生产管理知识-回流焊接温度曲线

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