[摘要]回流焊炉的温度曲线对于回流焊接工艺及其关键指标具有显著的影响，对回流焊的温度曲线对回流工艺及其关键指标的影响进行全面的研究，并掌握焊接工艺的重要性。
[关键词]回流焊工艺 回流温度曲线
中图分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1110122－01
回流焊，也叫做再流焊，是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的锡焊技术，主要应用于各类表面安装元器件的焊接。这种焊接技术的焊料是焊锡膏。预先在印刷电路板的焊接部位施放适量和适当的焊锡膏，然后贴放表面组装元器件，焊锡膏将元器件粘在PCB板上，利用外部热源加热，使焊料融化而再次流动浸润，将元器件焊接到印刷板上。回流焊操作方法简单，效率高、质量好、一致性好，节省焊料，是一种适合自动化生产的电子产品装配技术。回流焊技术目前已经成为SMT电路板安装技术的主流。回流焊技术的一般工艺流程如下图所示。
下面进一步了解回流焊接工艺以及它可控制的手段技巧。
一、回流焊接工艺
（一）回流焊接温度直线
由于整个回流焊接的工艺要点在于控制PCBA上各点的温度和时间，温度曲线是个常用和重要的工艺管理工具。从基本理论上来看，图二中的温度‘直线’是可以做到焊接效果的。事实上这很难做到。主要是实际产品存在不同的器件和布线，这意味着PCBA上不同点有热容量的差别。所以可能出现以下图二中的情况。
从图二中可以看到板上有热点和冷点需要同时照顾到其各自的温度/时间需求。当把冷点（B）的温度调到符合焊接要求时，板上的热点（A）有可能已经超出安全温度而造成损坏。但如果把温度降低到A点符合要求时，则B点可能又出现冷焊故障。另一个问题，是PCBA设计一般牵涉到许多不同的器件材料和封装，因为目前采用的回流炉子以热风技术为多，其传热依靠对流效果，而空气流动的控制是个高难度的工艺，何况必须控制到SMT焊端这么微小的面积精度上，几乎是不可能做得很好。因此，如果要解决所有焊接相关的问题（例如焊球、气孔、吸锡等），必须有个能够灵活设置和调整的‘曲线’。
（二）回流温度曲线
如果要避开以上温度直线的问题，并拥有较好的工艺能力的话。需要类似以下图三的温度‘曲线’。
从图中可以看到，整个回流焊接过程可以分5个工序。即升温、恒温、助焊、焊接、冷却。
第一工序的升温目的，是尽快使PCB上的各点的温度进入工作状态（即开始对无助于焊接的锡膏成份进行挥发处理）。该过程中通常温升速率为2～3℃/秒，需时间20～40秒。恒温区起着两个作用。一是恒温，二是对锡膏中已经没有用的化学成份进行挥发处理，此阶段需要时间80～120秒。助焊工序是锡膏中的活性材料（助焊剂）发挥作用的时候。此刻的温度和时间提供助焊剂清洗氧化物所需的活化条件。当温度进入焊接区后，该阶段主要目的是使锡膏快速熔化，并将原件焊接于PCB板上，此阶段的回流时间不能过长，一般需要30～50秒，温升为3～4℃/秒，峰值温度一般为220～240℃，峰值停留时间为10～20秒。另外，不同类型的锡膏熔点不同，如以63Sn37锡膏来说，此温度为183℃。升温超过此温度后，温度必须继续上升，并保持足够的时间使熔化的锡膏有足够的润湿性，以及能够和各器件焊端以及PCB焊盘间形成IMC为准。最后的冷却区作用，除了使PCBA回到室温便于后工序的操作外，冷却速度也可以控制焊点内部的微结晶结构。冷却速度为2～3℃/秒，一般要求冷却至100℃以下。
（三）回流焊接工艺故障和曲线的关系
以上提到的5个回流焊接工序中，每一部分都有它的作用，而相关的故障模式也不同。处理这些工艺问题的关键在于对它们的理解以及如何判断故障模式和工序的关系。比如第一个升温工序，如果设置不当造成的故障将可能是‘气爆’、‘溅锡引起的焊球’、‘材料受热冲击损坏’等问题。恒温工序造成的问题可能是‘热坍塌’、‘连锡桥接’、‘焊球’、‘气孔’、‘立碑’等等。助焊工序相关问题有‘焊球’、‘虚焊’等等。焊接工序设置不当的相关问题可能是‘润湿不良’、‘缩锡’、‘过热损坏’、‘冷焊’、‘焊端溶解’等等。冷却所可能造成的问题一般较少和较轻。但如果设置不当，也将可能影响焊点的寿命。如果马上进入清洗工艺，则可能造成清洁剂内渗而难以清洗的问题。必须注意的是，前4项工序是连贯性的，相互间也有关系。所以故障模式并不常是那么容易区分。例如‘立碑’和‘焊球’故障往往必须综合调整才能够完全解决问题。
二、工艺可控制的手段技巧
（一）回流工艺的设置和调制
1．有较高恒温温度容忍性的锡膏；
2．了解PCBA上的质量和焊接要求 以及了解PCBA上的焊接难点，例如锡膏印刷大于焊盘的部分，间距特小的部分等等；
3．找出PCBA上最热和最冷的点，并在点上焊接测温热耦；
4．恒温温度设置尽量接近最高点；
5．峰值温度设置尽量接近最低点；
6．采用上冷下热的设置；
7．考虑较缓慢的冷却。
（二）焊接工艺管制
上面谈的6个步骤是工艺的设置和调制。当对其效果满意后，便可以进入批量生产。此时，工艺管制就十分重要了。一旦焊接参数（温度、时间、风量、风速、负载因子、排风等）决定了之后，确保这些参数有一定的稳定性是工艺监控的目标。首先在设计（DFM ）上必须注意：
1.锡膏量不能够太多，适量的锡膏会在熔化时被引脚的夹角‘留’住，太多的锡膏容易助长引脚直立面往上‘拉’锡，而造成少锡问题；
2.焊盘内侧可以稍长，两侧稍窄，外侧稍短。避免造成吸锡问题；
3.所有焊盘引脚必须加入‘热阻’设计，避免造成‘冷’焊盘；
4.器件周边避免有高的器件以及距离太近；
5.锡膏印刷钢网开口偏内；
6.Ni/Au焊盘镀层为优选。
（三）设备要求
好的回流炉子是确保良好工艺的重要部分。可从以下特性进行评估。
1.加热效率；
2.热量稳定性（包括温度和风速、风量）和热容量；
3.回温速度；
4.气流渗透能及气流覆盖面和均匀性；
5.温区的数目和加热区的长度；
6.冷却的可调控性和对排风的要求；
三、结束语
了解以上特点后，就可以知道如何处理整个焊接工艺。回流焊接技术，事实上并不是那么简单。要确保有良好的回流焊接工艺，应该严格要求回流工艺、严格要求焊接工艺管制及严格要求设备(回流炉)。而这种设计、材料、工艺和设备综合考虑，就是‘技术整合’。各方面都有本身的功能和责任，只有这样处理，才能有把握做到"零缺陷"。
参考文献：
[1]王卫平，电子产品制造技术.北京.清华大学出版社，2005.
[2]史建卫、何鹏、钱乙余、袁和平，焊膏工艺性要求及性能检测方法[J].电子工业专用设备.2004，（12）.
[3]李莉，焊膏印刷工艺的控制[J].印制电路信息.1998.（09）.
[4]顾霭云，SMT回流焊接质量分析[J].世界产品与技术.2002.（02）.
作者简介：
刘敏，女，汉族，山东济南，山东省莱芜钢铁集团有限公司自动化部检测中心，学士学位，助理工程师，主要研究方向：电子技术。