->Motor->大型BGA ->小型BGA->QFP或 SOP->标准Chip）除此之外，还应选择介于两者之间的一个测温区。如 图： 4.2.4一般测温点在每板上不得少于3个，有BGA或大型IC至少选取4个，基 于特殊代表型元件为首选原则选取元件。 4.2.5位置分布：采用全板对角线型方式或4角1中心点方式，能涵盖整块板位 置分布. 4.2.6测温线应用耐高温黄胶带或红胶固定在测温板上。 4.3测试炉温曲线
兴为通科技 工作指令文件修改记录表
批准: 批准日期: 2014/2/19 未经同意, 不得复印 兴为通科技工作指令文件编号：WI.3.28 第 2 页，共 5 页 另外，热电偶的响应速度与热电偶的探测到的温度量和使用的粘贴材料也有关联，本文件定义的粘贴方法和粘贴材料可缩小温度探测误差，具体操作方法参照下列说明。 K型热电偶 4.3.2 热电偶的外观检查 检查热电偶的探头是否有变形、断开、损伤 合格的热电偶不合格的热电偶 4.3.3 主面热电偶的粘贴方法 下图指出标准PCB主面热电偶的粘贴位置。选择工程板测试波峰焊温度曲线，主面的两根热电偶粘贴在PCB的左右两端，主面的另一根热电偶（温度跟踪仪启动温度探测）粘贴PCB的前端，探测头伸出Pcb，所有热电偶的探头都用铝箔纸和高温胶带固定，以避免不会影响温度曲线变化，参考下图布置热电偶的走线，注意不要妨碍到元件。
批准: 批准日期: 2014/2/19 未经同意, 不得复印 兴为通科技工作指令文件编号：WI.3.28 第 3 页，共 5 页 热电偶的粘贴位置和布线方式 No.1热电偶 第一根热电偶用于探测温度跟踪仪的启动温度。如下图所示，选择PCB板的前端中间位置粘贴热电偶，探头伸出PCB端面约10-15mm，用高温胶带将热电偶固定牢固，完成后确保热电偶的探头平行于PCB，不能扭曲或变形。 No.1热电偶粘贴位置 No.2和No.3热电偶 第二和第三根热电偶用于测试助焊剂的活性温度（即PCB板主面温度），将两个热电偶粘贴在PCB板的左右两边的适当位置，用4mm×4mm的铝箔纸粘住热电偶的探头，并用高温胶带固定，如下图所示。这种粘贴方法是非破坏性的，注意：不要将热电偶探头粘贴在通孔位置，这将会影响实际测试温度的准确性。
SMT回流焊温度曲线测试操作指导书一范文 一、目的：用于指导回流焊温度曲线测试操作指示。 二、适用范围：适用于本公司SMT回流焊温度测试 三、职责：无 四、作业内容： 4.1设定温度参数制程界限： 4.1.1工程师根据锡膏型号、特殊元件规格、特殊测量位置、FPC制程以及客户的要求制定 一个合理的温度曲线测试范围，包括：升温区、浸泡（保温）区、回流区、冷却区的具体参 数及定义 回流焊标准温度曲线 4.1.2预热区：通常是指由室温升温至150度左右的区域。在此温区，升温速率不宜过快， 一般不超过3度/秒。以防止元器件应升温过快而造成基板变形或元件微裂等现象。 4.1.3浸泡（保温）区：通常是指由110度~190度左右的区域。在此温区，助焊剂进一步挥 发并帮助基板清楚氧化物，基板及元器件均达热平衡，为高温回流做准备。此区一般持续时间问60~120秒。
4.1.4回流区：通常是指超过217度以上温度区域。在此温区，焊膏很快熔化，迅速浸润焊 接面，并与基板PAD形成新的合金焊接层，达到元件与PAD之间的良好焊接。此区持续时 间一般设定为：45~90秒。最高温度一般不超过250度（除有特定要求外）。 4.1.5冷却区：该区为焊点迅速降温，将焊料凝固，使焊料晶格细化，提高焊接强度。本区 降温速率一般设置为-3~-1度/秒左右。 4.2测温板的制作 4.2.1采用与生产料号一致的样品板作为测温板，制作测温板时，原则上应保留必要的具有 代表性的测温元器件，以保证测试测量温度与实际生产温度保持一致。 4.2.2测温板与生产料号在无法保持一致情况下，经工程师验证认可，可使用与之同类型的测温板进行测量。 4.2.3测温点应该选择最具有代表性的区域及元件，比如最大及最小吸热量的元件，零件选 取优先级（如Socket-＞Motor-＞大型BGA -＞小型BGA-＞QFP或SOP-＞标准Chip）除此之外， 还应选择介于两者之间的一个测温区。如图： 回流焊标准测温点 4.2.4 一般测温点在每板上不得少于3个，有BGA或大型IC至少选取4个，基于特殊代表 型元件为首选原则选取元件。 4.2.5位置分布：采用全板对角线型方式或4角1中心点方式，能涵盖整块板位置分布. 4.2.6测温线应用耐高温黄胶带或红胶固定在测温板上。 4.3测试炉温曲线 4.3.1根据工程师制定的温度制程界限，炉温测试技术员基于不同的回流炉结构先行预设定各区炉温，以达到温度制程要求. 4.3.2将测温板上的热电偶依次插入测试仪的插孔内.戴上保护套，同时注意空气线必须插入 第一插孔内。 433炉温设定后，待回流炉绿灯正常亮起后，方可以用测温板进行测试。
回流焊工艺调试管理规程拟制日期 审核日期 批准日期
修订记录
目录 1 目的 (4) 2 适用范围 (4) 3 定义----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 4 职责---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 5 内容 (4) 5.1 回流炉回流曲线，红胶固化曲线工艺窗口定义 ------------------------------------------------------------------------------------4 5.2回流炉程序命名规则 (6) 5.3回流炉程序制作及优化 (6) 5.4回流炉程序的使用 (7) 5.5 回流炉温度的测试-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8 5.6回流曲线的保存 (8) 6 注意事项 (8) 7 参考文档 (9) 8 补充说明 (9) 附回流炉标准程序参数设置表： (9)
怎样设定锡膏回流温度曲线 “正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。” 约翰.希罗与约翰.马尔波尤夫(美) 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。 开始之前，必须理想的温度曲线有个基本的认识。理论上理想的曲线由四个部分或区间组成，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。
如何设定回流焊温度曲线 如何设定回流焊温度曲线 首先我们要了解回流焊的几个关键的地方及温度的分区情况及回流焊的种类. 影响炉温的关键地方是： 1：各温区的温度设定数值 2：各加热马达的温差 3：链条及网带的速度 4：锡膏的成份 5：PCB板的厚度及元件的大小和密度 6：加热区的数量及回流焊的长度 7：加热区的有效长度及泠却的特点等 回流焊的分区情况： 1：预热区（又名：升温区） 2：恒温区（保温区/活性区） 3：回流区 4 ：泠却区 那么，如何正确的设定回流焊的温度曲线 下面我们以有铅锡膏来做一个简单的分析（Sn/pb） 一：预热区 预热区通常指由室温升至150度左右的区域，在这个区域，SMA平稳升温，在预热区锡膏的部分溶剂能够及时的发挥。元件特别是集成电路缓慢升温。以适应以后的高温，但是由于SMA表面元件大小不一。其温度有不均匀的现象。在些温区升温的速度应控制在1-3度/S 如果升温太快的话，由于热应力的影响会导致陶瓷电容破裂/PCB变形/IC芯片损坏同时锡膏中的溶剂挥发太快，导致锡珠的产生，回流焊的预热区一般占加热信道长度的1/4—1/3 时间一般为60—120S 二：恒温区 所谓恒温意思就是要相对保持平衡。在恒温区温度通常控制在150-170度的区域，此时锡膏处于融化前夕，锡膏中的挥发进一步被去除，活化剂开始激活，并有效的去除表面的氧化物，SMA表面温度受到热风对流的影响。不同大小/不同元件的温度能够保持平衡。板面的温差也接近最小数值，曲线状态接近水平，它也是评估回流焊工艺的一个窗口。选择能够维持平坦活性温度曲线的炉子将提高SMA的焊接效果。特别是防止立碑缺陷的产生。通常恒温区的在炉子的加热信道占60—120/S的时间，若时间太长也会导致锡膏氧化问题。导致锡珠增多，恒温渠温度过低时此时容易引起锡膏中溶剂得不到充分的挥发，当到回流区时锡膏中的溶剂受到高温容易引起激烈的挥发，其结果会导致飞珠的形成。恒温区的梯度过大。这意味
回流焊接工艺参数设置与调制规范
1． 初始参数设定流程图 1.1、测温板制作 依照《SMT PROFILE 标准参数测量规范》制作测温板制作。 1.2、温度设定 a 、 以锡膏厂商提供的资料制定《焊锡膏（贴片胶）对应炉温要求》参数表， 依 此表设定温度，（见附表一） b 、以产品特性、PCB 材质与厚度、组件分布密度及吸热量设定温度， c 、考虑客户是否有特殊要求 最佳的有铅锡膏回焊曲线温度: (peak temp) 215℃±5℃ 开 制作测温板 设定参数 确定最高/低峰值温度 温度测试 PCB 裸板或PCBA 板 结束 是否有热敏器件 调试参数并测试 NG
0 1.)最高温度145℃. 2.)125℃~145℃时间 T:105~210S. 3.)用同一机种基板上体积最大(即吸热最严重)的组件引脚或CHIP焊盘 作为炉温测试点. 最佳的无铅锡膏回焊曲线温度 250 250 60 少于3℃ 1.)升温阶段：升温速率应低于3℃/Sec。 2.)最高温度不得低于230℃,最高温度不得高于250℃。 3.)预热段温度:30℃至150℃的时间： 60-90Sec; 4.)恒温段温度:150℃至217℃的时间：60 —120Sec; 目标：90_100sec 5.)回流段温度:大于217℃以上的时间：60 —90Sec;目标：70sec 峰值 温度: 230-245℃。 6).冷却速率3℃/Sec左右。 Author: Reviewed by: Approved by: 1.范围和简介： 1.1范围： 本规范规定了常规波峰焊工艺的调制过程. 1.2简介： 本规范对常规波峰焊的工艺调制过程进行了定义，基本的顺序是先根据单板的设计和生产资料确定设备的基本参数，然后根据温度曲线的测量结果对基本参数进行修正，在根据统计的试制缺陷信息完成最后的工艺参数调制，形成最终的生产操作指令。 2.参数设置： 2.1.设置流程： 开始预热参数设置链数的设置波峰参数设置单板BOM 、工艺规程、辅料要求的确认设定锡温 设定FLUX 流量及相关参数结束图1 波峰焊参数设置流程图 2.2参数设置流程说明： 2.2.1预热温度参数的设置： 根据单板生产资料信息，确定设备初始温度设定如下： 预热温度参数设置 PCB结构预热温度1 预热温度2 单面板100~120 150~170C 双面板120~140 170~190C 2.2.2链数的设置： 依据本公司的设备特点与PCB的特点设定： 表2链数的设置 单面板 1.0~1.5meter/minute 双面板0.5~1.0meter/minute 2.2.3波峰参数的设置： 波峰参数包括：单/双波峰的使用，波峰马达转数的设置： 当加工的单板为THT混装板时，采用单波峰（第二波峰即平滑波）进行加工； 如下图所示： 图2 单面板波峰焊加工 Author: Reviewed by: Approved by: And Adjustment Issue date: 2010-12-07 Edition No: 01 Author: Reviewed by: Approved by: 当要进行焊接的为双面SMT混装板，采用双波峰进行加工； 图3 双面板波峰焊加工 波峰高度设置通过设置波峰马达转速来控制，调整波峰马达转速，使得实际波峰和印制板刚接触时，波峰高度达到PCB板厚度的1/3~1/2，此时波峰马达转速就是合适的设置。 当使用波峰焊治具时，波峰高度的调节： 图4波峰高度的调节 （焊接时间过短升高波峰高度；焊接时间过长降低波峰高度） 如何正确设定回流炉温度曲线 正确设定回流炉温度曲线是获得优良焊接质关键 前言 红外回流焊是SMT大生产中重要的工艺环节，它是一种自动群焊过程，成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成，其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性，对于数字化的电子产品，产品的质量几乎就是焊接的质量。做好回流焊，人们都知道关键是设定回流炉的炉温曲线，有关回流炉的炉温曲线，许多专业文章中均有报导，但面对一台新的红外回流炉，如何尽快设定回流炉温度曲线呢？这就需要我们首先对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有一个全面了解，对回流炉的结构，包括加热温区的数量、热风系统、加热器的尺寸及其控温精度、加热区的有效长度、冷却区特点、传送系统等应有一个全面认识，以及对焊接对象--表面贴装组件（SMA）尺寸、组件大小及其分布做到心中有数，不难看出，回流焊是SMT工艺中复杂而又关键的一环，它涉及到材料、设备、热传导、焊接等方面的知识。 本文将从分析典型的焊接温度曲线入手，较为详细地介绍如何正确设定回流炉温度曲线，并实际介绍BGA以及双面回流焊的温度曲线的设定。 理想的温度曲线 图1是中温锡膏（Sn63/Sn62）理想的红外回流温度曲线，它反映了SMA通过回流炉时，PCB上某一点的温度随时间变化的曲线，它能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，从事SMT焊接的工程技术人员，应对理想的温度曲线有一个基本的认识，该曲线由四个区间组成，即预热区、保温区/活性区、回流区、冷却区，前三个阶段为加热区，最后一阶段为冷却区，大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。故红外回流炉均设有4-5个温度，以适应焊接的需要。 图1 理想的温度曲线 波峰焊温度曲线图及温度控制标准介绍 令狐采学 发表于2017-12-20 16:08:55 工艺/制造 波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。 波峰焊是让插件板的焊接面直接与高温液态锡接触达到焊接目的，其高温液态锡保持一个斜面，并由特殊装置使液态锡形成一道道类似波浪的现象，所以叫“波峰焊”，其主要材料是焊锡条。 波峰焊焊接方法 波峰焊方法或工艺的采用取决于产品的复杂程度以及产量，如果要做复杂的产品以及产量很高，可以考虑用氮气工艺比如CoN▼2▼Tour波峰来减少锡渣并提高焊点的浸润性。如果使用一台中型的机器，其工艺可以分为氮气工艺和空气工艺。用户仍然可以在空气环境下处理复杂的板子，在这种情况下，可根据客户的要求使用腐蚀性助焊剂，在焊接后再进行清洗，或者使用低固态助焊剂。 波峰焊温度曲线图介绍 在预热区内，电路板上喷涂的助焊剂中的溶剂被挥发，可以减少焊接时产生气体。同时，松香和活化剂开始分解活化，去除焊接面上的氧化层和其他污染物，并且防止金属表面在高温下再次氧化。印制电路板和元器件被充分预热，可以有效地避免焊接时急剧升温产生的热应力损坏。电路板的预热温度及时间，要根据印制板的大小、厚度、元器件的尺寸和数量，以及贴装元器件的多少而确定。在PCB表面测量的预热温度应该在90~130℃间，多层板或贴片套件中元器件较多时，预热温度取上限。预热时间由传送带的速度来控制。如果预热温度偏低或预热时间过短，助焊剂中的溶剂挥发不充分，焊接时就会产生气体引起气孔、锡珠等焊接缺陷；如预热温度偏高或预热时间过长，焊剂被提前分解，使焊剂失去活性，同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。为恰当控制预热温度和时间，达到佳的预热温度，也可以从波峰焊前涂覆在PCB底面的助焊剂是否有粘性来进行判断。 合格温度曲线必须满足： 1：预热区PCB板底温度范围为﹕90-120oC. 2：焊接時锡点温度范围为﹕245±10℃ 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≦5oC/S 迴流焊的溫度曲線Reflow Profile 電子業之所以能夠蓬勃發展，表面黏著技術(SMT, Surface Mount Technology)的發明及精進佔有極大的貢獻。而迴流焊(Reflow)又是表面黏著技術中最重要的技術之一。這裡我們試著來解釋一下迴流焊的一些技術與設定問題。 (↑Soaking type 典型浸潤式迴流焊溫度曲線)(↑ Slumping type 斜升式迴流焊溫度曲線) 迴流焊的溫度曲線共包括預熱、浸潤、回焊和冷卻四個部份，以下為個人的心得整理，如果有誤也請各位先進不吝指教。 預熱區 預熱區通常是指由溫度由常溫升高至150℃左右的區域﹐在這個區域﹐溫度緩升以利錫膏中的部分溶劑及水氣能夠及時揮發﹐電子零件特別是IC零件緩緩升溫﹐為適應後面的高溫。但PCB表面的零件大小不一﹐吸熱裎度也不一，為免有溫度有不均勻的現象﹐在預熱區升溫的速度通常控制在1.5℃～3℃/sec。預熱區均勻加熱的另一目的，是要使溶劑適度的揮發並活化助焊劑，因為大部分助焊劑的活化溫度落在150℃以上。 快速升溫有助快速達到助焊劑軟化的溫度，因此助焊劑可以快速地擴散並覆蓋到最大區域的焊點，它可能也會讓一些活化劑融入實際合金的液體中。可是，升溫如果太快﹐由於熱應力的作用﹐可能會導致陶瓷電容的細微裂紋(micro crack)、PCB所熱不均而產生變形(Warpage)、空洞或IC晶片損壞﹐同時錫膏中的溶劑揮發太快﹐也會導致塌陷產生的危險。 較慢的溫度爬升則允許更多的溶劑揮發或氣體逃逸，它也使助焊劑可以更靠近焊點，減少擴散及崩塌的可能。但是升溫太慢也會導致過度氧化而降低助焊劑的活性。 爐子的預熱區一般占加熱通道長度的1/4—1/3﹐其停留時間計算如下﹕設環境溫度為25℃﹐若升溫斜率按照3℃/sec計算則（150-25）/3即為42sec﹐如升溫斜率波峰焊参数设置与调制
温度曲线设定
波峰焊温度曲线图及温度控制标准
回流焊的温度曲线 Reflow Profile
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