回流焊接温度曲线的拟合研究

万学斌

摘 要：在SMT回流焊接过程中，影响焊接质量的因素很多，而锡膏供应商提供的回流焊温度曲线是在出厂条件下测试的，对于生产者来说借鉴价值不高。本文分析了影响回流焊质量的各方面因素，并优化了回流焊温度曲线。

关键词：回流焊接;温度曲线;拟合

中图分类号：TM383.6文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）32-0053-02

Analysis of the Fitting of Reflow Soldering Temperature Curve

WAN Xuebin

（HuBei Polytechnic Institute，Xiaogan Hubei 432000）

Abstract： In the SMT reflow soldering process， there are many factors affecting the soldering quality， and the reflow soldering temperature curve provided by the solder paste supplier is tested under the factory conditions， and the reference value for the producer is not high. This paper analyzed various factors affecting the quality of reflow soldering and optimized the reflow soldering temperature profile.

Keywords： reflow soldering;temperature curve;fitting

随着科技不断发展进步，电子产品种类和数量越来越多，SMT技术应用范围也不断拓展。SMT是表面贴装技术的简称，主要工艺有锡膏印刷、元件贴装和回流焊接，其中回流焊接是一种群焊模式，PCBA上所有焊点在规定时间内一起完成，对产品质量有着很大的影响。影响回流焊接质量的因素很多，因此对回流焊接温度曲线的拟合进行研究，得出适用于自身设备要求的温度曲线就显得尤为重要[1-3]。

1 回流温度曲线拟合依据

适当的回流温度曲线是保证回流焊接质量的关键，综合考虑多方面因素后，得到相关函数表达式，如式（1）所示。

[W=ft]                                      （1）

式中：[W]為温度;[t]为时间。

在选择与产品相匹配的锡膏时，一方面要根据锡膏供应商提供的回流温度曲线，另一方面还要针对不同产品和设备特点拟合具体回流温度曲线。换句话说，供应商提供的温度曲线是拟合回流炉温度曲线的基础，拟合回流温度曲线主要需要考虑以下内容。

1.1 产品材料

根据PCB板使用材料热特性、板材厚度、层数和尺寸大小进行设置。例如，对于层数多、厚度大、尺寸大的PCB板可适当延长预热时间。同时，还要考虑元件吸热快慢，对于吸热快的PCB板，可适当地缩短预热时间。

1.2 生产设备

根据回流焊接设的具体情况进行拟合，必须对回流炉结构、特点和加热方式有一个全面了解。回流焊接炉按加热方式可分为热风回流炉和红外回流炉两种。

热风回流炉是通过热传导方式工作，考虑其特点，可适当缩短预热区、活性区和冷却区曲线段时间，延长回流区时间;红外炉是通过热辐射方式工作，考虑其特点，可适当延长预热和活性曲线段时间，缩短回流区时间。

1.3 温度传感器位置

温度传感器量测温度时置于炉中位置不同，测量差别也较大。拟合温度曲线时一定要把显示温度折算成实际温度才有效[4]。

实际拟合回流温度曲线时，一般制具进入回流炉后利用炉温测试仪进行测试，将测试出的数据导入计算机中，利用专用测试软件，结合锡膏供应商提供的温度曲线进行曲线数据分析，得到合理回流温度曲线，可大幅度缩短拟合回流温度曲线时间，提高工作效率。

2 回流焊温度曲线

一般回流焊典型温度曲线分为四个工作区间，分别是预热区、活性区、回流区和冷却区。典型回流焊接温度曲线如图1所示。

2.1 预热区

该区目的是把室温PCBA均匀加热到活性温度，考虑到PCB板和元器件耐温性和助焊剂活性。通常加热速率为1～3℃/s。在这里主要考虑PCB材料、层数以及助焊剂挥发性等因素。

2.2 活性区

活性区主要目的是保证PCBA进入该温度区时温度一致。若时间过长，可能导致助焊剂蒸发太快，助焊剂减少，引起引脚与焊盘的氧化，减弱焊膏的上锡能力，出现虚焊、生焊等不合格焊点;若时间过短，助焊剂则不能充分发挥其活性，可能造成整个PCBA温度梯度大，导致焊后出现断裂、焊点气泡和PCB板变形等缺陷。另外，温度上升速率过快有可能导致助焊剂快速气化，引起炸锡而产生锡珠等缺陷，使整个PCBA报废，所以实际中综合考虑以上因素，一般活性区温度选择在100～160℃，曲线温度上升速率低于2℃/s比较适宜。

活性区的另外一个目的是清洁和保护焊接点，助焊剂的沸点一般为125～150℃，从活性区开始助焊剂将不断蒸发，蒸发助焊剂能迅速剔除焊接点的氧化物和其他杂质。

2.3 回流区

回流区的目的是把PCBA置于锡膏熔点之上，让锡膏在助焊剂作用下成功回流，温度越高助焊剂活性越强，焊锡黏度和表面张力越小，更加有利于焊锡浸润焊盘。进入该区后温度迅速升高，此时温度若过高，可能导致PCBA承受较大热伤害，出现PCB发黄、覆铜起泡以及元件损害等问题;若温度过低，又会使助焊剂活性降低，产生生焊、虚焊等问题。综合以上因素，曲线峰值温度一般为215～230℃，达到峰值时温度持续时间为2～4s，超过焊锡熔点温度183℃的持续时间为20～45s。

2.4 冷却区

冷却区目的是使完成焊接后的PCBA能较好冷却，得到好的产品。此时若冷却过快，虽然能得到明亮的焊点，但也会导致元件与PCB温度梯度大，导致焊点与焊盘分裂或者出现PCB板变形问题;若冷却过慢，又会使焊点灰暗、毛糙，焊点密度减小，减弱焊点机械结合力。综合以上因素，冷却区降温速率一般在控制在4℃/s，冷却至70℃即可。

3 结语

由于SMT技术涉及多种学科与专业知识，使得拟合温度曲线考虑因素较多，必须反复实践，拟合出合理的温度曲线，保证每个温区温度与时间达到较佳配置状态，达到减少缺陷、提升产品焊接质量和可靠性的目标。

参考文献：

[1]邓北川，申良.SMT回流焊工艺分析及其温控技术实现[J].电子工艺技术，2008（1）：30-32.

[2]杨雪霞，张宇，树学峰.回流焊接温度曲线对焊点形状影响的实验研究[J].电子元件与材料，2016（2）：70-72.

[3]蔡海涛，李威，王浩.回流焊接温度曲线控制研究[J].微处理机，2008（10）：24-26.

[4]杨良军，匡锐.回流焊的工艺特点及研究[J].科技广场，2011（1）：191-193.