再流焊接的本質(zhì)就是“加熱”，其工藝的核心就是設(shè)計溫度曲線與爐溫設(shè)置。溫度曲線，指工藝人員根據(jù)所要焊接PCBA的代表性封裝及焊膏制定的“溫

度—時間”曲線，也指PCBA上測試點的“溫度—時間”曲線。前者是設(shè)計的溫度

曲線，后者是實測的溫度曲線。

爐溫設(shè)置，指根據(jù)設(shè)計的溫度曲線工藝要求設(shè)定再流焊接爐各溫區(qū)溫度的活動。

一、再流焊接工藝

二、再流焊接爐的結(jié)構(gòu)

1.加熱單元的布局

2.加熱單元的結(jié)構(gòu)

3、溫度曲線的測量與設(shè)置

3（1）爐溫設(shè)置的傳熱學(xué)原理

一般再流焊接爐操作界面上所顯示的溫度是爐中內(nèi)置熱電偶測頭處的溫度， 它既不是PCB上的溫度，也不是發(fā)熱體表面或電阻絲的溫度，實際上是熱風(fēng)的溫度。要做到會設(shè)置爐溫，必須了解以下兩條基本的傳熱學(xué)定律：

(1）在爐內(nèi)給定的一點，如果PCB溫度低于爐溫，那么PCB將升溫；

如果PCB溫度高于爐溫，那么PCB溫度將下降；如果PCB溫度與爐溫相等，將無熱量交換。

(2）爐溫與PCB溫度差越大，PCB溫度改變得越快。

爐溫的設(shè)置，一般先確定爐子鏈條的傳送速度。其后才開始進(jìn)行溫度的設(shè)定。鏈速慢、爐溫可低點，因為較長的時間也可達(dá)到熱平衡，反之，可提高爐溫。如果PCB上元件密、大元件多，要達(dá)到熱平衡，需要較多熱量，這就要求提高 爐溫；相反，降低爐溫。需要強調(diào)的是，一般情況下鏈速的調(diào)節(jié)幅度不是很

大，因為焊接的工藝時間、再流焊接爐的溫區(qū)總長度是確定的，除非再流焊接爐的溫區(qū)比較多、比較長，生產(chǎn)能力比較足。

3（2）爐溫設(shè)置步驟

爐溫的設(shè)置是一個設(shè)定、測溫和調(diào)整的過程，其核心就是溫度曲線的測試。目前，測溫使用的是專用測溫儀，它尺寸很小，可隨PCB一同進(jìn)入爐內(nèi)，測試

后將其與計算機相連，就可顯示測試的溫度曲線。

設(shè)定一個新產(chǎn)品的爐溫，一般需要進(jìn)行1次以上的設(shè)定和調(diào)整。設(shè)置步驟如下：

(1)將熱電偶測頭焊接或膠粘到測試板或?qū)嶋H的板上，注意測點位置的選取；

(2)調(diào)整爐內(nèi)溫度和帶速，做第一次調(diào)整；

(3)等候一定的時間，使?fàn)t內(nèi)溫度穩(wěn)定；

(4)將測試板與測溫儀放到傳送帶上，進(jìn)行溫度測試；

(5)分析獲得的曲線；

(6)重復(fù)2）～5）的步驟，直到滿意為止。

3（3）測試點的選擇

所選測試點應(yīng)能夠反映PCBA上最高溫度、最低溫度以及BGA的關(guān)鍵溫度。對已定的PCBA，建議選擇以下的點為測試點：

（1）BGA中心或靠中心的焊點（BT1）、BGA封裝體的上表面中心點（BT2）、BGA角部的焊點（BT3）。

（2）最大熱容量的焊點（MzxT）。

（3）最小熱容量的焊點，如0402焊點（MinT）。

（4）PCBA光板區(qū)域、距邊25mm以上距離的點（PCBT）。

3（4）熱電偶探頭的固定

熱電偶探頭的固定，是準(zhǔn)確測量溫度曲線的關(guān)鍵。

如果熱電偶探頭的固定在焊接過程中松動，離開了要測試的焊點，或用于固定熱電偶探頭的焊錫\膠的熱容量超過了焊點熱容量的大小，測試出來的溫度曲線就沒有意義。對于像BGA的焊接，甚至7℃的誤差就會嚴(yán)重影響到最終的焊接質(zhì)量。因此，科學(xué)地建立測溫板非常重要。

熱電偶探頭固定的一般原則：

(1）必須牢固，焊接時不可松動；

(2）不管用高溫焊錫還是膠，不能影響焊點的熱容量。

四、溫度曲線關(guān)鍵參數(shù)

溫度曲線，根據(jù)功能一般可劃分為四個區(qū)，即升溫區(qū)、保溫區(qū)、再流焊接區(qū)和冷卻區(qū)，其中再流焊接區(qū)為核心區(qū)。

溫度曲線，一般用預(yù)熱溫度、保溫時間、焊接峰值溫度、焊接時間來描述。

關(guān)鍵參數(shù)如下：

(1) 預(yù)熱開始溫度，用Tsmin表示；

(2) 預(yù)熱結(jié)束溫度，用Tsmax表示；

(3) 焊接最低峰值溫度，用Tpmin表示；

(4) 焊接最高峰值溫度，用Tpmax表示；

(5保溫時間，用ts表示；

(6) 焊接時間（焊膏熔點以上時間），用tL表示； 

(7) 焊接駐留時間，用Tp表示；          

(8) 升溫速率，v1與v2；

(9) 冷卻速率，v3。

五、參數(shù)設(shè)置基本要求

1.預(yù)熱

預(yù)熱主要有三個作用：使焊劑中的溶劑揮發(fā)；減小焊接時PCBA各部位的溫度差；使焊劑活化。

（1）預(yù)熱開始溫度（Tsmin），一般沒有特別的要求，通常比預(yù)熱結(jié)束溫度（Tsmax）低50℃左右；

（2）預(yù)熱結(jié)束溫度（Tsmax）為焊膏熔點以下20~30℃左右。通常，有鉛工藝設(shè)置在150℃左右，無鉛工藝設(shè)置在200℃左右。

（3）保溫時間(ts)，一般在2 ~3min。只要PCBA在進(jìn)入再流焊階段前達(dá)到基本的熱平衡即可，在這樣的前提下，越短越好。從經(jīng)驗看，保溫時間只要不超過5 min ，一般不會出現(xiàn)所謂的焊劑提前失效問題。

2.焊接峰值溫度與焊膏熔點以上的時間

（1）焊接峰值溫度

由于PCB上每種元件封裝的結(jié)構(gòu)與大小不同，測試獲得的溫度曲線不是一根曲線，而是一組溫度曲線，因此，焊接的峰值溫度有一個最高峰值溫度和最低峰值溫度。

溫度曲線的設(shè)計原則是所有元器件的焊接峰值溫度，既不能高于元件的最高的耐熱溫度也不能低于焊接的最低溫度要求，即應(yīng)該比焊膏熔點高15℃并小于260℃（無鉛元器件），在此前提下我們希望焊接的溫度越低越好。

還應(yīng)清楚，較高的溫度出現(xiàn)在熱容量比較小的元件上，較低的溫度出現(xiàn)在熱容量比較大的元件上。

為什么焊接的最低溫度應(yīng)高于焊膏熔點15℃？原因有兩個：一是確保BGA類封裝完成二次塌落，能夠自校準(zhǔn)位置，要實現(xiàn)這點，BGA焊點的溫度必須比焊膏熔點高11~12℃；二是確保所有BGA滿足此要求，給±4℃內(nèi)的一個公差。

（2）焊接時間

焊接時間主要取決于PCB的熱特性和元器件的封裝，只要能夠使所有焊點達(dá)到焊接合適溫度以及BGA焊錫球與熔融焊膏混合均勻并達(dá)到熱平衡即可。

焊接的時間，對一個普通焊點而言3~5s足夠，對一塊PCBA而言，需要考慮所有的焊點都滿足這一要求，同時，還必須考慮減少PCBA不同部位的溫度差或者說減少PCB和元件熱變形問題，因此，PCBA的焊接與單點的焊接有本質(zhì)的差別，可以說它們不屬于一個系統(tǒng)。

（3）不同溫度、時間下的BGA焊點的微觀結(jié)構(gòu)

下頁圖是一個不同溫度、時間下形成的BGA焊點微觀結(jié)構(gòu)示意圖，從中可以了解到，隨著溫度的升高，焊球中Ag3Sn、Cu6Sn5相會變得細(xì)化，但金屬間化合物（IMC）會變得更厚。

如果溫度過高，也會使BGA焊球塌落過度，影響可靠性。特別是那些帶有金屬散熱殼的BGA。

3.升溫速率

升溫速率（V1），主要影響焊膏焊劑的揮發(fā)速度。過高，容易引起焊錫（膏）飛濺，從而形成錫球。因此，一般要求控制在1 ~2℃/s。

升溫速率（V2），是一個關(guān)鍵參數(shù)，對一些特定焊接缺陷有直接的影響。過高， 容易引發(fā)錫珠、立碑、偏斜和芯吸。一般要求盡可能的低，最好不要超過2℃/s.。

4.冷卻速率

IPC/JEDEC-020C推薦的濕敏等級分類條件給出的冷卻斜率為3℃~6℃/s。但這樣的規(guī)定實際上存在很大的風(fēng)險，特別是焊接BGA器件時，如果冷卻斜率達(dá)到－ 4.5℃/s以上時，很可能造成焊點收縮斷裂！事實上，依靠風(fēng)冷的許多爐子也根本做不到，這點務(wù)請讀者注意，千萬別追求理論上的質(zhì)量！

一般而言，較厚的塑封BGA需要慢速冷卻，甚至需要熱風(fēng)慢冷，因為它是一個典型的雙層結(jié)構(gòu)且容易吸潮。實際案例表明，如果冷卻速率小于等于2℃/s，一般不會發(fā)生因BGA翹角而形成收縮斷裂，但如果超過2.4℃/s，就容易發(fā)生收縮斷裂了。

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