許多舊式的爐傾向于以不同速率來加熱一個裝配上的不同零件,，取決于回流焊接的零件和線路板層的顏色和質(zhì)地,。一個裝配上的某些區(qū)域可以達(dá)到比其它區(qū)域高得多的溫度,，這個溫度變化叫做裝配的D T。如果D T大,，裝配的有些區(qū)域可能吸收過多熱量,，而另一些區(qū)域則熱量不夠。這可能引起許多焊接缺陷,，包括焊錫球,、不熔濕、損壞元件,、空洞和燒焦的殘留物,。
為什么和什么時候保溫
保溫區(qū)的唯一目的是減少或消除大的D T。保溫應(yīng)該在裝配達(dá)到焊錫回流溫度之前,，把裝配上所有零件的溫度達(dá)到均衡,，使得所有的零件同時回流。由于保溫區(qū)是沒有必要的,，因此溫度曲線可以改成線性的升溫-到-回流(RTS)的回流溫度曲線,。
應(yīng)該注意到，保溫區(qū)一般是不需要用來激化錫膏中的助焊劑化學(xué)成分,。這是工業(yè)中的一個普遍的錯誤概念,，應(yīng)予糾正。當(dāng)使用線性的RTS溫度曲線時,，大多數(shù)錫膏的化學(xué)成分都顯示充分的濕潤活性,。事實上，使用
RTS溫度曲線一般都會改善濕潤,。
升溫-保溫-回流
升溫-保溫-回流(RSS)溫度曲線可用于RMA或免洗化學(xué)成分,，但一般不推薦用于水溶化學(xué)成分，因為RSS保溫區(qū)可能過早地破壞錫膏活性劑,，造成不充分的濕潤,。使用RSS溫度曲線的唯一目的是消除或減少D T。
RSS溫度曲線開始以一個陡坡溫升，在90秒的目標(biāo)時間內(nèi)大約150°C,，最大速率可達(dá)2~3°C,。隨后，在150~170°C之間,，將裝配板保溫90秒鐘,；裝配板在保溫區(qū)結(jié)束時應(yīng)該達(dá)到溫度均衡。保溫區(qū)之后,，裝配板進(jìn)入回流區(qū),，在183°C以上回流時間為60(±15)秒鐘。
整個溫度曲線應(yīng)該從45°C到峰值溫度215(±5)°C持續(xù)3.5~4分鐘,。冷卻速率應(yīng)控制在每秒4°C,。一般，較快的冷卻速率可得到較細(xì)的顆粒結(jié)構(gòu)和較高強(qiáng)度與較亮的焊接點(diǎn),?？墒牵^每秒4°C會造成溫度沖擊,。
RTS溫度曲線可用于任何化學(xué)成分或合金,，為水溶錫膏和難于焊接的合金與零件所首選。
RTS溫度曲線比RSS有幾個優(yōu)點(diǎn),。RTS一般得到更光亮的焊點(diǎn),，可焊性問題很少，因為在RTS溫度曲線下回流的錫膏在預(yù)熱階段保持住其助焊劑載體,。這也將更好地提高濕潤性,，因此，RTS應(yīng)該用于難于濕潤的合金和零件,。
因為RTS曲線的升溫速率是如此受控的,，所以很少機(jī)會造成焊接缺陷或溫度沖擊。另外,，RTS曲線更經(jīng)濟(jì),，因為減少了爐前半部分的加熱能量。此外,，排除RTS的故障相對比較簡單,，有排除RSS曲線故障經(jīng)驗的操作員應(yīng)該沒有困難來調(diào)節(jié)RTS曲線，以達(dá)到優(yōu)化的溫度曲線效果,。
RTS曲線簡單地說就是一條從室溫到回流峰值溫度的溫度漸升曲線,，RTS曲線溫升區(qū)其作用是裝配的預(yù)熱區(qū)，這里助焊劑被激化,，揮發(fā)物被揮發(fā),，裝配準(zhǔn)備回流,，并防止溫度沖擊。RTS曲線典型的升溫速率為每秒0.6~1.8°C,。升溫的最初90秒鐘應(yīng)該盡可能保持線性,。
設(shè)定RTS溫度曲線
RTS曲線的升溫基本原則是，曲線的三分之二在150°C以下,。在這個溫度后,，大多數(shù)錫膏內(nèi)的活性系統(tǒng)開始很快失效。因此,，保持曲線的前段冷一些將活性劑保持時間長一些,，其結(jié)果是良好的濕潤和光亮的焊接點(diǎn)。
RTS曲線回流區(qū)是裝配達(dá)到焊錫回流溫度的階段,。在達(dá)到150°C之后，峰值溫度應(yīng)盡快地達(dá)到,，峰值溫度應(yīng)控制在215(±5)°C,，液化居留時間為60(±15)秒鐘。液化之上的這個時間將減少助焊劑受夾和空洞,，增加拉伸強(qiáng)度,。和RSS一樣，RTS曲線長度也應(yīng)該是從室溫到峰值溫度最大3.5~4分鐘,，冷卻速率控制在每秒4°C,。
排除RSS和RTS曲線的故障，原則是相同的：按需要,，調(diào)節(jié)溫度和曲線溫度的時間,，以達(dá)到優(yōu)化的結(jié)果。時常,，這要求試驗和出錯,，略增加或減少溫度，觀察結(jié)果,。以下是使用RTS曲線遇見的普遍回流問題,，以及解決辦法。
焊錫球
許多細(xì)小的焊錫球鑲陷在回流后助焊劑殘留的周邊上,。在RTS曲線上,，這個通常是升溫速率太慢的結(jié)果，由于助焊劑載體在回流之前燒完,，發(fā)生金屬氧化,。這個問題一般可通過曲線溫升速率略微提高達(dá)到解決。焊錫球也可能是溫升速率太快的結(jié)果,，但是,，這對RTS曲線不大可能,，因為其相對較慢、較平穩(wěn)的溫升,。
經(jīng)常與焊錫球混淆,，焊錫珠是一顆或一些大的焊錫球，通常落在片狀電容和電阻周圍,。雖然這常常是絲印時錫膏過量堆積的結(jié)果,，但有時可以調(diào)節(jié)溫度曲線解決。和焊錫球一樣,，在RTS曲線上產(chǎn)生的焊錫珠通常是升溫速率太慢的結(jié)果,。這種情況下，慢的升溫速率引起毛細(xì)管作用,，將未回流的錫膏從焊錫堆積處吸到元件下面,。回流期間,，這些錫膏形成錫珠,，由于焊錫表面張力將元件拉向機(jī)板，而被擠出到元件邊,。和焊錫球一樣,，焊錫珠的解決辦法也是提高升溫速率，直到問題解決,。
熔濕性差
熔濕性差經(jīng)常是時間與溫度比率的結(jié)果,。錫膏內(nèi)的活性劑由有機(jī)酸組成，隨時間和溫度而退化,。如果曲線太長,，焊接點(diǎn)的熔濕可能受損害。因為使用RTS曲線,，錫膏活性劑通常維持時間較長,，因此熔濕性差比RSS較不易發(fā)生。如果RTS還出現(xiàn)熔濕性差,，應(yīng)采取步驟以保證曲線的前面三分之二發(fā)生在150°C之下,。這將延長錫膏活性劑的壽命，結(jié)果改善熔濕性,。
焊錫不足
焊錫不足通常是不均勻加熱或過快加熱的結(jié)果,，使得元件引腳太熱，焊錫吸上引腳,?；亓骱笠_看到去錫變厚，焊盤上將出現(xiàn)少錫,。減低加熱速率或保證裝配的均勻受熱將有助于防止該缺陷,。
墓碑
墓碑通常是不相等的熔濕力的結(jié)果,，使得回流后元件在一端上站起來。一般,，加熱越慢,，板越平穩(wěn)，越少發(fā)生,。降低裝配通過183°C的溫升速率將有助于校正這個缺陷,。空洞
空洞是錫點(diǎn)的X光或截面檢查通常所發(fā)現(xiàn)的缺陷,?？斩词清a點(diǎn)內(nèi)的微小“氣泡” ，可能是被夾住的空氣或助焊劑,?？斩匆话阌扇齻€曲線錯誤所引起：不夠峰值溫度；回流時間不夠,；升溫階段溫度過高,。由于RTS曲線升溫速率是嚴(yán)密控制的，空洞通常是第一或第二個錯誤的結(jié)果,，造成沒揮發(fā)的助焊劑被夾住在錫點(diǎn)內(nèi)。這種情況下,，為了避免空洞的產(chǎn)生,，應(yīng)在空洞發(fā)生的點(diǎn)測量溫度曲線，適當(dāng)調(diào)整直到問題解決,。
無光澤,、顆粒狀焊點(diǎn)
一個相對普遍的回流焊缺陷是無光澤、顆粒狀焊點(diǎn),。這個缺陷可能只是美觀上的,，但也可能是不牢固焊點(diǎn)的征兆。在RTS曲線內(nèi)改正這個缺陷,，應(yīng)該將回流前兩個區(qū)的溫度減少5°C,；峰值溫度提高5°C。如果這樣還不行,，那么,，應(yīng)繼續(xù)這樣調(diào)節(jié)溫度直到達(dá)到希望的結(jié)果。這些調(diào)節(jié)將延長錫膏活性劑壽命,，減少錫膏的氧化暴露,，改善熔濕能力。燒焦的殘留物
燒焦的殘留物,，雖然不一定是功能缺陷,，但可能在使用RTS溫度曲線時遇見,。為了糾正該缺陷，回流區(qū)的時間和溫度要減少,，通常5°C,。
結(jié)論
RTS溫度曲線不是適于每一個回流焊接問題的萬靈藥，也不能用于所有的爐或所有的裝配,?？墒牵捎肦TS溫度曲線可以減少能源成本,、增加效率,、減少焊接缺陷、改善熔濕性能和簡化回流工序,。這并不是說RSS溫度曲線已變得過時,，或者RTS曲線不能用于舊式的爐。無論如何,，工程師應(yīng)該知道還有更好的回流溫度曲線可以利用,。
注：所有溫度曲線都是使用Sn63/Pb37合金，183°C的共晶熔點(diǎn),。
群焊的溫度曲線
作溫度曲線是一個很好的直觀化方法,，保持對回流焊接或波峰焊接工藝過程的跟蹤。通過繪制當(dāng)印刷電路裝配(PCA)穿過爐子時的時間溫度曲線,，可以計算在任何給定時間所吸收的熱量,。只有當(dāng)所有涉及的零件在正確的時間暴露給正確的熱量時，才可以使群焊達(dá)到完善,。這不是一個容易達(dá)到的目標(biāo),，因為零件經(jīng)常有不同的熱容量，并在不同的時間達(dá)到所希望的溫度,。
經(jīng)常我們看到在一個PCA上不只一種大小的焊點(diǎn),，同一個溫度曲線要熔化不同數(shù)量的焊錫。需要考慮PCA的定位與方向,、熱源位置與設(shè)備內(nèi)均勻的空氣循環(huán),，以給焊接點(diǎn)輸送正確的熱量。許多人從經(jīng)驗中了解到,，大型元件底部與PCA其它位置的溫度差別是不容忽視的,。
為什么得到正確的熱量是如此重要呢？當(dāng)焊接點(diǎn)不得到足夠的熱量,，助焊劑可能不完全激化,，焊接合金可能未完全熔化。在最終產(chǎn)品檢查中,，可能觀察到冷焊點(diǎn)(cold solder),、元件豎立(tomb-stoning),、不濕潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solder ball/ splash)等結(jié)果,。另一方面,，如果吸收太多熱量，元件或板可能被損壞,。最終結(jié)果可能是元件爆裂或PCB翹曲,，同時不能經(jīng)受對長期的產(chǎn)品可靠性的影響。
對于波峰焊接,，裝配已經(jīng)部分地安裝了回流焊接的表面貼裝元件,。已回流的焊接點(diǎn)可能回到一個液化階段，降低固態(tài)焊點(diǎn)的位置精度,。
除了熱的數(shù)量之外,，加熱時間也是重要的。PCA溫度必須以預(yù)先決定的速率從室溫提高到液化溫度,，而不能給裝配帶來嚴(yán)重的溫度沖擊,。這個預(yù)熱，或升溫階段也將在助焊劑完全被激化之前讓其中的溶劑蒸發(fā),。重要的是要保證,，裝配上的所有零件在上升到焊接合金液化溫度之前，以最大的預(yù)熱溫度達(dá)到溫度平衡,。這個預(yù)熱有時叫作“駐留時間”或“保溫時間”,。
對于蒸發(fā)錫膏內(nèi)的揮發(fā)性成分和激化助焊劑是重要的。在達(dá)到液化溫度之后,，裝配應(yīng)該有足夠的時間停留在該溫度之上,，以保證裝配的所有區(qū)域都達(dá)到液化溫度,，適當(dāng)?shù)匦纬珊附狱c(diǎn),。如果在裝配中有表面貼裝膠要固化，固化時間和溫度必須與焊接溫度曲線協(xié)調(diào),。
在焊接點(diǎn)形成之后,，裝配必須從液化溫度冷卻超過150°C到室溫。同樣,，這必須一預(yù)先確定的速度來完成,，以避免溫度沖擊。穩(wěn)定的降溫將給足夠的時間讓熔化的焊錫固化,。這也將避免由于元件與PCB之間的溫度膨脹系數(shù)(CTE)不同所產(chǎn)生的力對新形成的焊接點(diǎn)損壞,。
