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固化、回流工艺分析
日期：2024-05-14 16:58
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摘要：
固化、回流工艺分析
在固化、回流工艺里*主要是控制好固化、回流的温度曲线亦即是固化、回流条件，正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。在回流炉里，其内部对于我们来说是一个黑箱，我们不清楚其内部发生的事情，这样为我制定工艺带来重重困难。为克服这个困难，在SMT行业里普遍采用温度测试仪得出温度曲线，再参考之进行更改工艺。
温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数，当在笛卡尔平面作图时，回流过程中在任何给定的时间上，代表PCB上一个特定点上的温度形成一条曲线。
几个参数影响曲线的形状，其中*关键的是传送带速度和每个区的温度设定。传送带速度决定机板暴露在每个区所设定的温度下的持续时间，增加持续时间可以允许更多时间使电路装配接近该区的温度设定。每个区所花的持续时间总和决定总共的处理时间。
每个区的温度设定影响PCB的温度上升速度，高温在PCB与区的温度之间产生一个较大的温差。增加区的设定温度允许机板更快地达到给定温度。因此，必须作出一个图形来决定PCB的温度曲线。接下来是这个步骤的轮廓，用以产生和优化图形。
需要下列设备和辅助工具：温度曲线仪、热电偶、将热电偶附着于PCB的工具和锡膏参数表。测温仪器一般分为两类：实时测温仪，即时传送温度/时间数据和作出图形；而另一种测温仪采样储存数据，然后上载到计算机。
将热电偶使用高温焊锡如银/锡合金，焊点尽量*小附着于PCB，或用少量的热化合物(也叫热导膏或热油脂)斑点覆盖住热电偶，再用高温胶带(如Kapton)粘住附着于PCB。
附着的位置也要选择，通常*好是将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间。如图示
(将热电偶尖附着在PCB焊盘和相应的元件引脚或金属端之间)
锡膏的特性参数表也是必要的，其应包含所希望的温度曲线持续时间、锡膏活性温度、合金熔点和所希望的回流*高温度。
理想的温度曲线
理论上理想的曲线由四个部分或区间组成，前面三个区加热、*后一个区冷却。炉的温区越多，越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。
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(理论上理想的回流曲线由四个区组成，前面三个区加热、*后一个区冷却)
预热区，用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。其温度以不超过每秒2~5°C速度连续上升，温度升得太快会引起某些缺陷，如陶瓷电容的细微裂纹，而温度上升太慢，锡膏会感温过度，没有足够的时间使PCB达到活性温度。炉的预热区一般占整个加
热通道长度的25~33%。
活性区，有时叫做干燥或浸湿区，这个区一般占加热通道的33~50%，有两个功用，**是，将PCB在相当稳定的温度下感温，使不同质量的元件具有相同温度，减少它们的相当温差。**个功能是，允许助焊剂活性化，挥发性的物质从锡膏中挥发。一般普遍的活性温度范围是120~150°C，如果活性区的温度设定太高，助焊剂没有足够的时间活性化。因此理想的曲线要求相当平稳的温度，这样使得PCB的温度在活性区开始和结束时是相等的。
回流区，其作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。典型的峰值温度范围是205~230°C，这个区的温度设定太高会引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损，并损害元件的完整性。
理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好。
实际温度曲线 当我们按一般PCB回流温度设定后，给回流炉通电加热，当设备临测系统显示炉内温度达到稳定时，利用温度测试仪进行测试以观察其温度曲线是否与我们的预定曲线相符。否则进行各温区的温度重新设置及炉子参数调整，这些参数包括传送速度、冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量，以达到正确的温度为止。
预热区，用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。其温度以不超过每秒2~5°C速度连续上升，温度升得太快会引起某些缺陷，如陶瓷电容的细微裂纹，而温度上升太慢，锡膏会感温过度，没有足够的时间使PCB达到活性温度。炉的预热区一般占整个加
热通道长度的25~33%。
活性区，有时叫做干燥或浸湿区，这个区一般占加热通道的33~50%，有两个功用，**是，将PCB在相当稳定的温度下感温，使不同质量的元件具有相同温度，减少它们的相当温差。**个功能是，允许助焊剂活性化，挥发性的物质从锡膏中挥发。一般普遍的活性温度范围是120~150°C，如果活性区的温度设定太高，助焊剂没有足够的时间活性化。因此理想的曲线要求相当平稳的温度，这样使得PCB的温度在活性区开始和结束时是相等的。
回流区，其作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。典型的峰值温度范围是205~230°C，这个区的温度设定太高会引起PCB的过分卷曲、脱层或烧损，并损害元件的完整性。
理想的冷却区曲线应该是和回流区曲线成镜像关系。越是靠近这种镜像关系，焊点达到固态的结构越紧密，得到焊接点的质量越高，结合完整性越好。
实际温度曲线 当我们按一般PCB回流温度设定后，给回流炉通电加热，当设备临测系统显示炉内温度达到稳定时，利用温度测试仪进行测试以观察其温度曲线是否与我们的预定曲线相符。否则进行各温区的温度重新设置及炉子参数调整，这些参数包括传送速度、冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量，以达到正确的温度为止。
典型PCB回流区间温度设定
区间 | 区间温度设定 | 区间末实际板温 |
预热 | 210°C | 140°C |
活性 | 180°C | 150°C |
回流 | 240°C | 210°C |
以下是一些**的回流曲线类型：
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图一、预热不足或过多的回流曲线
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图二、活性区温度太高或太低
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图三、回流太多或不够
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图四、冷却过快或不够
当*后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合，应该把炉的参数记录或储存以备后用。虽然这个过程开始很慢和费力，但*终可以取得熟练和速度，结果得到高品质的PCB的高效率的生产
图四、冷却过快或不够
当*后的曲线图尽可能的与所希望的图形相吻合，应该把炉的参数记录或储存以备后用。虽然这个过程开始很慢和费力，但*终可以取得熟练和速度，结果得到高品质的PCB的高效率的生产