怎樣設(she)定錫膏(gao)回流溫(wēn)度曲線(xian)?

   在使(shi)用表面(miàn)貼裝元(yuan)件的印(yìn)刷電路(lù)闆(PCB)裝配(pei)中，要得(de)📧到優質(zhì)🏃🏻的焊點(dian)，一條優(yōu)化的回(hui)流溫度(du)曲線是(shi)最重要(yao)的因素(su)之一。溫(wēn)度曲線(xian)❤️是施加(jia)于電路(lu)裝配上(shang)的🏃🏻溫度(dù)對時間(jiān)的函數(shu)，當在笛(dí)卡爾平(ping)面作圖(tú)時，回流(liu)☀️過程中(zhōng)在🌈任何(he)給定的(de)時間上(shang)，代表PCB上(shàng)一個特(tè)定點上(shàng)的溫度(dù)形成一(yī)條曲線(xian)🤟。

   幾個參(cān)數影響(xiǎng)曲線的(de)形狀，其(qi)中最關(guan)鍵的是(shi)傳送🛀🏻帶(dai)🏃🏻速度和(he)每♍個區(qu)的溫度(du)設定。帶(dài)速決定(dìng)機闆暴(bào)露🚩在每(měi)個區所(suǒ)設定的(de)溫度下(xià)的持續(xu)時間，增(zēng)加持續(xu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時間可(kě)以允許(xǔ)🔞更多時(shi)間使電(dian)路裝配(pei)接近該(gai)區的溫(wen)度設定(ding)。每個區(qu)所花的(de)持續時(shí)間總和(hé)決定總(zǒng)共㊙️的處(chù)理時間(jian)😘。

  每個區(qu)的溫度(du)設定影(ying)響PCB的溫(wen)度上升(shēng)速度，高(gao)溫在PCB與(yu)👉區的🌈溫(wēn)度之間(jiān)産生一(yī)個較大(da)的溫差(cha)。增加區(qū)的設定(dìng)🎯溫度允(yun)許機闆(pǎn)更快地(di)達到給(gěi)定溫度(du)。因此，必(bì)須作出(chu)一個圖(tú)形來決(jué)定PCB的溫(wen)☎️度曲線(xiàn)。接下來(lái)是這個(ge)步驟的(de)🈲輪廓，用(yòng)以産生(shēng)和優🧑🏾‍🤝‍🧑🏼化(huà)圖形。

   在(zài)開始作(zuò)曲線步(bù)驟之前(qián)，需要下(xià)列設備(bei)和輔助(zhù)工🔴具：溫(wen)度📞曲線(xian)儀、熱電(diàn)偶、将熱(re)電偶附(fu)着于PCB的(de)工具和(he)🏒錫膏參(cān)數表。可(ke)♌從大多(duō)數主要(yao)的電子(zǐ)工具供(gòng)應商買(mǎi)到溫度(dù)曲線🌂附(fù)件工具(ju)箱，這🌂工(gong)具箱使(shǐ)得作曲(qǔ)線方便(biàn)，因爲它(ta)包含全(quan)部所需(xu)的附件(jian)(除了曲(qǔ)線儀本(běn)🆚身)。

   現在(zài)許多回(hui)流焊機(jī)器包括(kuo)了一個(gè)闆上測(cè)溫儀，甚(shen)至👌一些(xiē)🤩較小⚽的(de)、便宜的(de)台面式(shì)爐子。測(cè)溫儀一(yī)般分爲(wèi)兩類：實(shi)時測溫(wen)儀，即時(shi)傳送溫(wēn)度/時間(jiān)數據和(he)作出圖(tú)形；而另(lìng)一種測(cè)溫🌈儀采(cǎi)樣儲存(cún)數據，然(rán)後上載(zǎi)到計算(suàn)機。

  熱電(dian)偶必須(xu)長度足(zu)夠，并可(ke)經受典(diǎn)型的爐(lu)膛溫度(du)。一般較(jiao)小直徑(jing)的熱電(dian)偶，熱質(zhì)量小響(xiǎng)應快，得(dé)到的結(jié)果精确(què)。

   有幾種(zhǒng)方法将(jiang)熱電偶(ou)附着于(yu)PCB，較好的(de)方法是(shi)使用高(gao)溫焊錫(xī)如銀/錫(xi)合金，焊(hàn)點盡量(liang)最小。

   另(lìng)一種可(ke)接受的(de)方法，快(kuai)速、容易(yì)和對大(dà)多數應(yīng)用☔足夠(gòu)準确，少(shǎo)量的熱(re)化合物(wu)(也叫熱(rè)導膏或(huò)熱油脂(zhī))斑點覆(fu)蓋📐住熱(re)電偶，再(zài)用高溫(wēn)膠帶(如(rú)Kapton)粘住。

   還(hái)有一種(zhong)方法來(lai)附着熱(rè)電偶，就(jiu)是用高(gāo)溫膠，如(ru)氰基丙(bǐng)💔烯酸鹽(yán)粘合劑(ji)，此方法(fa)通常沒(mei)有其它(tā)方法可(ke)靠。

   附着(zhe)的位置(zhi)也要選(xuan)擇，通常(cháng)最好是(shi)将熱電(dian)偶尖附(fu)着在PCB焊(han)⚽盤🐆和相(xiang)應的元(yuán)件引腳(jiǎo)或金屬(shu)端之間(jiān)。

 

   
  ( 圖一、将(jiāng)熱電偶(ǒu)尖附着(zhe)在PCB焊盤(pan)和相應(ying)的元件(jian)引腳或(huò)❤️金屬端(duān)之間)

   錫(xī)膏特性(xing)參數表(biao)也是必(bì)要的，其(qí)包含的(de)信息對(dui)溫度曲(qǔ)線🏃‍♀️是💃至(zhì)💃關重要(yào)的，如：所(suo)希望的(de)溫度曲(qǔ)線持續(xù)時間、錫(xī)膏活性(xing)溫度💰、合(hé)金熔點(dian)和所希(xi)望的回(huí)流最高(gao)溫度。

   開(kāi)始之前(qián)，必須理(lǐ)想的溫(wen)度曲線(xian)有個基(ji)本的認(ren)識。理論(lun)上理想(xiang)的曲線(xiàn)由四個(gè)部分或(huo)區間組(zu)成，前面(miàn)三個區(qu)加熱、最(zui)💘後一個(ge)區冷卻(que)。爐的溫(wen)區越多(duo)，越能使(shi)溫度曲(qǔ)線的㊙️輪(lun)廓達到(dào)更準🆚确(què)和接近(jin)設定。大(da)多數錫(xi)膏都能(néng)用四個(ge)基本溫(wen)區成功(gong)回流。

   ( 圖(tu)二、理論(lùn)上理想(xiǎng)的回流(liu)曲線由(yóu)四個區(qu)組成，前(qian)面三個(ge)區加☎️熱(re)✏️、最後一(yi)個區冷(lěng)卻)

   預熱(rè)區，也叫(jiào)斜坡區(qu)，用來将(jiang)PCB的溫度(du)從周圍(wéi)環境溫(wen)度提升(shēng)到所須(xu)的活性(xing)溫度。在(zai)這個區(qu)，産品的(de)溫度以(yǐ)不超過(guo)🔴每秒2~5°C速(sù)度連續(xù)上升，溫(wen)度升得(de)太快會(huì)引起某(mǒu)些缺陷(xian)，如🛀🏻陶瓷(cí)電容的(de)細微裂(liè)紋，而溫(wen)度上升(sheng)太慢，錫(xi)膏會感(gan)溫過度(dù)，沒有足(zú)夠的時(shi)間使PCB達(dá)到活性(xing)溫度。爐(lu)的預熱(rè)區一般(bān)占整個(gè)加熱通(tōng)道長度(du)的🐅25~33%。

   活性(xing)區，有時(shi)叫做幹(gàn)燥或浸(jìn)濕區，這(zhe)個區一(yī)般占加(jiā)🏃熱☂️通道(dao)的33~50%，有兩(liang)個功用(yòng)，第一是(shì)，将PCB在相(xiang)當穩定(dìng)的溫度(du)下感溫(wen)，允許不(bú)同質量(liang)的元件(jiàn)在溫度(dù)上同質(zhi)，減少它(ta)們的相(xiang)當溫差(cha)。第二個(ge)功能是(shì)，允許助(zhu)焊劑活(huo)性化，揮(huī)發性的(de)物質從(cóng)錫膏中(zhōng)揮發。一(yī)般普遍(biàn)的活性(xìng)溫度範(fàn)圍是120~150°C，如(rú)果活性(xìng)區的溫(wen)度設定(dìng)太高，助(zhù)焊劑沒(méi)有足夠(gòu)的時間(jiān)活性化(hua)，溫度曲(qǔ)線的斜(xié)率😄是一(yī)🚶‍♀️個向上(shang)遞增的(de)斜率。雖(suī)然有的(de)錫膏制(zhi)造商允(yun)許活性(xìng)化期間(jian)一些溫(wen)度的增(zēng)加，但是(shì)理想的(de)曲線要(yào)求相當(dāng)平穩的(de)溫度，這(zhe)樣使得(dé)PCB的溫度(dù)在活性(xing)區開始(shi)和結束(shù)時是相(xiang)等的。市(shì)面上有(yǒu)的爐子(zi)不🔞能維(wéi)持平坦(tan)的活性(xing)溫🌏度曲(qu)線，選擇(zé)能維持(chí)平坦的(de)活性溫(wen)度曲線(xian)的爐子(zi)，将提高(gao)可焊接(jiē)性能，使(shǐ)用者有(yǒu)一個較(jiao)大的處(chù)理窗口(kou)。

   回流區(qu)，有時叫(jiào)做峰值(zhi)區或最(zui)後升溫(wen)區。這個(gè)區的🚩作(zuo)用🛀🏻是将(jiāng)PCB裝配的(de)溫度從(cóng)活性溫(wēn)度提高(gao)到所推(tuī)薦的峰(feng)值溫度(du)。活性溫(wēn)度總是(shi)比合金(jīn)的熔點(diǎn)溫度低(di)一點，而(ér)峰值溫(wēn)度總是(shi)在熔點(dian)上。典型(xíng)的峰值(zhí)溫度範(fàn)圍是205~230°C，這(zhe)個區的(de)溫度設(shè)定太高(gao)會使其(qí)❤️溫升斜(xié)率✌️超過(guo)每秒2~5°C，或(huo)👈達到回(huí)流峰值(zhi)溫度比(bǐ)推薦的(de)高。這種(zhǒng)🈲情況可(ke)能引起(qi)PCB的過分(fèn)卷曲、脫(tuo)層或燒(shāo)損，并損(sun)害元件(jian)的完整(zheng)性。

   今天(tian)，最普遍(biàn)使用的(de)合金是(shì)Sn63/Pb37，這種比(bi)例的錫(xī)和鉛使(shi)得該合(he)🆚金共晶(jīng)。共晶合(he)金是在(zai)一個特(te)定溫度(dù)下熔化(hua)的🔱合金(jin)，非共晶(jīng)合金有(yǒu)一個熔(róng)化的範(fàn)圍，而不(bu)是熔點(diǎn)，有時叫(jiào)做塑性(xing)裝态。本(běn)文所述(shù)的所有(yǒu)例子都(dou)是指共(gòng)晶錫/鉛(qian)，因爲其(qi)使用廣(guǎng)泛，該合(hé)金🏃🏻‍♂️的熔(rong)點爲183°C。

   理(li)想的冷(lěng)卻區曲(qu)線應該(gāi)是和回(hui)流區曲(qǔ)線成鏡(jìng)像關系(xi)。越🐕是靠(kao)近這種(zhong)鏡像關(guan)系，焊點(dian)達到固(gù)态的結(jie)構越緊(jin)密👅，得到(dào)焊接點(dian)的質量(liang)越高，結(jie)合完整(zheng)性越好(hǎo)。

   作溫度(dù)曲線的(de)第一個(gè)考慮參(cān)數是傳(chuán)輸帶的(de)速度設(shè)定，該設(she)⛱️定将決(jué)定PCB在加(jiā)熱通道(dào)所花的(de)時間。典(dian)型的錫(xi)膏制造(zao)廠參數(shù)要求3~4分(fèn)鍾的加(jiā)熱曲線(xian)，用總的(de)加熱通(tōng)道長度(du)🔞除以總(zong)的加熱(re)感溫時(shi)間，即爲(wèi)準确🈚的(de)傳輸帶(dài)👌速度，例(li)如，當錫(xī)膏要求(qiú)四分鍾(zhong)的加熱(rè)時間，使(shǐ)用六英(yīng)尺加熱(re)通道長(zhǎng)度，計算(suan)爲：6 英尺(chǐ) ÷ 4 分鍾 = 每(mei)分鍾 1.5 英(yīng)尺 = 每🔞分(fen)鍾 18 英寸(cùn)。

   接下來(lái)必須決(jué)定各個(gè)區的溫(wēn)度設定(dìng)，重要的(de)是要了(le)解實際(jì)🤞的區間(jiān)溫度不(bú)一定就(jiu)是該區(qu)的顯示(shi)溫度。顯(xian)示溫度(dù)隻是代(dai)👈表區内(nei)熱敏電(diàn)偶的溫(wēn)度，如果(guǒ)熱電偶(ou)🔴越靠近(jin)♍加熱源(yuán)，顯示的(de)溫度将(jiāng)相對比(bi)區間溫(wēn)度較高(gāo)，熱電偶(ǒu)越靠近(jin)PCB的直接(jie)通道，顯(xiǎn)示的溫(wen)度♍将越(yue)能反應(ying)區間溫(wen)度。明智(zhì)的是向(xiang)爐子制(zhi)造商咨(zi)❤️詢了解(jie)清楚顯(xiǎn)示溫度(du)和實際(jì)區間溫(wen)度的關(guān)系。本🐅文(wén)中将考(kǎo)慮的是(shì)區間溫(wen)🏃🏻‍♂️度而不(bu)是顯示(shi)溫度。表(biǎo)一❌列♋出(chu)的是用(yòng)于典型(xing)🏃🏻PCB裝配回(huí)流的區(qū)間🌂溫度(dù)設定。

   表(biǎo)一、典型(xíng)PCB回流區(qu)間溫度(dù)設定

區間(jiān)	區(qu)間溫度(du)設定	區間(jian)末實際(ji)闆溫
預熱(rè)	210°C (410°F)	140°C (284°F)
活性	177°C (350°F)	150°C (302°F)
回(hui)流	250°C (482°C)	210°C (482°F)

  速(sù)度和溫(wen)度确定(dìng)後，必須(xū)輸入到(dao)爐的控(kòng)制器。看(kan)看手冊(ce)上♊其😍它(tā)需要調(diào)整的參(cān)數，這些(xie)參數包(bao)括冷卻(que)風扇速(sù)度、強制(zhi)空氣沖(chong)擊和惰(duò)性氣體(ti)流量。一(yī)旦所有(you)參數輸(shū)入後，啓(qǐ)動機器(qì)，爐子穩(wen)定後(即(jí)，所有實(shí)際❗顯示(shi)溫度✂️接(jie)近符合(hé)設定參(can)數)可以(yǐ)開始作(zuo)曲線。下(xia)一部将(jiāng)PCB放入傳(chuan)送帶，觸(chù)發測溫(wēn)儀開始(shi)記錄數(shù)據。爲㊙️了(le)方便，有(you)些測⛱️溫(wēn)儀包括(kuo)觸發功(gōng)能，在一(yi)個相對(duì)低的溫(wēn)度自動(dòng)啓動測(ce)溫儀，典(dian)型的這(zhe)個溫度(du)比人體(tǐ)溫度37°C(98.6°F)稍(shāo)微高一(yi)點。例✂️如(rú)，38°C(100°F)的自動(dòng)觸發器(qì)☔，允許測(cè)溫儀幾(ji)乎在PCB剛(gāng)放入傳(chuán)送帶進(jin)入爐時(shi)開始工(gōng)作，不🌍至(zhi)于熱電(dian)偶在人(rén)手上處(chù)理時⚽産(chan)生誤觸(chu)發。

   一旦(dan)最初的(de)溫度曲(qu)線圖産(chǎn)生，可以(yǐ)和錫膏(gāo)制造商(shang)推薦的(de)曲線或(huo)圖二所(suo)示的曲(qu)線進行(hang)比較。

  首(shǒu)先，必須(xū)證實從(cóng)環境溫(wēn)度到回(huí)流峰值(zhí)溫度的(de)總💛時間(jiān)和所希(xī)望的加(jia)熱曲線(xiàn)居留時(shí)間相協(xié)調，如果(guo)太長，按(an)比例地(di)增加傳(chuan)送帶速(sù)度，如果(guo)太短，則(ze)相反。

   下(xia)一步，圖(tú)形曲線(xian)的形狀(zhuàng)必須和(hé)所希望(wang)的相比(bi)較(圖二(er))，如♻️果☁️形(xing)狀不協(xie)調，則同(tong)下面的(de)圖形(圖(tú)三~六)進(jin)行比較(jiao)。選擇與(yu)實際🔅圖(tu)形形狀(zhuang)最相協(xié)調的曲(qu)線。應該(gāi)考慮從(cóng)左道🌍右(you)(流程順(shùn)序)的偏(pian)差，例🌐如(rú)，如果預(yù)熱♈和回(hui)流區中(zhong)存在差(cha)❌異，首先(xiān)将預熱(re)區的差(cha)異調正(zhèng)确，一般(bān)最好每(měi)次調一(yī)個參數(shù)，在作進(jìn)🔴一步調(diào)整之🌈前(qián)運行這(zhè)個🌍曲線(xiàn)設定。這(zhè)是因爲(wèi)一個給(gěi)定區的(de)改變也(ye)将影響(xiǎng)随後區(qu)的結果(guo)。我們也(yě)建議新(xīn)手所作(zuo)的調整(zheng)幅度相(xiàng)當較小(xiǎo)一點。一(yī)旦在特(te)📱定的爐(lu)上取得(de)經驗，則(zé)會有較(jiào)好的“感(gan)覺”來作(zuo)多大幅(fú)度的調(diao)整⛱️。

圖三(sān)、預熱不(bú)足或過(guò)多的回(hui)流曲線(xian)

圖四、活(huo)性區溫(wēn)度太高(gāo)或太低(dī)

圖五、回(hui)流太多(duo)或不夠(gou)

圖六、冷(leng)卻過快(kuai)或不夠(gou)

   當最後(hòu)的曲線(xiàn)圖盡可(ke)能的與(yǔ)所希望(wang)的圖形(xing)相吻合(he)🛀🏻，應該🔴把(ba)🈲爐的參(cān)數記錄(lù)或儲存(cun)以備後(hou)用。雖然(ran)這個過(guò)程開始(shi)很慢和(hé)費力，但(dan)最終可(ke)以取得(de)熟練和(he)速度，結(jie)果得到(dao)高品質(zhì)的PCB的高(gāo)效率的(de)‼️生産。

   文(wén)章整理(lǐ)：昊瑞電(dian)子/