回流焊炉焊接

回流焊接是将表面安装元件固定到电路板上的最常见方法，尽管它也可以用于通孔元件，即用焊膏填充孔并通过焊膏插入元件引线。由于波峰焊可以更简单、更便宜，因此回流焊一般不用于纯通孔板。当在包含 SMT 和 THT 元件混合的电路板上使用时，通孔回流焊可以在装配过程中消除波峰焊接步骤，从而有可能降低装配成本。

回流焊工艺的目标是熔化焊料并加热相邻表面，而不会过热和损坏电气元件。在传统的回流焊接工艺中，通常有四个阶段，称为“区域”，每个阶段都有不同的热分布：预热、热浸泡（通常缩短为浸泡）、回流和冷却。

 

预热区

最大斜率是温度/时间关系，用于测量印刷电路板上的温度变化速度。预热区通常是最长的区域，并且通常确定升温速率。升温速率通常介于每秒 1.0 °C 到 3.0 °C 之间，通常下降速率介于每秒 2.0 °C 到 3.0 °C（4 °F 到 5 °F）之间。如果速率超过最大斜率，则可能会因热冲击或开裂而损坏组件。

焊膏也会产生飞溅效果。预热部分是焊膏中溶剂开始蒸发的地方，如果上升速率（或温度水平）太低，助焊剂挥发物的蒸发不完全。

 

均热区

第二部分是热浸泡，通常是 60 到 120 秒的暴露，用于去除焊膏挥发物并激活助焊剂（参见助焊剂），其中助焊剂成分开始在元件引线和焊盘上进行氧化还原。温度过高会导致焊料飞溅或成球，以及焊膏、连接焊盘和元件端子的氧化。

同样，如果温度太低，助焊剂可能无法完全激活。在均热区末端，就在回流区之前，需要整个组件达到热平衡。建议使用浸泡曲线来减少不同尺寸组件之间或 PCB 组件非常大时的任何 Delta T。还建议采用浸泡曲线来减少面阵型封装中的空洞。

 

回流区

第三部分，即回流区，也称为“回流时间以上”或“液相线以上时间”(TAL)，是达到最高温度的工艺部分。一个重要的考虑因素是峰值温度，它是整个过程的最高允许温度。常见的峰值温度为高于液相线 20–40 °C。此限制由组件上对高温耐受性最低的组件决定（最容易受到热损坏的组件）。标准准则是从最脆弱组件可以承受的最高温度减去 5 °C，以达到工艺的最高温度。监控过程温度以防止其超过此限制非常重要。

此外，高温（超过 260 °C）可能会损坏 SMT 元件的内部芯片并促进金属间化合物的生长。相反，温度不够热可能会妨碍焊膏充分回流。

高于液相线的时间 (TAL)，或高于回流的时间，测量焊料呈液体状态的时间。助焊剂可降低金属接缝处的表面张力，以实现冶金结合，从而使各个焊料粉末球体能够结合在一起。如果轮廓时间超过制造商的规格，结果可能是助焊剂过早激活或消耗，从而在焊点形成之前有效地“干燥”焊膏。时间/温度关系不充分会导致助焊剂清洁作用减弱，导致润湿不良、溶剂和助焊剂去除不充分，并可能导致焊点缺陷。

专家通常建议尽可能使用最短的 TAL，但是，大多数粘贴指定的最短 TAL 为 30 秒，尽管对于该特定时间似乎没有明确的原因。一种可能性是 PCB 上的某些位置在分析过程中未进行测量，因此，将最小允许时间设置为 30 秒可减少未测量区域不回流的机会。较长的最短回流时间还可以针对烤箱温度变化提供安全裕度。润湿时间理想地保持在高于液相线 60 秒以下。高于液相线的额外时间可能会导致金属间化合物过度生长，从而导致接头脆性。电路板和组件在超过液相线的长时间内也可能会损坏，并且大多数组件对于它们可以暴露在超过给定最大值的温度下的时间都有明确的时间限制。

高于液相线的时间太短可能会滞留溶剂和助焊剂，并可能产生冷接头或钝接头以及焊料空洞。

 

冷却区

最后一个区域是冷却区域，逐渐冷却加工好的板子并使焊点固化。适当的冷却可以抑制过多的金属间化合物的形成或对部件的热冲击。冷却区的典型温度范围为 30–100 °C (86–212 °F)。选择快速冷却速率来创建机械性能最佳的细晶粒结构。

[1] 与最大斜坡上升速率不同，斜坡下降速率常常被忽略。高于某些温度时，斜率可能不太重要，但是，无论组件是加热还是冷却，任何组件的最大允许斜率都应适用。通常建议的冷却速率为 4°C/s。它是分析过程结果时要考虑的参数。

术语“回流”用于指高于该温度，焊料合金的固体块肯定会熔化（而不是仅仅软化）。如果冷却到该温度以下，焊料将不会流动。再次在其上方加热，焊料将再次流动，因此称为“回流”。

使用回流焊接的现代电路组装技术不一定允许焊料流动多次。它们保证焊膏中含有的颗粒状焊料超过所涉及焊料的回流温度。

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