在使(shi)用表面貼(tie)裝元件的(de)印刷電路(lu)闆(PCB)裝配中(zhong)，要得到☂️優(you)😍質的焊點(dian)，一條優化(hua)的回流溫(wen)度曲線是(shi)最重要的(de)因素💛之一(yi)⚽。溫度曲線(xian)是施加于(yu)電路裝配(pei)上的溫度(du)對時間的(de)函數，當在(zai)笛卡爾平(ping)面🙇♀️作圖時(shi)，回流過程(cheng)中在任何(he)給定的時(shi)間上，代表(biao)PCB上一個特(te)定點🏃上的(de)溫度形成(cheng)一條曲線(xian)。
幾個參數(shu)影響曲線(xian)的形狀，其(qi)中最關鍵(jian)的是傳送(song)帶速⛹🏻♀️度💯和(he)每🌈個區的(de)溫度設定(ding)。帶速決定(ding)機闆暴露(lu)在每個區(qu)所設❌定的(de)溫度☀️下的(de)持續時間(jian)，增加持續(xu)時間可🤩以(yi)允許更多(duo)時間使電(dian)路裝配接(jie)近該區的(de)溫度設定(ding)🌈。每個區所(suo)花的持續(xu)時間總和(he)決定總共(gong)的處理時(shi)間。
每個區(qu)的溫度設(she)定影響PCB的(de)溫度上升(sheng)速度，高溫(wen)在PCB與區的(de)🥵溫度✨之間(jian)産生一個(ge)較大的溫(wen)差。增加區(qu)的設定溫(wen)度允許機(ji)闆更快地(di)達到給定(ding)溫度。因此(ci)，必須作出(chu)一個圖形(xing)來決❌定PCB的(de)溫度曲線(xian)👣。接下來是(shi)這個步驟(zhou)的輪廓，用(yong)以産生和(he)優化圖形(xing)。
在開始作(zuo)曲線步驟(zhou)之前，需要(yao)下列設備(bei)和輔助工(gong)具：溫📐度曲(qu)線儀、熱電(dian)偶、将熱電(dian)偶附着于(yu)PCB的工具和(he)錫膏參數(shu)表。可從大(da)多數主要(yao)的電子工(gong)具供應商(shang)買到溫度(du)曲線附件(jian)工具箱，這(zhe)工具箱使(shi)得作曲線(xian)🐇方便，因爲(wei)📐它包含全(quan)🚩部所需的(de)附件(除了(le)✨曲線儀本(ben)身)。
現在許(xu)多回流焊(han)機器包括(kuo)了一個闆(pan)上測溫儀(yi)，甚至一些(xie)較💃小🧑🏽🤝🧑🏻的、便(bian)宜的台面(mian)式爐子。測(ce)溫儀一般(ban)分爲兩類(lei)：實時測溫(wen)儀，即時傳(chuan)送溫度/時(shi)間數據和(he)作出圖形(xing)；而另一種(zhong)測溫儀采(cai)樣儲存數(shu)據，然後上(shang)載到計算(suan)機🚶。
熱電偶(ou)必須長度(du)足夠，并可(ke)經受典型(xing)的爐膛溫(wen)度。一般較(jiao)小直徑的(de)熱電偶，熱(re)質量小響(xiang)應快，得到(dao)的結果精(jing)确。
有幾種(zhong)方法将熱(re)電偶附着(zhe)于PCB，較好的(de)方法是使(shi)用高溫焊(han)錫如💃🏻銀/錫(xi)合金，焊點(dian)盡量最小(xiao)。
另一種可(ke)接受的方(fang)法，快速、容(rong)易和對大(da)多數應用(yong)🈚足夠準确(que)🌐，少量的熱(re)化合物(也(ye)叫熱導膏(gao)或熱油脂(zhi))斑點覆蓋(gai)住熱電偶(ou)，再用💋高溫(wen)膠帶(如Kapton)粘(zhan)住。
附着(zhe)的位置也(ye)要選擇，通(tong)常最好是(shi)将熱電偶(ou)尖附着在(zai)PCB焊盤和相(xiang)應的元件(jian)引腳或金(jin)屬端之間(jian)。
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圖一、将熱(re)電偶尖附(fu)着在PCB焊盤(pan)和相應的(de)元件引腳(jiao)🔞或金屬端(duan)之間)
錫膏(gao)特性參數(shu)表也是必(bi)要的，其包(bao)含的信息(xi)對溫度曲(qu)線是🤞至關(guan)重要的，如(ru)：所希望的(de)溫度曲線(xian)持續時間(jian)、錫膏活性(xing)💋溫度、合金(jin)熔點和所(suo)希望的回(hui)流最高溫(wen)度。
(
預熱區(qu)，也叫斜坡(po)區，用來将(jiang)PCB的溫度從(cong)周圍環境(jing)溫度提升(sheng)到⛱️所須的(de)活性溫度(du)。在這個區(qu)，産品的溫(wen)度以不超(chao)過♈每秒2~5°C速(su)度連續上(shang)升，溫度升(sheng)得太快會(hui)引😘起某些(xie)缺陷，如陶(tao)瓷電🈲容的(de)細微裂紋(wen)，而溫度上(shang)升太慢，錫(xi)膏會感溫(wen)過度，沒有(you)足夠的時(shi)間使PCB達到(dao)活性溫度(du)。爐的預熱(re)區一般😘占(zhan)整個加熱(re)通道長度(du)的25~33%。
活性區(qu)，有時叫做(zuo)幹燥或浸(jin)濕區，這個(ge)區一般占(zhan)加熱通道(dao)的33~50%，有兩個(ge)功用，第一(yi)是，将PCB在相(xiang)當穩定的(de)溫度下感(gan)溫，允許💜不(bu)同質量的(de)元件在溫(wen)度上同質(zhi)，減少它們(men)的相當溫(wen)差。第二個(ge)功🎯能是，允(yun)許助焊劑(ji)活性化，揮(hui)發性的物(wu)質從錫膏(gao)中揮發。一(yi)般普遍的(de)活性溫度(du)範圍是120~150°C，如(ru)果活性區(qu)的溫度設(she)定太高，助(zhu)焊💛劑沒有(you)足夠的時(shi)間活性化(hua)，溫度曲線(xian)的斜率是(shi)一個向上(shang)遞增的斜(xie)率。雖然有(you)的錫膏制(zhi)造商允許(xu)活性化期(qi)間一些溫(wen)度🔴的增加(jia)，但是理想(xiang)的曲線要(yao)求相當平(ping)穩的溫度(du)，這樣使得(de)PCB的溫度在(zai)活性區開(kai)始☔和結束(shu)時是相等(deng)的。市面上(shang)有的爐子(zi)不❗能維持(chi)平🔴坦的活(huo)性溫㊙️度曲(qu)線，選擇能(neng)維持平坦(tan)的活性溫(wen)度曲線的(de)爐子，将提(ti)高可焊接(jie)性㊙️能，使用(yong)者有一個(ge)較大的處(chu)理窗口。
理想的冷(leng)卻區曲線(xian)應該是和(he)回流區曲(qu)線成鏡像(xiang)關🥵系。越是(shi)靠近這種(zhong)鏡像關系(xi)，焊點達到(dao)固态的結(jie)構越緊密(mi)，得到焊接(jie)㊙️點的質量(liang)越高，結合(he)完整性越(yue)好。
作溫度(du)曲線的第(di)一個考慮(lü)參數是傳(chuan)輸帶的速(su)度設定，該(gai)🈲設定将決(jue)定PCB在加熱(re)通道所花(hua)的時間。典(dian)型的錫⛷️膏(gao)制🌈造廠參(can)數要求3~4分(fen)鍾的加熱(re)曲線，用總(zong)的加熱通(tong)道長度⭕除(chu)以總的加(jia)熱✍️感溫時(shi)間，即爲準(zhun)确💰的傳輸(shu)帶速度，例(li)如，當錫膏(gao)要💔求四分(fen)鍾的加熱(re)時間，使用(yong)六英尺加(jia)熱通道長(zhang)度，計算爲(wei)：6 英尺 ÷ 4 分鍾(zhong) = 每分鍾 1.5 英(ying)尺 = 每分⁉️鍾(zhong) 18 英寸。
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區(qu)間 |
區(qu)間溫度設(she)定 |
區(qu)間末實際(ji)闆溫 |
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預熱 |
210°C (410°F) |
140°C (284°F) |
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活性 |
177°C (350°F) |
150°C (302°F) |
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回流 |
(482°C) |
210°C (482°F) |
速度(du)和溫度确(que)定後，必須(xu)輸入到爐(lu)的控制器(qi)。看看手冊(ce)上其它需(xu)要調整的(de)參數，這些(xie)參數包括(kuo)冷卻風扇(shan)速度🐆、強制(zhi)空氣沖擊(ji)和惰性氣(qi)體流量。一(yi)旦所有參(can)數⁉️輸入後(hou)，啓動機器(qi)，爐子穩定(ding)後(即，所有(you)實際顯示(shi)溫度接近(jin)符合🌍設定(ding)參數)可以(yi)開始❄️作曲(qu)線。下🔞一部(bu)将PCB放入傳(chuan)送帶，觸發(fa)🔆測溫儀開(kai)始記錄數(shu)據。爲了方(fang)便，有些測(ce)🏃🏻溫儀包括(kuo)觸發功能(neng)，在一個相(xiang)對低🔞的溫(wen)度自🏃🏻♂️動啓(qi)動測溫儀(yi)🐕，典型的這(zhe)個溫度比(bi)人體🍓溫度(du)37°C(98.6°F)稍微高一(yi)點。例如，38°C(100°F)的(de)自動觸發(fa)器，允😍許測(ce)溫儀幾乎(hu)在PCB剛放入(ru)傳送帶進(jin)入爐時開(kai)始工作，不(bu)至于熱電(dian)偶在人手(shou)上處理時(shi)産生誤觸(chu)發。
一旦最(zui)初的溫度(du)曲線圖産(chan)生，可以和(he)錫膏制造(zao)商推🎯薦的(de)曲線🔞或圖(tu)二所示的(de)曲線進行(hang)比較。
首先(xian)，必須證實(shi)從環境溫(wen)度到回流(liu)峰值溫度(du)的總時間(jian)和所希望(wang)的加熱曲(qu)線居留時(shi)間相協調(diao)，如果太長(zhang)，按比例地(di)增加🐉傳送(song)帶速度，如(ru)果太短，則(ze)相反。
圖三(san)、預熱不足(zu)或過多的(de)回流曲線(xian)
圖四、活性(xing)區溫度太(tai)高或太低(di)
圖五、回流(liu)太多或不(bu)夠
當最(zui)後的曲線(xian)圖盡可能(neng)的與所希(xi)望的圖形(xing)相吻合🤩，應(ying)該把🏃🏻♂️爐的(de)參數記錄(lu)或儲存以(yi)備後用。雖(sui)然這個過(guo)程開始很(hen)慢和費力(li)，但最終可(ke)以取得熟(shu)練和速度(du)，結果得到(dao)高品質的(de)PCB的高效率(lü)的生産。
文(wen)章整理：昊(hao)瑞電子/
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