在使用表(biǎo)面貼裝元件的印(yin)刷電路闆(PCB)裝配中(zhong)，要得到☀️優質的焊(hàn)🛀🏻點，一條優化的回(hui)流溫度曲線是最(zui)重要的因素之一(yī)📱。溫度曲線是施加(jia)于電路裝配上的(de)溫度對時間的函(hán)數，當在笛卡爾平(píng)面作圖時，回流過(guò)程中在任何給定(dìng)的時間上，代表PCB上(shang)一個特定點💞上的(de)溫度形成一條曲(qu)線🛀🏻。
幾個參數影響(xiang)曲線的形狀，其中(zhōng)最關鍵的是傳送(song)帶速度和每個區(qu)的溫度設定。帶速(su)決定機闆暴露在(zài)每個區所設定的(de)溫度下的持續時(shi)間，增加持續💜時間(jian)可㊙️以允許更多時(shí)🚩間使電路裝配接(jie)近該區的溫度設(shè)定🈲。每個區所花的(de)持續時間總和決(jué)定總共的處理時(shí)間。
每個區的溫度(dù)設定影響PCB的溫度(du)上升速度，高溫在(zai)PCB與區的❓溫度之間(jian)産生一個較大的(de)溫差。增加區的設(she)定❗溫度允許機闆(pǎn)更快地達到給定(dìng)溫度。因此，必須作(zuo)出一個圖形來決(jué)定PCB的溫度曲線。接(jiē)下來是這個步驟(zhòu)的輪廓，用以産生(shēng)和優♊化圖形。
在開(kāi)始作曲線步驟之(zhi)前，需要下列設備(bèi)和輔助工具：溫度(dù)曲☁️線儀、熱電偶、将(jiāng)熱電偶附着于PCB的(de)工具和錫膏參數(shu)表。可從大🛀多數主(zhǔ)要的電子工具供(gong)應商買到溫度曲(qǔ)線附件工具箱，這(zhe)工具箱使得作曲(qu)線方便，因爲🍉它包(bao)含全部所需的附(fù)件(除了曲線儀本(běn)身)。
熱電偶必須長(zhǎng)度足夠，并可經受(shòu)典型的爐膛溫度(du)🙇🏻。一㊙️般較小直徑的(de)熱電偶，熱質量小(xiao)響應快，得到的結(jie)果精确。
有幾種方(fang)法将熱電偶附着(zhe)于PCB，較好的方法是(shì)使用🚶♀️高溫🔱焊錫如(ru)銀/錫合金，焊點盡(jin)量最小。
附着的位(wèi)置也要選擇，通常(chang)最好是将熱電偶(ou)尖附着在PCB焊盤和(hé)相應的元件引腳(jiǎo)或金屬端之間。
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圖(tú)一、将熱電偶尖附(fù)着在PCB焊盤和相應(ying)的元件引腳或金(jin)屬💜端之間)
錫膏特(te)性參數表也是必(bì)要的，其包含的信(xin)息對溫度曲💔線是(shì)至關重要的，如：所(suo)希望的溫度曲線(xian)持續時間💁、錫膏活(huó)性溫度💘、合金熔點(diǎn)和所希望的回流(liú)最🌂高溫度。
開始之(zhī)前，必須理想的溫(wen)度曲線有個基本(ben)的認識♊。理論上理(lǐ)🌏想的曲線由四個(gè)部分或區間組成(cheng)，前面🌏三個區加熱(rè)、最後一個區冷卻(que)。爐的溫區越多，越(yue)能使溫度曲線的(de)輪廓達到更準确(què)和接近設定。大多(duō)數錫膏都能用四(sì)個👣基本溫區成功(gong)回流✌️。
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圖二、理論上(shàng)理想的回流曲線(xian)由四個區組成，前(qian)面三🐅個📞區✉️加㊙️熱🐇、最(zui)後一個區冷卻)
預(yu)熱區，也叫斜坡區(qu)，用來将PCB的溫度從(cong)周圍環境溫度提(ti)㊙️升到所須的活性(xing)溫度。在這個區，産(chǎn)品的溫度以不超(chāo)過每秒2~5°C速度連續(xu)上升，溫度升得太(tai)快會引起某些缺(quē)陷，如陶瓷電⛹🏻♀️容的(de)細微裂紋，而溫度(du)上升太慢，錫膏會(hui)感溫過度，沒有足(zu)夠的時間使PCB達到(dào)活✨性溫度。爐的預(yù)熱區一般占整個(ge)加熱💰通道長度的(de)25~33%。
活性區，有時叫做(zuò)幹燥或浸濕區，這(zhe)個區一般占加熱(rè)通☎️道☂️的㊙️33~50%，有兩個功(gong)用，第一是，将PCB在相(xiàng)當穩定的溫度下(xià)感溫，允許不同☔質(zhì)量的元件在溫度(du)上同質，減🌂少它們(men)的相當溫差。第二(er)個功能是，允許助(zhu)焊劑活性化，揮發(fā)性的物質從錫膏(gao)中揮發。一般普遍(biàn)的活💞性溫度範圍(wei)🎯是120~150°C，如果活性區的(de)溫度設定太高，助(zhu)焊劑沒有足夠的(de)時間活性化，溫🍓度(dù)曲線的斜率是一(yī)🈲個向上遞增的斜(xie)率。雖然有的錫膏(gāo)制造商允許活性(xìng)化期間一些溫度(dù)💜的增加，但是理想(xiǎng)✉️的曲線要求相當(dāng)平穩的溫度，這樣(yàng)使得PCB的溫度在活(huó)性區開始和結束(shù)時是相等的。市面(mian)上有的爐子不🌈能(neng)維持平💃🏻坦的活性(xìng)溫度曲線，選擇能(neng)維持平坦的活性(xìng)溫度曲線的爐子(zǐ)，将提高可焊接性(xìng)能，使用者有一個(ge)較大的處理♈窗口(kou)。
回流區，有時叫做(zuo)峰值區或最後升(shēng)溫區。這個區的作(zuo)用☁️是将PCB裝配的溫(wēn)度從活性溫度提(ti)高到所推薦的峰(fēng)值溫度。活性溫度(dù)總⭕是比合金的熔(rong)點溫度低一點，而(er)峰值溫度總是在(zai)熔點👅上。典型的峰(feng)值溫度🔱範圍是205~230°C，這(zhè)👣個區的溫度設定(dìng)太高會使其溫升(shēng)斜率超過每秒2~5°C，或(huo)達到回流峰值溫(wēn)度比推🚶♀️薦的高。這(zhe)種情況可能引起(qǐ)📧PCB的過分卷曲、脫層(ceng)或燒損，并損害元(yuán)㊙️件的完整性。
今天(tiān)，最普遍使用的合(he)金是Sn63/Pb37，這種比例的(de)錫和鉛使得該合(he)金共晶。共晶合金(jīn)是在一個特定溫(wēn)度下熔化的合金(jīn)，非共晶合金有😍一(yi)個熔化的範圍，而(ér)不是熔點，有時叫(jiao)做塑性裝态。本文(wén)🏃所述的🌈所有例子(zǐ)都是指共晶㊙️錫/鉛(qiān)，因爲其使用廣泛(fan)，該合金的熔點爲(wei)🐉183°C。
理想的冷卻區曲(qǔ)線應該是和回流(liu)區曲線成鏡像關(guān)系。越是靠近這種(zhǒng)鏡像關系，焊點達(dá)到固态的結構越(yuè)緊密，得到焊接點(diǎn)的質量越高，結合(hé)完整性越好。
表一(yi)、典型PCB回流區間溫(wēn)度設定
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區間(jian) |
區間溫度設(shè)定 |
區間末實(shí)際闆溫 |
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預熱(re) |
140°C (284°F) |
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177°C (350°F) |
150°C (302°F) |
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250°C |
210°C |
速(su)度和溫度确定後(hòu)，必須輸入到爐的(de)控制器。看看手🏃🏻♂️冊(ce)上🌈其它需要調整(zheng)的參數，這些參數(shu)包括冷卻風扇❤️速(su)度、強制空氣沖擊(jī)和惰性氣體流量(liàng)。一旦所有參數‼️輸(shu)入後，啓動機器，爐(lu)子穩定後(即，所有(yǒu)實際顯示溫度接(jie)近符合設定參數(shù))可以開始作曲線(xian)。下一部将PCB放入💃🏻傳(chuan)送帶，觸發🙇♀️測溫儀(yí)開始記錄數據。爲(wèi)了方便，有些測溫(wēn)儀包括觸發功能(neng)，在一個相✔️對低的(de)溫度自動啓動✌️測(ce)溫儀，典型的這個(gè)溫度比人體溫度(du)37°C(98.6°F)稍微高一點。例✊如(ru)，38°C(100°F)的自動觸發器，允(yun)許測溫儀幾乎在(zài)PCB剛放入傳送帶進(jìn)入爐時開始工作(zuò)，不至于🔴熱電偶在(zài)人手上處理時産(chǎn)生誤觸發。
首(shǒu)先，必須證實從環(huan)境溫度到回流峰(feng)值溫度的總時間(jian)🆚和所希望的加熱(rè)曲線居留時間相(xiàng)協調，如果太長👣，按(àn)比例地增加傳送(sòng)☂️帶速度，如果太短(duan)，則相反。
圖四、活性區溫度(dù)太高或太低
圖五(wu)、回流太多或不夠(gòu)
圖六、冷卻過快或(huo)不夠
當最後的曲(qǔ)線圖盡可能的與(yǔ)所希望的圖形相(xiàng)吻合♻️，應該把爐的(de)參數記錄或儲存(cún)以備後用。雖然這(zhè)個過程開始很慢(màn)和費力，但最終可(kě)以取得熟練和速(su)度，結果得到高品(pǐn)質的PCB的高效率的(de)生産。
文章整理：昊(hao)瑞電子/
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