回流焊接工藝的經典PCB溫度曲線

　　經典(dian)印刷(shua)電路(lu)板(PCB)的(de)(de)(de)溫度曲線(profile)作(zuo)圖(tu)，涉(she)及將(jiang)PCB裝配上的(de)(de)(de)熱(re)電偶連接(jie)到(dao)數據(ju)記錄曲線儀(yi)上，并(bing)把整個(ge)裝配從回流(liu)焊接(jie)爐(lu)中通過(guo)。作(zuo)溫度曲線有(you)兩個(ge)主要的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)：1) 為給(gei)定(ding)(ding)的(de)(de)(de)PCB裝配確定(ding)(ding)正(zheng)確的(de)(de)(de)工藝設定(ding)(ding)，2) 檢驗工藝的(de)(de)(de)連續性，以(yi)保證可重復的(de)(de)(de)結(jie)果。通過(guo)觀(guan)察(cha)PCB在回流(liu)焊接(jie)爐(lu)中經過(guo)的(de)(de)(de)實際(ji)溫度(溫度曲線)，可以(yi)檢驗和/或糾正(zheng)爐(lu)的(de)(de)(de)設定(ding)(ding)，以(yi)達到(dao)最終(zhong)產品的(de)(de)(de)最佳品質。

　　經典(dian)的(de)PCB溫(wen)度(du)曲(qu)線將保證最終PCB裝配的(de)最佳的(de)、持續(xu)的(de)質量，實際(ji)上降(jiang)低PCB的(de)報(bao)廢(fei)率(lv)，提高PCB的(de)生(sheng)產率(lv)和合格率(lv)，并且改(gai)善整體(ti)的(de)獲(huo)利能(neng)力。

回流工藝

　　在回(hui)流(liu)(liu)工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，在爐(lu)子內的(de)(de)加(jia)熱(re)將裝配帶到適(shi)當的(de)(de)焊接(jie)溫(wen)度，而不損傷(shang)產品(pin)。為了檢驗回(hui)流(liu)(liu)焊接(jie)工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)，人(ren)們使用一個作(zuo)溫(wen)度曲(qu)線(xian)的(de)(de)設(she)備(bei)來確定(ding)工(gong)藝(yi)設(she)定(ding)。溫(wen)度曲(qu)線(xian)是每個傳(chuan)感器在經過(guo)(guo)(guo)(guo)加(jia)熱(re)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)時的(de)(de)時間與溫(wen)度的(de)(de)可(ke)視數(shu)據集合。通過(guo)(guo)(guo)(guo)觀察這(zhe)條曲(qu)線(xian)，你(ni)可(ke)以視覺(jue)上準確地看出多少能量(liang)施加(jia)在產品(pin)上，能量(liang)施加(jia)哪里。溫(wen)度曲(qu)線(xian)允許(xu)操作(zuo)員作(zuo)適(shi)當的(de)(de)改變，以優化回(hui)流(liu)(liu)工(gong)藝(yi)過(guo)(guo)(guo)(guo)程(cheng)。

　　一個典型的(de)(de)溫(wen)(wen)度曲線包(bao)含幾個不(bu)同的(de)(de)階段 - 初試的(de)(de)升溫(wen)(wen)(ramp)、保溫(wen)(wen)(soak)、向回流形(xing)成(cheng)峰(feng)值溫(wen)(wen)度(spike to reflow)、回流(reflow)和產品的(de)(de)冷(leng)卻(que)(cooling)。作為一般原則，所希望(wang)的(de)(de)溫(wen)(wen)度坡度是(shi)在2~4°C范圍內，以防(fang)止由于加熱或冷(leng)卻(que)太快(kuai)對板和/或元件(jian)所造成(cheng)的(de)(de)損害。

　　在(zai)產品的(de)(de)加熱期間，許多因素可能影響(xiang)裝配(pei)的(de)(de)品質。最初的(de)(de)升溫(wen)(wen)是(shi)(shi)當(dang)產品進(jin)入爐子時(shi)的(de)(de)一個快速的(de)(de)溫(wen)(wen)度上升。目的(de)(de)是(shi)(shi)要將(jiang)錫膏(gao)帶到開始焊(han)錫激化(hua)所(suo)希(xi)望的(de)(de)保溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度。最理想的(de)(de)保溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度是(shi)(shi)剛好在(zai)錫膏(gao)材料的(de)(de)熔點之(zhi)下 - 對于共晶焊(han)錫為183°C，保溫(wen)(wen)時(shi)間在(zai)30~90秒之(zhi)間。

　　保溫(wen)(wen)區有(you)兩(liang)個用(yong)途(tu)：1) 將(jiang)板、元(yuan)件和材(cai)料帶到(dao)(dao)一個均勻的溫(wen)(wen)度(du)，接近錫(xi)膏的熔(rong)點，允許(xu)較容易地(di)轉(zhuan)變(bian)到(dao)(dao)回流(liu)區，2) 激化裝配(pei)(pei)上的助焊(han)劑。在(zai)(zai)保溫(wen)(wen)溫(wen)(wen)度(du)，激化的助焊(han)劑開始清除焊(han)盤與引腳的氧化物(wu)的過程，留下焊(han)錫(xi)可以(yi)附著(zhu)的清潔表面。向回流(liu)形成(cheng)峰值溫(wen)(wen)度(du)是另一個轉(zhuan)變(bian)，在(zai)(zai)此(ci)期間，裝配(pei)(pei)的溫(wen)(wen)度(du)上升到(dao)(dao)焊(han)錫(xi)熔(rong)點之上，錫(xi)膏變(bian)成(cheng)液態。

　　一旦錫膏在(zai)(zai)熔點(dian)之(zhi)上，裝配進入(ru)回流區(qu)，通常叫做液態(tai)以上時間(TAL, time above liquidous)。回流區(qu)時爐子內的(de)關鍵階段，因為裝配上的(de)溫度梯度必須最小，TAL必須保持在(zai)(zai)錫膏制造(zao)商所規定的(de)參數之(zhi)內。產(chan)品的(de)峰值溫度也是在(zai)(zai)這個階段達(da)到的(de) - 裝配達(da)到爐內的(de)最高溫度。

　　必(bi)須小心(xin)的是，不要超過板上任何溫(wen)度(du)(du)敏感元件的最(zui)高溫(wen)度(du)(du)和(he)加熱速率。例如，一個典型的鉭(tan)電容(rong)具(ju)有(you)(you)的最(zui)高溫(wen)度(du)(du)為230°C。理想地，裝配(pei)上所(suo)有(you)(you)的點應該同(tong)時、同(tong)速率達到相(xiang)同(tong)的峰值溫(wen)度(du)(du)，以保證所(suo)有(you)(you)零件在爐內經歷相(xiang)同(tong)的環境。在回流區之后，產品冷(leng)卻(que)(que)，固化焊(han)點，將(jiang)裝配(pei)為后面的工(gong)序準備。控(kong)制冷(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)也是關鍵的，冷(leng)卻(que)(que)太快可能損壞裝配(pei)，冷(leng)卻(que)(que)太慢將(jiang)增加TAL，可能造成脆(cui)弱的焊(han)點。

　　在(zai)回(hui)流焊接工藝中使用兩種常見類型(xing)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)曲線(xian)(xian)，它(ta)們通(tong)常叫做保溫(wen)型(xing)(soak)和帳(zhang)篷(peng)型(xing)(tent)溫(wen)度(du)(du)曲線(xian)(xian)。在(zai)保溫(wen)型(xing)曲線(xian)(xian)中，如前面(mian)所(suo)講到的(de)(de)，裝配(pei)(pei)在(zai)一(yi)段時間內經歷(li)相同的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)。帳(zhang)篷(peng)型(xing)溫(wen)度(du)(du)曲線(xian)(xian)是一(yi)個連續的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)上升，從裝配(pei)(pei)進入爐子開始(shi)，直到裝配(pei)(pei)達到所(suo)希(xi)望的(de)(de)峰值溫(wen)度(du)(du)。

　　所(suo)希望的(de)溫度(du)(du)曲(qu)(qu)線將(jiang)基于裝(zhuang)配制造(zao)(zao)中(zhong)使(shi)用的(de)錫膏(gao)類(lei)型(xing)而不(bu)同(tong)。取決于錫膏(gao)化(hua)學組成，制造(zao)(zao)商將(jiang)建議最(zui)(zui)佳的(de)溫度(du)(du)曲(qu)(qu)線，以達到最(zui)(zui)高(gao)的(de)性能。溫度(du)(du)曲(qu)(qu)線的(de)信息(xi)可以通過聯系錫膏(gao)制造(zao)(zao)商得到。最(zui)(zui)常見的(de)配方類(lei)型(xing)包括(kuo)水溶性(OA)、松香適度(du)(du)激化(hua)型(xing)(RMA, rosin mildly activated)和免(mian)洗型(xing)(no-clean)錫膏(gao)。

經(jing)典的PCB溫(wen)度曲線系統元件

一(yi)個經典的PCB溫度曲線系(xi)統(tong)由(you)以(yi)下元件組成：

　　數(shu)據收集曲(qu)線儀(yi)，它從爐(lu)子(zi)中間經(jing)過(guo)，從PCB收集溫度信(xin)息。 熱(re)電偶(ou)，它附著在(zai)PCB上(shang)的關鍵(jian)元(yuan)件(jian)，然后連接到隨行(xing)的曲(qu)線儀(yi)上(shang)。 隔熱(re)保護(hu)，它保護(hu)曲(qu)線儀(yi)被爐(lu)子(zi)加(jia)熱(re)。 軟件(jian)程序，它允許收集到的數(shu)據以一個(ge)格式觀(guan)看，迅速確(que)定焊接結果(guo)和/或在(zai)失控惡劣影響最終PCB產品(pin)之前找到失控的趨(qu)勢。

讀出與評估溫度曲線(xian)數據

　　錫膏(gao)制(zhi)造商一般(ban)對其錫膏(gao)配方(fang)專(zhuan)門有推薦(jian)的溫(wen)度(du)曲(qu)線。應該(gai)使(shi)用(yong)制(zhi)造商的推薦(jian)來(lai)確定(ding)一個特定(ding)工藝的最(zui)佳曲(qu)線，與實際(ji)的裝(zhuang)配結(jie)果(guo)進行比較。然后可能采取步驟來(lai)改變機器設定(ding)，以達到特殊裝(zhuang)配的最(zui)佳結(jie)果(guo)

總結

　　做溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)是(shi)PCB裝配中的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個關鍵元素，它用來決定過程機(ji)器(qi)的(de)(de)設定和確(que)認工藝(yi)(yi)的(de)(de)連續性(xing)。沒有可(ke)測量(liang)的(de)(de)結果(guo)，對(dui)回流工藝(yi)(yi)的(de)(de)控制(zhi)是(shi)有限(xian)的(de)(de)。咨詢一(yi)(yi)(yi)下(xia)錫膏供應(ying)商，查看一(yi)(yi)(yi)下(xia)元件規格，為一(yi)(yi)(yi)個特定的(de)(de)工藝(yi)(yi)確(que)定最佳的(de)(de)曲(qu)線(xian)(xian)參數。通過實施經典(dian)PCB溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)和機(ji)器(qi)的(de)(de)品質(zhi)管理溫度(du)曲(qu)線(xian)(xian)的(de)(de)一(yi)(yi)(yi)個正常的(de)(de)制(zhi)度(du)，PCB的(de)(de)報(bao)廢(fei)率(lv)將會降低(di)，而質(zhi)量(liang)與產量(liang)都會改善(shan)。結果(guo)，總(zong)的(de)(de)運作成本將減低(di)。

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