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地。一個裝配上的某些區域可以達到比其它區域高得多的溫度，這個溫度變化叫做裝配的D T。如果D T大，裝配的有些區域可能吸收過多熱量，而另一些區域則熱量不夠。這可能引起許多焊接缺陷，包(bao)括(kuo)焊錫球、不熔濕(shi)、損壞元件、空洞和燒焦的殘留(liu)物(wu)。
為什么和什么時候保溫
保(bao)溫(wen)(wen)區(qu)(qu)的唯一目(mu)的是(shi)減少或消除大的D T。保(bao)溫(wen)(wen)應該(gai)在(zai)裝(zhuang)配(pei)(pei)達到(dao)(dao)焊(han)錫回流溫(wen)(wen)度之前，把(ba)裝(zhuang)配(pei)(pei)上所有零(ling)件(jian)的溫(wen)(wen)度達到(dao)(dao)均衡，使得(de)所有的零(ling)件(jian)同時回流。由(you)于保(bao)溫(wen)(wen)區(qu)(qu)是(shi)沒有必要的，因此溫(wen)(wen)度曲線可(ke)以改成線性(xing)的升溫(wen)(wen)-到(dao)(dao)-回流(RTS)的回流溫(wen)(wen)度曲線。
應該注意到，保溫區一(yi)(yi)般(ban)是不需要用來激化(hua)錫(xi)(xi)膏中(zhong)的助(zhu)焊(han)劑化(hua)學成分(fen)。這是工業中(zhong)的一(yi)(yi)個普遍的錯誤(wu)概念(nian)，應予糾正。當使(shi)用線性的RTS溫度(du)曲線時(shi)，大多數(shu)錫(xi)(xi)膏的化(hua)學成分(fen)都顯示充分(fen)的濕(shi)潤活(huo)性。事實上，使(shi)用
RTS溫度曲線一(yi)般都會改(gai)善濕潤。
升溫-保溫-回流
升溫(wen)-保溫(wen)-回流(RSS)溫(wen)度曲線可(ke)用(yong)于RMA或免洗(xi)化學成分，但(dan)一般不推薦用(yong)于水溶化學成分，因(yin)為RSS保溫(wen)區可(ke)能過早地破(po)壞錫膏活性劑，造成不充分的(de)濕潤。使(shi)用(yong)RSS溫(wen)度曲線的(de)唯一目的(de)是消除(chu)或減(jian)少D T。
RSS溫(wen)度曲線(xian)開(kai)始以(yi)(yi)一個陡坡溫(wen)升，在90秒的(de)目標時(shi)(shi)間(jian)內大約150°C，最大速(su)率可達2~3°C。隨(sui)后(hou)，在150~170°C之間(jian)，將裝(zhuang)配板(ban)保溫(wen)90秒鐘；裝(zhuang)配板(ban)在保溫(wen)區(qu)結束(shu)時(shi)(shi)應該達到溫(wen)度均衡(heng)。保溫(wen)區(qu)之后(hou)，裝(zhuang)配板(ban)進入(ru)回流(liu)區(qu)，在183°C以(yi)(yi)上回流(liu)時(shi)(shi)間(jian)為60(±15)秒鐘。
整個溫度曲線應該從45°C到峰值溫度215(±5)°C持續3.5~4分鐘。冷卻速率應控制在每秒4°C。一般，較快的冷卻速率可得到較細的顆粒結構和較高強度與較亮的焊接點。可(ke)是，超過每秒4°C會造成溫度沖擊。
RTS溫度曲線可用于任何化學成分或合金，為水溶錫膏和難于焊接的合金(jin)與零件所首選。
RTS溫(wen)度曲(qu)線(xian)比(bi)RSS有幾個優點。RTS一般(ban)得到更(geng)光(guang)亮的焊點，可焊性(xing)(xing)問題很(hen)少，因為在(zai)RTS溫(wen)度曲(qu)線(xian)下回流的錫膏在(zai)預(yu)熱階段保持住其助焊劑(ji)載體。這也將更(geng)好地(di)提高濕潤性(xing)(xing)，因此，RTS應該(gai)用于難(nan)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，所以很少機會造成焊接缺陷(xian)或(huo)溫度(du)沖擊。另外，RTS曲線(xian)(xian)(xian)更經濟，因為(wei)減(jian)少了爐前半部分(fen)的加熱(re)能量。此外，排(pai)除RTS的故(gu)障相對比(bi)較簡(jian)單，有(you)(you)排(pai)除RSS曲線(xian)(xian)(xian)故(gu)障經驗的操(cao)作員(yuan)應該沒(mei)有(you)(you)困難來(lai)調節RTS曲線(xian)(xian)(xian)，以達(da)到優化的溫度(du)曲線(xian)(xian)(xian)效果。
RTS曲(qu)(qu)(qu)線(xian)簡單地說就是一條從室溫到回(hui)流峰(feng)值溫度的(de)溫度漸(jian)升曲(qu)(qu)(qu)線(xian)，RTS曲(qu)(qu)(qu)線(xian)溫升區其(qi)作用是裝配的(de)預熱區，這(zhe)里助焊劑被激(ji)化(hua)，揮發物被揮發，裝配準備回(hui)流，并防止溫度沖擊。RTS曲(qu)(qu)(qu)線(xian)典型的(de)升溫速率(lv)為每秒(miao)0.6~1.8°C。升溫的(de)最初90秒(miao)鐘(zhong)應該(gai)盡(jin)可(ke)能保持線(xian)性。
設定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，大多數錫膏內的活性系統開始很快失效。因此，保持曲線的前段冷一些將活性劑保持時間長一些，其結果是良好的濕潤和光亮的焊接點。
RTS曲線回流(liu)區(qu)是(shi)裝(zhuang)配(pei)達(da)到(dao)焊錫回流(liu)溫度(du)的階段。在達(da)到(dao)150°C之(zhi)后，峰(feng)值溫度(du)應盡快(kuai)地達(da)到(dao)，峰(feng)值溫度(du)應控制在215(±5)°C，液化居留時間為60(±15)秒鐘。液化之(zhi)上(shang)的這個(ge)時間將減(jian)少助(zhu)焊劑受夾和空洞(dong)，增加(jia)拉(la)伸強度(du)。和RSS一(yi)樣，RTS曲線長度(du)也(ye)應該(gai)是(shi)從室溫到(dao)峰(feng)值溫度(du)最大3.5~4分(fen)鐘，冷卻速率控制在每秒4°C。
排除RSS和(he)RTS曲(qu)線(xian)的(de)故障，原則(ze)是相同的(de)：按需要，調節(jie)溫度(du)和(he)曲(qu)線(xian)溫度(du)的(de)時間，以(yi)(yi)達到優化(hua)的(de)結(jie)果。時常，這(zhe)要求試驗和(he)出錯，略增(zeng)加或減少(shao)溫度(du)，觀察結(jie)果。以(yi)(yi)下(xia)是使(shi)用RTS曲(qu)線(xian)遇見的(de)普遍回流問(wen)題，以(yi)(yi)及解(jie)決辦法(fa)。
焊錫球
許多細(xi)小的(de)(de)(de)(de)焊(han)錫(xi)球鑲陷在回流(liu)后助(zhu)焊(han)劑(ji)殘(can)留(liu)的(de)(de)(de)(de)周邊上(shang)。在RTS曲(qu)(qu)線上(shang)，這(zhe)個(ge)通(tong)常(chang)是升溫(wen)(wen)速率太慢的(de)(de)(de)(de)結果，由(you)于助(zhu)焊(han)劑(ji)載體(ti)在回流(liu)之前燒完，發生金屬(shu)氧化。這(zhe)個(ge)問題一般可(ke)通(tong)過曲(qu)(qu)線溫(wen)(wen)升速率略(lve)微提高(gao)達到解決。焊(han)錫(xi)球也可(ke)能是溫(wen)(wen)升速率太快的(de)(de)(de)(de)結果，但是，這(zhe)對RTS曲(qu)(qu)線不大(da)可(ke)能，因為(wei)其相(xiang)對較慢、較平穩的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)升。
經常(chang)與焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)混淆，焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)珠是一顆(ke)或一些大的(de)焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)，通(tong)常(chang)落在片(pian)狀電容和電阻周圍。雖然這(zhe)常(chang)常(chang)是絲印時(shi)錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)過量(liang)堆(dui)積(ji)的(de)結果，但有時(shi)可以調節(jie)溫(wen)(wen)度曲線(xian)解(jie)(jie)決。和焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)一樣，在RTS曲線(xian)上產(chan)生的(de)焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)珠通(tong)常(chang)是升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)太慢的(de)結果。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下，慢的(de)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)引起(qi)毛(mao)細管(guan)作用，將未回(hui)流(liu)的(de)錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)從焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)堆(dui)積(ji)處吸到(dao)元件(jian)下面。回(hui)流(liu)期間，這(zhe)些錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)膏(gao)形(xing)成(cheng)錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)珠，由于焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)表面張(zhang)力將元件(jian)拉向機板(ban)，而被(bei)擠出到(dao)元件(jian)邊。和焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)球(qiu)一樣，焊錫(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)珠的(de)解(jie)(jie)決辦法也是提高(gao)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)，直到(dao)問題解(jie)(jie)決。
熔濕性差
熔濕性差經常是時間與溫度比率的結果。錫膏內的活性劑由有機酸組成，隨時間和溫度而退化。如果曲線太長，焊接點的熔(rong)濕可(ke)能受損害。因為使用RTS曲線(xian)，錫(xi)膏活性(xing)劑通常維持時間較長，因此(ci)熔(rong)濕性(xing)差比RSS較不易發生(sheng)。如果(guo)RTS還(huan)出現熔(rong)濕性(xing)差，應(ying)采取步驟以(yi)保證(zheng)曲線(xian)的前(qian)面三分之二發生(sheng)在150°C之下。這將延(yan)長錫(xi)膏活性(xing)劑的壽命(ming)，結果(guo)改(gai)善熔(rong)濕性(xing)。
焊錫不足
焊(han)錫不足通常是(shi)不均(jun)勻加熱或(huo)過快加熱的結果，使得元件引(yin)腳(jiao)太熱，焊(han)錫吸上引(yin)腳(jiao)。回(hui)流后引(yin)腳(jiao)看到去錫變(bian)厚，焊(han)盤上將(jiang)出現少錫。減低(di)加熱速率或(huo)保(bao)證裝(zhuang)配的均(jun)勻受(shou)熱將(jiang)有(you)助于防止該缺(que)陷。
墓碑
墓碑(bei)通常是不相等(deng)的熔(rong)濕力的結果，使得回流后元件在(zai)一端上站(zhan)起(qi)來。一般，加熱(re)越慢，板越平穩，越少發生。降低(di)裝配通過183°C的溫(wen)升速率將有助(zhu)于校正這個缺陷。空洞
空洞(dong)(dong)是錫點的(de)(de)(de)X光或截(jie)面檢查通(tong)常所發現的(de)(de)(de)缺陷。空洞(dong)(dong)是錫點內(nei)的(de)(de)(de)微小“氣泡” ，可能(neng)是被(bei)夾住(zhu)的(de)(de)(de)空氣或助(zhu)焊(han)(han)劑(ji)。空洞(dong)(dong)一(yi)般由三個曲(qu)(qu)線(xian)錯誤所引(yin)起(qi)：不夠峰值溫(wen)度；回(hui)流(liu)時(shi)間不夠；升溫(wen)階(jie)段溫(wen)度過高。由于RTS曲(qu)(qu)線(xian)升溫(wen)速率是嚴密控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)，空洞(dong)(dong)通(tong)常是第一(yi)或第二個錯誤的(de)(de)(de)結果，造(zao)成沒揮發的(de)(de)(de)助(zhu)焊(han)(han)劑(ji)被(bei)夾住(zhu)在錫點內(nei)。這種情況(kuang)下，為(wei)了避免空洞(dong)(dong)的(de)(de)(de)產生，應在空洞(dong)(dong)發生的(de)(de)(de)點測量溫(wen)度曲(qu)(qu)線(xian)，適當調整直到問題解決。
無光澤、顆粒狀焊點
一個(ge)相對普遍的(de)回(hui)流焊缺(que)陷(xian)(xian)是(shi)無光澤、顆粒狀焊點。這(zhe)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)可能只是(shi)美觀(guan)上(shang)的(de)，但也可能是(shi)不(bu)牢固焊點的(de)征兆(zhao)。在RTS曲(qu)線(xian)內改正這(zhe)個(ge)缺(que)陷(xian)(xian)，應該將(jiang)回(hui)流前兩個(ge)區的(de)溫度減(jian)少5°C；峰值溫度提高5°C。如果這(zhe)樣(yang)還(huan)不(bu)行(xing)，那么，應繼續這(zhe)樣(yang)調節溫度直到(dao)達到(dao)希(xi)望(wang)的(de)結果。這(zhe)些調節將(jiang)延長(chang)錫(xi)膏(gao)活性劑壽命，減(jian)少錫(xi)膏(gao)的(de)氧(yang)化暴露，改善熔濕能力。燒焦的(de)殘留物
燒焦的殘(can)留物(wu)，雖然(ran)不一(yi)定是功能缺陷(xian)，但可能在使(shi)用RTS溫(wen)度曲線時遇見(jian)。為了糾正該缺陷(xian)，回(hui)流(liu)區的時間和溫(wen)度要減(jian)少，通(tong)常(chang)5°C。
結論
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。可是，采用RTS溫度曲線可以減少能源成本、增加效率、減少焊接缺陷、改善(shan)熔(rong)濕性能和簡(jian)化回(hui)流工序。這并不是說RSS溫度曲線已變得過時，或者(zhe)RTS曲線不能用于舊式的爐(lu)。無論如何，工程師應該知(zhi)道還有更(geng)好(hao)的回(hui)流溫度曲線可以(yi)利(li)用。
注：所有溫度(du)曲線(xian)都是(shi)使用Sn63/Pb37合金(jin)，183°C的共晶熔點。
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(yi)過(guo)程的(de)(de)(de)跟(gen)蹤。通過(guo)繪制當(dang)印刷電(dian)路裝配(PCA)穿(chuan)過(guo)爐(lu)子時(shi)(shi)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)溫度曲線，可(ke)以計(ji)算在任(ren)何(he)給(gei)(gei)定時(shi)(shi)間(jian)所(suo)吸(xi)收的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量。只有(you)(you)當(dang)所(suo)有(you)(you)涉(she)及的(de)(de)(de)零件在正確的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)暴露給(gei)(gei)正確的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)量時(shi)(shi)，才可(ke)以使群焊達(da)(da)到(dao)完善。這不是一個容易(yi)達(da)(da)到(dao)的(de)(de)(de)目標，因為(wei)零件經常有(you)(you)不同的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)容量，并(bing)在不同的(de)(de)(de)時(shi)(shi)間(jian)達(da)(da)到(dao)所(suo)希望的(de)(de)(de)溫度。
經常我們看到在一個PCA上不只一種大小的焊點，同一個溫度曲線要熔化不同數量的焊錫。需要考慮PCA的定位與方向、熱源位置與設備內均勻的空氣循環，以給焊接點輸送正確的(de)熱量。許多(duo)人從經驗中(zhong)了解(jie)到，大型元件(jian)底部(bu)與(yu)PCA其它位置的(de)溫度差別是不(bu)容忽視的(de)。
為什么得到正確的熱量是如此重要呢？當焊接點不得到足夠的熱量，助焊劑可能不完全激化，焊接合金可能未完全熔化。在最終產品檢查中，可能觀察到冷焊點(cold solder)、元件豎立(tomb-stoning)、不濕潤(non-wetting)、錫球/飛濺(solder ball/ splash)等結果。另一方面，如果吸收太多熱量，元件或板可能被損壞。最終結果可能是元件爆裂或pcb翹曲，同時不能經受對(dui)長期的(de)產品可(ke)靠性(xing)的(de)影響。
對于波峰焊接，裝配已經部分地安裝了回流焊接的表面貼裝元件。已回流的焊接點可(ke)能(neng)回到一個液(ye)化階段(duan)，降低固態焊點的位置精(jing)度。
除了熱的數量之外，加熱時間也是重要的。PCA溫度必須以預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重的溫度沖擊。這個預熱，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。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(du)之前，以最大的預熱溫度(du)達(da)到溫度(du)平(ping)衡(heng)。這個預熱有時(shi)叫(jiao)作“駐留時(shi)間”或“保溫時(shi)間”。
對于蒸發錫膏內的揮發性成分和激化助焊劑是重要的。在達到液化溫度之后，裝配應該有足夠的時間停留在該溫度之上，以保證裝配的所有區域都達到液化溫度，適當地形成焊接點。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調。
在焊接點形成之后，裝配必須從液化溫度冷卻超過150°C到室溫。同樣，這必須一預先確定的速度來完成，以避免溫度沖擊。穩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(CTE)不同所產生的力對新形成的焊接點損壞。
