回流焊炉温曲线的参数

x轴代表炉胆。y轴代表温度

温度曲线的建立
温度曲线是指SMA通过回炉时，SMA上某一点的温度随时间变化的曲线。温度曲线提供了一种直观的方法，来分析某个元件在整个回流焊过程中的温度变化情况。这对於获得最佳的可焊性，避免由於超温而对元件造成损坏，以及保证焊接质量都非常有用。
以下从预热段开始进行简要分析。
预热段：
该区域的目的是把室温的PCB尽快加热，以达到第二个特定目标，但升温速率要控制在适当范围以内，如果过快，会产生热冲击，电路板和元件都可能受损，过慢，则溶剂挥发不充分，影响焊接质量。由於加热速度较快，在温区的后段SMA内的温差较大。为防止热冲击对元件的损伤。一般规定最大速度为40C/S。然而，通常上升速率设定为1~30C/S。典型的升温度速率为20C/S.
保温段：
是指温度从1200C~1500C升至焊膏熔点的区域。保温段的主要目的是使SMA内各元件的温度趋於稳定，尽量减少温差。在这个区域裏给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件，并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束，焊盘、焊料球及元件引脚上的氧化物被除去，整个电路板的温度达到平衡。应注意的是SMA上所有元件在这一段结束时应具有相同的温度，否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。
回流段:
在这一区域裏加热器的温度设置得最高，使元件的温度快速上升至峰值温度。在回流段其焊接峰值温度视所用焊膏的不同而不同，一般推荐为焊膏为焊膏的溶点温度加20-400C.对於熔点为1830C的63Sn/37Pb焊膏和熔点为1790C的Sn62/Pb36/Ag2膏焊，峰值温度一般为210-2300C，再流时间不要过长，以防对SMA造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的体积最小。
冷却段
这段中焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面，应该用尽可能快的速度来进行冷却，这样将有助於得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分解而进入锡中，从而产生灰暗毛糙的焊点。在极端的情形下，它能引起沾锡不良和弱焊点结合力。冷却段降温速率一般为3~100C/S,冷却至750C即可。
测量再流焊温度曲线测试仪（以下简称测温仪），其主体是扁平金属盒子，一端插座接著几个带有细导线的微型热电偶探头。测量时可用焊料、胶粘剂、高温胶带固定在测试点上，打开测温仪上的开关，测温仪随同被测印制板一起进入炉腔，自动按内编时间程式进行采样记录。测试记录完毕，将测试仪与印表机连接， 便可列印出多根各种色彩的温度曲线。测温仪作为SMT工艺人员的眼睛与工具，在国外SMT行业中已相当普遍地使用。
在使用测温仪时，应注意以下几点：
1. 测定时，必须使用已完全装配过的板。首先对印制板元器件进行热特性分析，由於印制板受热性能不同，元器件体积大小及材料差异等原因，各点实际受热升温不相同，长出最热点，最冷点，分别设置热电偶便何测量出最高温度与最低温度。
2. 尽可能多设置热电偶测试点，以求全面反映印制板各部分真实受热状态。例如印制板中心与边缘受热程度不一样，大体积元件与小型元件热容量不同及热敏感元件都必须设置测试点。
3. 热电偶探头外形微小，必须用指定高温焊料或胶粘剂固定在测试位置，否则受热松动，偏离预定测试点，引起测试误差。
4. 所用电池为锂电池与可重复充电镍镉电池两种。结合具体情况合理测试及时充电，以保证测试资料准确性。
三、 影响再流焊加热不均匀的主要因素：
在SMT再流焊工艺造成对元件加热不均匀的原因主要有：再流焊元件热容量或吸收热量的差别，传送带或加热器边缘影响 ，再流焊产品负载等三个方面。
1. 通常PLCC、QFP与一个分立片状元件相比热容量要大，焊接大面积元件就比小元件更困难些。
2. 在再流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行再流焊的同时，也成为一个散热系统，此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同，边缘一般温度偏低，炉内除各温区温度要求不同外，同一载面的温度也差异。
3. 产品装载量不同的影响。再流焊的温度曲线的调整要考虑在空载，负载及不同负载因数情况下能得到良好的重复性。负载因数定义为：LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度，S=组装基板的间隔。
再流焊工艺要得到重复性好的结果，负载因数愈大愈困难。通常再流焊炉的最大负载因数的范围为0.5~0.9。这要根据产品情况（元件焊接密度、不同基板）和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性，实践经验很重要的。
四、 与再流焊相关焊接缺陷的原因分析
桥联
焊接加热过程中也会产生焊料塌边，这个情况出现在预热和主加热两种场合，当预热温度在几十至一百范围内，作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出，如果其流出的趋是下分强烈的，会同时将焊料颗粒挤出焊区外的含金颗粒，在溶融时如不能返回到焊区内，也会形成滞留焊料球。
除上面的因素外SMD元件端电极是否平整良好，电路线路板布线设计与焊区间距是否规范，阻焊剂涂敷方法的选择和其涂敷精度等会是造成桥接的原因。
立碑（曼哈顿现象）
片式元件在遭受急速加热情况下发生的翘立，这是因为急热元件两端存在的温差，电极端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿润，而另一边的焊料完全熔融而引起湿润不良，这样促进了元件的翘立。因此，加热时要从时间要素的角度考虑，使水平方向的加热形成均衡的温度分布，避免急热的产生。
防止元件翘立的主要因素以下几点：
① 选择粘力强的焊料，焊料的印刷精度和元件的贴装精度也需提高。
② 元件的外部电极需要有良好的湿润性湿润稳定性。推荐：温度400C以下，湿度70％RH以下，进厂元件的使用期不可超过6个月。
③ 采用小的焊区宽度尺寸，以减少焊料溶融时对元件端部产生的表面张力。另外可适当减小焊料的印刷厚度，如选用100um。
④ 焊接温度管理条件设定对元件翘立也是一个因素。通常的目标是加热要均匀，特别是在元件两连接端的焊接圆角形成之前，均衡加热不可出现波动。
润湿不良
润湿不良是指焊接过程中焊料和电路基板的焊区（铜箔），或SMD的外部电极，经浸润后不生成相互间的反应层，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂，或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的。譬如银的表面有硫化物，锡的表面有氧化物都会产生润湿不良。另外焊料中残留的铝、锌、镉等超过0.005％以上时，由於焊剂的吸湿作用使活化程度降低，也可发生润湿不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。选择合适和焊料，并设定合理的焊接温度曲线。
再流焊接是SMT工艺中复杂而关键的工艺，涉及到自动控制、材料、流体力学和冶金等多种科学、要获得优良的焊接质量，必须深入研究焊接工艺的方方面面。本文仅从几个方面就焊接工艺进行了探讨，而且许多观点仅就现有设备和工艺条件而言，成此文章。仅为与同行交流。