回流炉温度曲线设定
如何正确设定回流炉温度曲线
如何正确设定回流炉温度曲线前言红外回流焊是SMT大生产中重要的工艺环节，它是一种自动群焊过程，成千上万个焊点在短短几分钟内一次完成，其焊接质量的优劣直接影响到产品的质量和可靠性，对于数字化的电子产品，产品的质量几乎就是焊接的质量。
做好回流焊，人们都知道关键是设定回流炉的炉温曲线，有关回流炉的炉温曲线，许多专业文章中均有报导，但面对一台新的红外回流炉，如何尽快设定回流炉温度曲线呢？这就需要我们首先对所使用的锡膏中金属成分与熔点、活性温度等特性有一个全面了解，对回流炉的结构，包括加热温区的数量、热风系统、加热器的尺寸及其控温精度、加热区的有效长度、冷却区特点、传送系统等应有一个全面认识，以及对焊接对象--表面贴装组件（SMA）尺寸、组件大小及其分布做到心中有数，不难看出，回流焊是SMT工艺中复杂而又关键的一环，它涉及到材料、设备、热传导、焊接等方面的知识。
本文将从分析典型的焊接温度曲线入手，较为详细地介绍如何正确设定回流炉温度曲线，并实际介绍BGA以及双面回流焊的温度曲线的设定。
理想的温度曲线图1 理想的温度曲线图1是中温锡膏（Sn63/Sn62）理想的红外回流温度曲线，它反映了SMA通过回流炉时，PCB上某一点的温度随时间变化的曲线，它能直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化，为获得最佳焊接效果提供了科学的依据，从事SMT焊接的工程技术人员，应对理想的温度曲线有一个基本的认识，该曲线由四个区间组成，即预热区、保温区/活性区、回流区、冷却区，前三个阶段为加热区，最后一阶段为冷却区，大部分焊锡膏都能用这四个温区成功实现回流焊。
故红外回流炉均设有4-5个温度，以适应焊接的需要。
为了加深对理想的温度曲线的认识，现将各区的温度、停留时间以及焊锡膏在各区的变化情况，介绍如下：（1）预热区预热区通常指由室温升至150℃左右的区域。
在这个区域，SMA平稳升温，在预热区，焊膏中的部分溶剂能够及时挥发，元器件特别是IC器件缓缓升温，以适应以后的高温。
回流焊炉温曲线测试作业标准
备注：执行日期为批准日期延后一个工作日开始。
1. 目的规范SMT炉温测试方法，为炉温设定、测试、分析提供标准，确保产品质量，为炉温曲线的制作、确认和跟踪过程一致性提供准确的作业指导。
2. 适用范围适用于SMT车间所有回流焊温度设定、测试、分析及监控。
3. 用语定义3.1升温阶段：也叫预热区，是为了是元器件在焊接时所受的热冲击最小。
一般升温变化速率不能超过3℃/S，升温太快会造成元器件损伤、出现锡球现象；升温太慢锡膏会感温过度，从而没有足够的时间达到活性，通常时间控制在60S左右。
3.2恒温阶段：也叫活性阶段。
用以将PCBA从活性温度提升到所要求的回流温度，一是允许不同质量的元件在温度上同质，而是允许助焊剂活化，锡膏中挥发性物质得到有利挥发。
3.3回流阶段：也叫峰值区或最后升温区，这个区将锡膏在活性温度提升到所要求的峰值温度，加热从熔化到液体状态的过程。
此段温度设定太高或超过客户所推荐的峰值高会使PCB脱层、卷曲、元件损坏等。
3.4冷却阶段：理想的冷却曲线一般和回流曲线成镜像，越是达到镜像关系，焊点达到的固态结构越紧密，焊点的质量越高，结合完整性就越好，一般降温速率控制在4℃/S。
4. 组织和职能4.1SMT工程师4.1.1有责任和权限制定炉温测试板制作及曲线判定标准。
4.1.2有责任和权限指导工艺员如何制作温度曲线图。
4.1.3有责任和权限定义热电偶在PCB上的测试点，特别是一些关键的元件定位。
4.1.4有责任和权限基于客户要求和公司内部标准来定义温度曲线的测试频率。
4.1.5有责任和权限对炉温曲线图进行审批。
4.2SMT IPQC4.2.1有责任和权限首件确认回流焊的参数设置并对曲线进行审核。
4.2.2有责任和权限定期监控炉温曲线设置状况以保证生产过程中质量的稳定。
4.3工艺员4.3.1有责任和权限在工程师的指导下制作温度曲线并交其审批。
4.3.2有责任和权限定期监控炉温曲线设置状况以保证生产过程中质量的稳定。
回流炉炉温曲线讲解
回流炉炉温曲线讲解
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ECD炉温测试仪进炉前
ECD炉温测试仪出炉后
ECD炉温测试仪测得曲线结果
ECD炉温测试仪
ECD炉温测试仪详细介绍
ECD炉温测试仪优点及操作手册 请参考ECБайду номын сангаас炉温测试仪介绍附件
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回流炉温曲线回流区作用
回流阶段，温度继续升高越过回流线，锡膏融化并发生 润湿反响，开场生成金属间化合物层。到达最高温度〕， 然后开场降温，落到回流线以下，焊锡凝固。
回流区同样应考虑温度的上升和下降斜率不能使元件受 到热冲击。回流区的最高温度是由PCB板上的温度敏感 元件的耐温能力决定的。在回流区的时间应该在保证元 件完成良好焊接的前提下越短越好，一般为30-60秒最 好，过长的回流时间和较高温度，如回流时间大于90秒， 最高温度过大，会造成金属间化合物层增厚，影响焊点 的长期可靠性。
焊点的位置一般为选取元件的焊脚和焊盘接触的地方。焊点不能太 大，以焊牢为准。焊点大，温度反响迟后，不能准确反映温度变化， 尤其是对QFP等细间距焊脚。对特殊的器件如BGA还需要在PCB板 下钻孔，把热偶线穿到BGA下面。
热偶线的安装位置一般根据PCB板的工艺特点来选取，如双面板应 在板上下都安装热偶线，大的IC芯片脚要安装，BGA件要安装，某 些易造成冷焊的元件〔如金属屏蔽罩周围，散热器周围元件〕一定 要放置。 还有就是你认为要研究的焊接出了问题的元件。
一般回流曲线设置方式
一般回流曲线的设置方式本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方式，分析了两种最多见的回流焊接温度曲线类型：保温型和帐篷型...。
经典印刷电路板(PCB)的温度曲线(profile)作图，涉及将PCB 装配上的热电偶连接到数据记录曲线仪上，并把整个装配从回流焊接炉中通过。
作温度曲线有两个主要的目的：1)为给定的PCB 装配确定正确的工艺设定，2)检验工艺的连续性，以保证可重复的结果。
通过观察PCB 在回流焊接炉中经过的实际温度(温度曲线)，可以检验和/或纠正炉的设定，以达到最终产品的最佳品质。
经典的PCB 温度曲线将保证最终PCB 装配的最佳的、持续的质量，实际上降低PCB 的报废率，提高PCB的生产率和合格率，并且改善整体的获利能力。
一、回流工艺在回流工艺进程中，在炉子内的加热将装配带到适当的焊接温度，而不损伤产品。
为了查验回流焊接工艺进程，人们利用一个作温度曲线的设备来肯定工艺设定。
温度曲线是每一个传感器在通过加热进程时的时刻与温度的可视数据集合。
通过观察这条曲线，你能够视觉上准确地看出多少能量施加在产品上，能量施加哪里。
温度曲线允许操作员作适当的改变，以优化回流工艺进程。
一个典型的温度曲线包含几个不同的阶段-初试的升温(ramp)、保温(soak)、向回流形成峰值温度(spike to reflow)、回流(reflow)和产品的冷却(cooling)。
作为一般原则，所希望的温度坡度是在2~4 °C范围内，以避免由于加热或冷却太快对板和/或元件所造成的损害。
在产品的加热期间，许多因素可能影响装配的品质。
最初的升温是当产品进入炉子时的一个快速的温度上升。
目的是要将锡膏带到开始焊锡激化所希望的保温温度。
最理想的保温温度是刚好在锡膏材料的熔点之下-对于共晶焊锡为183 °C，保温时刻在30~90 秒之间。
保温区有两个用途：1)将板、元件和材料带到一个均匀的温度，接近锡膏的熔点，允许较容易地转变到回流区，2)激扮装配上的助焊剂。
如何设定回流焊温度曲线
如何设定回流焊温度曲线如何设定回流焊温度曲线首先我们要了解回流焊的几个关键的地方及温度的分区情况及回流焊的种类.影响炉温的关键地方是：1：各温区的温度设定数值2：各加热马达的温差3：链条及网带的速度4：锡膏的成份5：PCB板的厚度及元件的大小和密度6：加热区的数量及回流焊的长度7：加热区的有效长度及泠却的特点等回流焊的分区情况：1：预热区（又名：升温区）2：恒温区（保温区/活性区）3：回流区4 ：泠却区那么，如何正确的设定回流焊的温度曲线下面我们以有铅锡膏来做一个简单的分析（Sn/pb）一：预热区预热区通常指由室温升至150度左右的区域，在这个区域，SMA平稳升温，在预热区锡膏的部分溶剂能够及时的发挥。
元件特别是集成电路缓慢升温。
以适应以后的高温，但是由于SMA表面元件大小不一。
其温度有不均匀的现象。
在些温区升温的速度应控制在1-3度/S 如果升温太快的话，由于热应力的影响会导致陶瓷电容破裂/PCB变形/IC芯片损坏同时锡膏中的溶剂挥发太快，导致锡珠的产生，回流焊的预热区一般占加热信道长度的1/4—1/3 时间一般为60—120S二：恒温区所谓恒温意思就是要相对保持平衡。
在恒温区温度通常控制在150-170度的区域，此时锡膏处于融化前夕，锡膏中的挥发进一步被去除，活化剂开始激活，并有效的去除表面的氧化物，SMA表面温度受到热风对流的影响。
不同大小/不同元件的温度能够保持平衡。
板面的温差也接近最小数值，曲线状态接近水平，它也是评估回流焊工艺的一个窗口。
选择能够维持平坦活性温度曲线的炉子将提高SMA的焊接效果。
特别是防止立碑缺陷的产生。
通常恒温区的在炉子的加热信道占60—120/S的时间，若时间太长也会导致锡膏氧化问题。
导致锡珠增多，恒温渠温度过低时此时容易引起锡膏中溶剂得不到充分的挥发，当到回流区时锡膏中的溶剂受到高温容易引起激烈的挥发，其结果会导致飞珠的形成。
恒温区的梯度过大。
这意味着PCB的板面温度差过大，特别是靠近大元件四周的电阻/电容及电感两端受热不平衡，锡膏融化时有一个延迟故引起立碑缺陷。
回流焊温度与温度曲线设置规范
回流焊温度与温度曲线设置规范
1目的
1.1指导技术人员正确设置温度
2 范围
2.1本司SMT技术人员适用
2.2本司回流焊适用
3 内容
3.1设定原则:根据锡膏、胶水供应商所提供有关锡膏、胶水的温度曲线图与性
能数据等资料作为参考,以实际生产产品不同适当设定各温区温度;
3.2设定温度依据测试温度为准,若不合格需做相应修改后再测试,直到合格为
止;
3.3无特殊要求下,本司回流焊温度曲线应符合如下条件：
3.3.1 无铅锡膏(一般以Sn96 /Ag3.5/Cu0.5、Sn96.5/ Ag3/ Cu0.5、、Sn96.5/
Ag3.5为准);
150℃-190℃之时间段为: 60ses-120ses
高于220℃之时间段为: 30 ses-90 ses;
峰值温度为:235℃~255℃
3.32胶水:130℃~155℃之间保持时间为:120 ses-180 ses
3.4我公司回流焊显示器实际温度与设置温度相差5℃以上(不含5℃)时为异常,
此时不可使用回流焊.
4 温度测试
4．1 每个班次需对运行中的回流炉进行一次温度测量确认，如有转线之机型重新设置温度曲线后需要再次测量温度达到合格。
回流焊温度与温度曲线设置规范
回流焊温度与温度曲线设置规范
1目的
1.1指导技术人员正确设置温度
2 范围
2.1本司SMT技术人员适用
2.2本司回流焊适用
3 内容
3.1设定原则:根据锡膏、胶水供应商所提供有关锡膏、胶水的温度曲线图与性
能数据等资料作为参考,以实际生产产品不同适当设定各温区温度;
3.2设定温度依据测试温度为准,若不合格需做相应修改后再测试,直到合格为
止;
3.3无特殊要求下,本司回流焊温度曲线应符合如下条件：
3.3.1 无铅锡膏(一般以Sn96 /Ag3.5/Cu0.5、Sn96.5/ Ag3/ Cu0.5、、Sn96.5/
Ag3.5为准);
150℃-190℃之时间段为: 60ses-120ses
高于220℃之时间段为: 30 ses-90 ses;
峰值温度为:235℃~255℃
3.32胶水:130℃~155℃之间保持时间为:120 ses-180 ses
3.4我公司回流焊显示器实际温度与设置温度相差5℃以上(不含5℃)时为异常,
此时不可使用回流焊.
4 温度测试
4．1 每个班次需对运行中的回流炉进行一次温度测量确认，如有转线之机型重新设置温度曲线后需要再次测量温度达到合格。
无铅制程回流炉炉温曲线标准
无铅制程回流围:
适用无铅产品系列机种。
2.0 测量仪器:
测温仪。
3.0 参考文件:
参考无铅制程相关温度曲线标准。
4.0 锡膏产品温度设置
4.1 预热区:由室温到120℃,升温率V1-3℃/sec。
44..32 回 恒峰 温区区::温120度℃t>～212800℃℃,时,时间间3为0秒60至～6900秒秒 。
4.4 PCB表面温度≦250℃。
44..65 冷 QF却P引区脚:降温度为220℃～240℃(QFP Lead)。 温率V≦3℃
编号:
版本:A/0 批工准程/ 编号：SMT-07 日期:
224500℃℃ 222200℃℃ 128000℃℃
112400℃℃
1-3℃/S
5.0 注意事项
60～90秒 ≤
30～60秒
≤3℃/S
TIIMME
5.1 测温次数,每一天一次(同一类型板24小时);换不同类型板时,需重新测温确
认,并填写<<回流炉温度记录表>>。
5.2 如客户特殊要求时,按客户要求作业。
5.3 非工程人员不得善自更改温度或测回流炉曲线。
ITSMT001
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怎样设定锡膏回流温度曲线
“正确的温度曲线将保证高品质的焊接锡点。
”
约翰.希罗与约翰．马尔波尤夫（美）
在使用表面贴装元件的印刷电路板(PCB)装配中，要得到优质的焊点,一条优化的回流温度曲线是最重要的因素之一。
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，其中最关键的是传送带速度和每个区的温度设定.带速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.
在开始作曲线步骤之前,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.可从大多数主要的电子工具供应商买到温度曲线附件工具箱，这工具箱使得作曲线方便，因为它包含全部所需的附件(除了曲线仪本身)。
现在许多回流焊机器包括了一个板上测温仪，甚至一些较小的、便宜的台面式炉子。
测温仪一般分为两类: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。
热电偶必须长度足够，并可经受典型的炉膛温度。
一般较小直径的热电偶,热质量小响应快,得到的结果精确。
有几种方法将热电偶附着于PCB,较好的方法是使用高温焊锡如银/锡合金,焊点尽量最小。
另一种可接受的方法,快速、容易和对大多数应用足够准确,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。
还有一种方法来附着热电偶,就是用高温胶，如氰基丙烯酸盐粘合剂，此方法通常没有其它方法可靠. 附着的位置也要选择,通常最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.
ﻫ（图一、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）
锡膏特性参数表也是必要的，其包含的信息对温度曲线是至关重要的，如: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最高温度.
开始之前,必须理想的温度曲线有个基本的认识.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、最后一个区冷却。
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。
大多数锡膏都能用四个基本温区成功回流。
(图二、理论上理想的回流曲线由四个区组成，前面三个区加热、最后一个区冷却）
预热区,也叫斜坡区，用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性温度。
在这个区,产品的温度以不超过每秒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,第一是，将PCＢ在相当稳定的温度下感温，允许不同质量的元件在温度上同质,减少它们的相当温差。
第二个功能是，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，温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。
虽然有的锡膏制造商允许活性化期间一些温度的增加，但是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。
市面上有的炉子不能维持平坦的活性温度曲线,选择能维持平坦的活性温度曲线的炉子，将提高可焊接性能,使用者有一个较大的处理窗口. 回流区,有时叫做峰值区或最后升温区。
这个区的作用是将P ＣB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。
活性温度总是比合金的熔点温度低一点，而峰值温度总是在熔点上。
典型的峰值温度范围是20５～230°C，这个区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒2~5°C，或达到回流峰值温度比推荐的高。
这种情况可能引起ＰCB的过分卷曲、脱层或烧损,并损害元件的完整性。
今天，最普遍使用的合金是Sn６3/Pb３7，这种比例的锡和铅使得该合金共晶.共晶合金是在一个特定温度下熔化的合金，非共晶合金有一个熔化的范围，而不是熔点，有时叫做塑性装态。
本文所述的所有例子都是指共晶锡/铅，因为其使用广泛,该合金的熔点为183°C。
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。
作温度曲线的第一个考虑参数是传输带的速度设定，该设定将决定PＣB在加热通道所花的时间.典型的锡膏制造厂参数要求3～4分钟的加热曲线,用总的加热通道长度除以总的加热感温时间，即为准确的传输带
速度，例如，当锡膏要求四分钟的加热时间,使用六英尺加热通道长度，计算为:6 英尺÷ 4 分钟 = 每分钟1。
5 英尺 = 每分钟18 英寸。
接下来必须决定各个区的温度设定,重要的是要了解实际的区间温度不一定就是该区的显示温度。
显示温度只是代表区内热敏电偶的温度，如果热电偶越靠近加热源，显示的温度将相对比区间温度较高,热电偶越靠近PCB的直接通道，显示的温度将越能反应区间温度。
明智的是向炉子制造商咨询了解清楚显示温度和实际区间温度的关系。
本文中将考虑的是区间温度而不是显示温度。
表一列出的是用于典型PＣB装配回流的区间温度设定.
表一、典型PCB回流区间温度设定
速度和温度确定后，必须输入到炉的控制器.看看手册上其它需要调整的参数，这些参数包括冷却风扇速度、强制空气冲击和惰性气体流量。
一旦所有参数输入后，启动机器，炉子稳定后（即，所有实际显示温度接近符合设定参数）可以开始作曲线。
下一部将PCB放入传送带,触发测温仪开始记录数据。
为了方便，有些测温仪包括触发功能,在一个相对低的温度自动启动测温仪,典型的这个温度比人体温度３７°Ｃ（９8。
6°F）稍微高一点.例如，38°C(100°F)的自动触发器，允许测温仪几乎在PＣB刚放入传送带进入炉时开始工作，不至于热电偶在人手上处理时产生误触发。
一旦最初的温度曲线图产生，可以和锡膏制造商推荐的曲线或图二所示的曲线进行比较。
首先,必须证实从环境温度到回流峰值温度的总时间和所希望的加热曲线居留时间相协调,如果太长,按比
例地增加传送带速度，如果太短,则相反.
下一步,图形曲线的形状必须和所希望的相比较(图二),如果形状不协调,则同下面的图形(图三～六)进行
比较.选择与实际图形形状最相协调的曲线。
应该考虑从左道右(流程顺序）的偏差,例如，如果预热和回流区中存在差异，首先将预热区的差异调正确，一般最好每次调一个参数,在作进一步调整之前运行这个曲线设定。
这是因为一个给定区的改变也将影响随后区的结果。
我们也建议新手所作的调整幅度相当较小一点.一旦在特定的炉上取得经验，则会有较好的“感觉"来作多大幅度的调整。
ﻫ图三、预热不足或过多的回流曲线
图四、活性区温度太高或太低
图五、回流太多或不够
ﻫ图六、冷却过
快或不够
当最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,但最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.。