回流焊接是表面貼裝技術(shù)（SMT）特有的重要工藝，焊接工藝質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響正常生產(chǎn)，也影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。因此對(duì)回流焊工藝進(jìn)行深入研究，并據(jù)此開(kāi)發(fā)合理的回流焊溫度曲線，是保證表面組裝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
影響回流焊工藝的因素很多，也很復(fù)雜，需要工藝人員在生產(chǎn)中不斷研究探討，本文將從多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行探討。
一、回流焊設(shè)備的發(fā)展
在電子行業(yè)中，大量的表面組裝組件（SMA）通過(guò)回流焊機(jī)進(jìn)行焊接，目前回流焊的熱傳遞方式經(jīng)歷了遠(yuǎn)紅外線--全熱風(fēng)--紅外/熱風(fēng)二個(gè)階段。
八十年代使用的遠(yuǎn)紅外流焊具有加熱快、節(jié)能、運(yùn)作平穩(wěn)的特點(diǎn)，但由于印制板及各種元器件因材質(zhì)、色澤不同而對(duì)輻射熱吸收率有很大差異，造成電路上各種不同元器件測(cè)驗(yàn)不同部位溫度不均勻，即局部溫差。例如集成電路的黑色塑料封裝體上會(huì)因輻射被吸收率高而過(guò)熱，而其焊接部位一銀白色引線上反而溫度低產(chǎn)生假焊。另外，印制板上熱輻射被阻擋的部位，例如在大（高）元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件就會(huì)加熱不足而造成焊接不良。
全熱風(fēng)回流焊是一種通過(guò)對(duì)流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機(jī)來(lái)迫使氣流循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)被焊件加熱的焊接方法。該類設(shè)備在90年代開(kāi)始興起。由于采用此種加熱方式，印制板和元器件的溫度接近給定的加熱溫區(qū)的氣體溫度，完全克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，故目前應(yīng)用較廣。
在全熱風(fēng)回流焊設(shè)備中，循環(huán)氣體的對(duì)流速度至關(guān)重要。為確保循環(huán)氣體作用于印制板的任一區(qū)域，氣流必須具有足夠快的速度。這在一定程度上易造成印制板的抖動(dòng)和元器件的移位。此外，采用此種加熱方式而言，效率較差，耗電較多。
這類回流焊爐是在IR爐基礎(chǔ)上加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更均勻，是目前較為理想的加熱方式。這類設(shè)備充分利用了紅外線穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，熱效率高，節(jié)電，同時(shí)有效克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，并彌補(bǔ)了熱風(fēng)回流焊對(duì)氣體流速要求過(guò)快而造成的影響，因此這種IR+Hot的回流焊在國(guó)際上目前是使用最普遍的。
隨著組裝密度的提高，精細(xì)間距組裝技術(shù)的出現(xiàn)，還出現(xiàn)了氮?dú)獗Ｗo(hù)的回流焊爐。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下進(jìn)行焊接可防止氧化，提高焊接潤(rùn)濕力潤(rùn)濕速度加快，對(duì)未貼正的元件矯正人力，焊珠減少，更適合于免清洗工藝。
二、溫度曲線的建立
溫度曲線是指SMA通過(guò)回爐時(shí)，SMA上某一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線。溫度曲線提供了一種直觀的方法，來(lái)分析某個(gè)元件在整個(gè)回流焊過(guò)程中的溫度變化情況。這對(duì)于獲得最佳的可焊性，避免由于超溫而對(duì)元件造成損壞，以及保證焊接質(zhì)量都非常有用。
以下從預(yù)熱段開(kāi)始進(jìn)行簡(jiǎn)要分析：
預(yù)熱段：
該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱，以達(dá)到第二個(gè)特定目標(biāo)，但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍以內(nèi)，如果過(guò)快，會(huì)產(chǎn)生熱沖擊，電路板和元件都可能受損，過(guò)慢，則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質(zhì)量。由于加熱速度較快，在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對(duì)元件的損傷。一般規(guī)定最大速度為40C/S。然而，通常上升速率設(shè)定為1~30C/S。典型的升溫度速率為20C/S.
保溫段：
是指溫度從1200C~1500C升至焊膏熔點(diǎn)的區(qū)域。保溫段的主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨于穩(wěn)定，盡量減少溫差。在這個(gè)區(qū)域里給予足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件，并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。到保溫段結(jié)束，焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去，整個(gè)電路板的溫度達(dá)到平衡。應(yīng)注意的是SMA上所有元件在這一段結(jié)束時(shí)應(yīng)具有相同的溫度，否則進(jìn)入到回流段將會(huì)因?yàn)楦鞑糠譁囟炔痪a(chǎn)生各種不良焊接現(xiàn)象。
回流段:
在這一區(qū)域里加熱器的溫度設(shè)置得最高，使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同，一般推薦為焊膏為焊膏的溶點(diǎn)溫度加20-400C.對(duì)于熔點(diǎn)為1830C的63Sn/37Pb焊膏和熔點(diǎn)為1790C的Sn62/Pb36/Ag2膏焊，峰值溫度一般為210-2300C，再流時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，以防對(duì)SMA造成不良影響。理想的溫度曲線是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“尖端區(qū)”覆蓋的體積最小。
冷卻段：
這段中焊膏中的鉛錫粉末已經(jīng)熔化并充分潤(rùn)濕被連接表面，應(yīng)該用盡可能快的速度來(lái)進(jìn)行冷卻，這樣將有助于得到明亮的焊點(diǎn)并有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致電路板的更多分解而進(jìn)入錫中，從而產(chǎn)生灰暗毛糙的焊點(diǎn)。在極端的情形下，它能引起沾錫不良和弱焊點(diǎn)結(jié)合力。冷卻段降溫速率一般為3~100C/S,冷卻至750C即可。
測(cè)量回流焊溫度曲線測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱測(cè)溫儀），其主體是扁平金屬盒子，一端插座接著幾個(gè)帶有細(xì)導(dǎo)線的微型熱電偶探頭。測(cè)量時(shí)可用焊料、膠粘劑、高溫膠帶固定在測(cè)試點(diǎn)上，打開(kāi)測(cè)溫儀上的開(kāi)關(guān)，測(cè)溫儀隨同被測(cè)印制板一起進(jìn)入爐腔，自動(dòng)按內(nèi)編時(shí)間程序進(jìn)行采樣記錄。測(cè)試記錄完畢，將測(cè)試儀與打印機(jī)連接，便可打印出多根各種色彩的溫度曲線。測(cè)溫儀作為SMT工藝人員的眼睛與工具，在國(guó)外SMT行業(yè)中已相當(dāng)普遍地使用。
在使用測(cè)溫儀時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1.測(cè)定時(shí)，必須使用已完全裝配過(guò)的板。首先對(duì)印制板元器件進(jìn)行熱特性分析，由于印制板受熱性能不同，元器件體積大小及材料差異等原因，各點(diǎn)實(shí)際受熱升溫不相同，長(zhǎng)出最熱點(diǎn)，最冷點(diǎn)，分別設(shè)置熱電偶便何測(cè)量出最高溫度與最低溫度。
2.盡可能多設(shè)置熱電偶測(cè)試點(diǎn)，以求全面反映印制板各部分真實(shí)受熱狀態(tài)。例如印制板中心與邊緣受熱程度不一樣，大體積元件與小型元件熱容量不同及熱敏感元件都必須設(shè)置測(cè)試點(diǎn)。
3.熱電偶探頭外形微小，必須用指定高溫焊料或膠粘劑固定在測(cè)試位置，否則受熱松動(dòng)，偏離預(yù)定測(cè)試點(diǎn)，引起測(cè)試誤差。
4.所用電池為鋰電池與可重復(fù)充電鎳鎘電池兩種。結(jié)合具體情況合理測(cè)試及時(shí)充電，以保證測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。
