怎樣設定錫膏回流溫度曲***

怎樣設定錫膏回流溫度曲***

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約翰.希羅與約翰.***爾波尤夫(美)

“正確的溫度曲******保***高品質的焊接錫點。”

在使用表面貼裝元件的印刷***路板(PCB)裝配中，要得到優質的焊點，一條優化的回流溫度曲***是***重要的因素之一。溫度曲***是施加於***路裝配上的溫度對時間的函數，當在笛卡爾平面作圖時，回流過程中在任何給定的時間上，代表PCB上一個特定點上的溫度形成一條曲***。

幾個參數影響曲***的形狀，其中******鍵的是傳送帶速度和每個區的溫度設定。帶速決定***板暴露在每個區所設定的溫度下的持續時間，增加持續時間可以允許更多時間使***路裝配接近該區的溫度設定。每個區所花的持續時間總和決定總共的***理時間。

每個區的溫度設定影響PCB的溫度上升速度，高溫在PCB與區的溫度之間産生一個較大的溫差。增加區的設定溫度允許***板更快地達到給定溫度。因此，必須作出一個圖形來決定PCB的溫度曲***。接下來是這個步驟的***廓，用以産生和優化圖形。

在***始作曲***步驟之前，需要下列設備和輔助工具：溫度曲***儀、******偶、*********偶附著於PCB的工具和錫膏參數表。可從大多數主要的***子工具供應商買到溫度曲***附件工具箱，這工具箱使得作曲***方便，因爲它包含全部所需的附件(除了曲***儀本身)。

現在許多回流焊***器包括了一個板上測溫儀，甚至一些較小的、便宜的臺面式爐子。測溫儀一般分爲兩類：即時測溫儀，即時傳送溫度/時間資料和作出圖形；而另一種測溫儀採樣儲存資料，然後上載到***腦。

******偶必須長度足夠，並可經受典型的爐膛溫度。一般較小直徑的******偶，***質量小回應快，得到的結果精確。

有幾種方法*********偶附著於PCB，較好的方法是使用高溫焊錫如銀/錫合金，焊點儘量***小。

另一種可接受的方法，快速、容易和對大多數應用足夠準確，少量的***化合物(也叫***導膏或***油脂)斑點覆蓋住******偶，再用高溫膠帶(如Kapton)粘住。

還有一種方法來附著******偶，就是用高溫膠，如***基******粘合劑，此方法通常沒有其他方法可靠。 附著的位置也要選擇，通常***好是*********偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間。

(圖一、*********偶尖附著在PCB焊盤和相應的元件引腳或金屬端之間)

錫膏特性參數表也是必要的，其包含的資訊對溫度曲***是至***重要的，如：所希望的溫度曲***持續時間、錫膏活性溫度、合金熔點和所希望的回流***高溫度。

***始之前，必須理想的溫度曲***有個基本的認識。理論上理想的曲***由四個部分或區間組成，前面三個區加***、***後一個區冷卻。爐的溫區越多，越能使溫度曲***的***廓達到更準確和接近設定。大多數錫膏都能用四個基本溫區成功回流。

(圖二、理論上理想的回流曲***由四個區組成，前面三個區加***、***後一個區冷卻) 預***區，也叫斜坡區，用來***PCB的溫度從周圍環境溫度提升到所須的活性溫度。在這個區，産品的溫度以不超過每秒2~5°C速度連續上升，溫度升得太快會引起某些缺陷，如陶瓷***容的細微裂紋，而溫度上升太慢，錫膏會感溫過度，沒有足夠的時間使PCB達到活性溫度。爐的預***區一般占整個加***通道長度的25~33%。

活性區，有時叫做乾燥或浸濕區，這個區一般占加***通道的33~50%，有兩個功用，***是，***PCB在相當穩定的溫度下感溫，允許不同質量的元件在溫度上同質，減少它們的相當溫差。第二個功能是，允許助焊劑活性化，揮***性的物質從錫膏中揮***。一般普遍的活性溫度範圍是120~150°C，如果活性區的溫度設定太高，助焊劑沒有足夠的時間活性化，溫度曲***的斜率是一個向上遞增的斜率。雖然有的錫膏***造商允許活性化期間一些溫度的增加，但是理想的曲***要求相當平穩的溫度，這樣使得PCB的溫度在活性區***始和結束時是相等的。市面上有的爐子不能維持平坦的活性溫度曲***，選擇能維持平坦的活性溫度曲***的爐子，***提高可焊接性能，使用者有一個較大的***理視窗。 回流區，有時叫做峰值區或***後升溫區。這個區的作用是***PCB裝配的溫度從活性溫度提高到所推薦的峰值溫度。活性溫度總是比合金的熔點溫度低一點，而峰值溫度總是在熔點上。典型的峰值溫度範圍是205~230°C，這個區的溫度設定太高會使其溫升斜率超過每秒2~5°C，或達到回流峰值溫度比推薦的高。這種情況可能引起PCB的過分捲曲、脫層或燒損，並損害元件的完整性。

今天，***普遍使用的合金是Sn63/Pb37，這種比例的錫和鉛使得該合金共晶。共晶合金是在一個特定溫度下熔化的合金，非共晶合金有一個熔化的範圍，而不是熔點，有時叫做塑性裝態。本文所述的所有例子都是指共晶錫/鉛，因爲其使用廣泛，該合金的熔點爲183°C。

理想的冷卻區曲***應該是和回流區曲***成鏡像***係。越是靠近這種鏡像***係，焊點達到固態的結構越緊密，得到焊接點的質量越高，結合完整性越好。

作溫度曲***的***個考慮參數是傳輸帶的速度設定，該設定***決定PCB在加***通道所花的時間。典型的錫膏***造廠參數要求3~4分鐘的加***曲***，用總的加***通道長度除以總的加***感溫時間，即爲準確的傳輸帶速度，例如，當錫膏要求四分鐘的加***時間，使用六英尺加***通道長度，計算爲：6 英尺 ÷4 分鐘= 每分鐘1.5 英尺= 每分鐘18 英寸。

接下來必須決定各個區的溫度設定，重要的是要瞭解實際的區間溫度不一定就是該區的顯示溫度。顯示溫度只是代表區內***敏***偶的溫度，如果******偶越靠近加***源，顯示的溫度***相對比區間溫度較高，******偶越靠近PCB的直接通道，顯示的溫度***越能反應區間溫度。明智的是向爐子***造商諮詢瞭解清楚顯示溫度和實際區間溫度的***係。本文中***考慮的是區間溫度而不是顯示溫度。表一列出的是用於典型PCB裝配回流的區間溫度設定。

表一、典型PCB回流區間溫度設定

速度和溫度確定後，必須輸入到爐的控制器。看看手冊上其他需要調整的參數，這些參數包括冷卻風扇速度、強制空***衝擊和惰性***體流量。一旦所有參數輸入後，啓動***器，爐子穩定後(即，所有實際顯示溫度接近符合設定參數)可以***始作曲***。下一部***PCB放入傳送帶，觸***測溫儀***始記錄資料。爲了方便，有些測溫儀包括觸***功能，在一個相對低的溫度自動啓動測溫儀，典型的這個溫度比人體溫度37°C(98.6°F)稍微高一點。例如，38°C(100°F)的自動觸***器，允許測溫儀幾乎在PCB剛放入傳送帶進入爐時***始工作，不至於******偶在人手上***理時産生誤觸***。

一旦***初的溫度曲***圖産生，可以和錫膏***造商推薦的曲***或圖二所示的曲***進行比較。

首先，必須***實從環境溫度到回流峰值溫度的總時間和所希望的加***曲***居留時間相協調，如果太長，按比例地增加傳送帶速度，如果太短，則相反。

下一步，圖形曲***的形狀必須和所希望的相比較(圖二)，如果形狀不協調，則同下面的圖形(圖三~六)進行比較。選擇與實際圖形形狀***相協調的曲***。應該考慮從左道右(流程順序)的偏差，例如，如果預***和回流區中存在差異，首先***預***區的差異調正確，一般***好每次調一個參數，在作進一步調整之前運行這個曲***設定。這是因爲一個給定區的改***也***影響隨後區的結果。我們也建議新手所作的調整幅度相當較小一點。一旦在特定的爐上取得經驗，則會有較好的“感覺”來作多大幅度的調整。

圖三、預***不足或過多的回流曲***

圖四、活性區溫度太高或太低

圖五、回流太多或不夠

圖六、冷卻過快或不夠

當***後的曲***圖盡可能的與所希望的圖形相吻合，應該把爐的參數記錄或儲存以備後用。雖然這個過程***始很慢和費力，但***終可以取得熟練和速度，結果得到高品質的PCB的***率的生産。