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1、SMT印刷工艺涉及的辅料和硬件印刷工艺涉及的辅料和硬件（2.1 PCB ,2.2 钢网 ,2.3 锡膏 ,2.4 印刷机 ）印刷工艺的调制和管制 1、概述： 锡膏印刷是把一定的锡膏量按要求印刷分布到PCB（印制线路板）上的过程。它为回焊阶段的焊接过程提供焊料，是整个SMT电子装联工序中的第一道工序，也是影响整个工序直通率的关键因素之一。2、印刷工艺涉及的辅料和硬件：模板,锡膏印刷是个复杂的工艺系统，是多种技术的整合。 印刷效果的好坏与以下的因素有关：PCB基板、钢网、锡膏、丝印机（包括刮刀）2.1 PCB基板： 对PCB 的要求，应：a尺寸准确，稳定,整个PCB板应平整，不能翘曲，否则会造成钢
2、网和刮刀的磨损，出现其他印刷缺陷，如连锡；b MARK点的尺寸及平面度，亮度需要稳定，否则影响印刷识别； c设计上完全配合钢网模板，如焊盘 小，钢网厚钢网开口小，造成不能脱模或脱模不良；c和模板能有良好的接触，这要求阻焊层避免高于焊盘，焊盘的保护层也要平坦；d适合稳固的在丝印机上定位； e阻焊层和油印不影响焊盘； PCB的布局，在设计许可的情况下，尽量把重要元件如BGA，FINE PITCH元件居中布局，这样不至于因钢网在印刷时受力微变形而影响印刷的精确性。这对于有间隙印刷影响较大。 45角方向可提高QFP的印刷质量，印刷方向上开口距离越大越好印，印刷效果越好。45 印刷的方向对两方向PAD相
3、同，印刷均匀性好。2.2 钢网 2.2.1外框及钢网张力 a 钢网边框：材料可选用空心铝框或实心铝框，公司目前标准网框为边长为736+0/-5mm的正方形（29*29英寸），网框的厚度为403mm。小网框为边长为584+0/-5mm的正方形（23*23英寸），网框厚度为303mm。网框底部应平整，其不平整度不可超过1.5mm。 a 因绷紧钢网张力较高，一般要 求 在 30N/mm2以上，它必须承受这样高的张力,以及印刷机的夹紧压力, 否则，会造成钢网位置的偏移,或者因外框变形造成钢网不能绷紧，印刷 时不能紧贴PCB的表面，造成锡膏渗漏到钢网下面。 B 张网用丝网及钢丝网：丝网用材料为尼龙丝，其
4、目数应不低于100目，其最小屈服张力应不低于40N。钢丝网用材料为不锈钢钢丝，其目数应不低于100，其最小屈服张力应不低于45N。 张网用的胶布，胶及填充MARK点用的胶： 胶布使用铝胶布，所用的胶（张网用的胶及填充MARK点用的胶）应不与清洗钢网用的清洗溶剂(工业酒精，二甲苯等反应） c PCB居中要求：PCB中心，钢片中心，钢网外框中心需重合，三者中心距最大值不超过3mm。PCB，钢片，钢网外框的轴线在方向上应一致，任两条轴线角度偏差不超过2。2.2.2 钢网材料和厚度 钢网钢片材料选用不锈钢板，其厚度为0.1-0.3mm（4-12mil ）。钢网厚度取多少，原则是不造成少锡或过锡。一般来
5、说主要考虑IC情况，不同的IC脚距对应不同的钢网厚度范围；钢网太薄，会造成少锡虚焊等缺陷，太厚，会造成不能脱模或脱模不良或连锡，锡珠等缺陷；制成的钢网表面须平坦，光滑，厚度误差在可接受范围内。 钢网MARK点的要求： 为使钢网与印制板对位准确，钢网B面上需制作至少两个MARK点，钢网与印制板上的MARK点位置应一致。如PCB为拼板，钢网上需制作至少四个MARK点。一对对应PCB辅助边上的MARK点，另一对对应PCB上的距离最远的一对（非辅助边上）MARK点。 对于激光制作的钢网，其MARK点采用表面烧结的方式制作。 对于采用蚀刻法制作的钢网，其MARK点采用半蚀刻的方式制作，蚀刻深度为钢片厚度
6、的一半。蚀刻后的MARK点采用黑色AB胶填充，边缘应清晰易辩，填充后的表面应光滑整齐，且与钢网表面齐平。 MARK点的灰度应达到一定的标准 ，否则会造成不能识别或识别误差。2.2.3钢网开口 a 开口比例 为了增大工艺窗口，减少PCB，钢网制造误差可能带来的印刷偏移等缺 陷，一般钢网开口会比PCB上的焊盘尺寸小。对分立元件来说在四边会 内收5%-10%，在内侧会有V形开口，对IC来说,收缩的方式有内削或侧 削，一般采用侧削法,b 孔壁形状/粗糙度 钢网开口，较常见的加工方式有光化学腐蚀，电铸，激光切割。 对光化学腐蚀一般来说是双面腐蚀，由于制程的原因，会在内壁中间的位置形成外凸形状，会给锡膏的
7、脱离以及印刷毛刺的产生带来影响。 对激光切割，是目前采用较为普遍的形式。它的好处是开口会自然形成上小下大的喇叭口形状，利于锡膏的脱离。不足之处是内壁较为粗糙（切割 毛刺），可以通过在切割完毕后镀镍，在开孔侧壁沉积上7um-12um的镍层，或者用化学抛光或者电解抛光的方法除去毛刺，达到改善脱模性能，消除印刷毛刺。分步加工（半蚀刻） 有时一块PCB上同时存在需锡量较多和需锡量较少的元件，在钢网厚度的 选择上不能兼顾的情况下，采用较厚的钢网，满足较多锡量的元件，而对于需锡量较少的位置采用半蚀刻的方式即在此位置用化学腐蚀的方法局部蚀薄钢网，达到局部减少钢网厚度的目的。目前公司所制钢网还没有这种形式。焊
8、尺寸 应比钢网稍大。它的尺寸决定了钢网开口尺寸和锡膏的印刷量。同时尺寸要大到与锡膏接触表面张力大于锡膏对钢网内壁的粘合力，才能顺利脱模。2.2.4 印刷图案布局 印刷图案尽量居中布局，在印刷受力的情况下，不至于因受力不对称 而出现微偏移。 45角方向可提高QFP的印刷质量，印刷方向上开口距离越大越好印，印 刷效果越好。45 角则印刷的方向对两方向PAD相同，印刷均匀性好。 印刷工艺的调制和管制：3.1 所用辅料是锡膏和钢网模板： 锡膏的储存和使用必须遵循锡膏储存和使用规范，并且要严格做到印刷 使用的锡膏必须回温4小时，以避免水汽的冷凝和保证一定的粘度。对于钢网模板，必须保证清洁，开孔内没有残余
9、锡膏，否则会造成少锡，拉尖，边缘不整等印刷缺失。清洗时严格遵守钢网清洗规范，特别注意不要让酒精清洗液浸润张网用的胶布（胶），多次浸润后，粘胶会松脱，造成钢网张力不够。3 .2另一个需要注意的是印刷环境： 一般温度范围：2027，不同温度有不同的印刷结果。paste不可在29以上印，可能会短路，印刷机和外部环境要严格控制。一般为：25，65RH。3.3 针对我司的全自动印刷机，主要控制的工艺参数有：刮刀的长度，前后刮刀印刷速度，前后刮刀印刷压力，PCB和钢网间的印刷间隙，PCB与钢网的分离速度，钢网的清洁频率，钢网的清洁方式等。整个印刷工艺可细分四个工序：1,夹紧对位；2,填锡；3,刮平；4,释
10、放 ，下面介绍各工序过程及控制点。3.3.1夹紧对位：PCB经过Loader Rail进入印刷机内，首先由两边轨道夹持和底部支撑顶针机械定位，然后光学识别系统对PCB和Stencil进行识别校正，保证钢网的开口和PCB的焊盘准确对位。3.3.1.1 PCB板的夹紧状况： DEK机与MPM的定位夹紧方式有区别。DEK采用压板外加顶针的夹紧方式，而MPM采用内挤，真空吸附外加顶针或垫块的方式。 应随时关注夹紧装置和PCB的夹紧状况，特别是薄板和大跨度的PCB。否则：1）PCB前后左右不平整，在上顶印刷过程中对钢网和刮刀造成损伤，或与钢网贴和不良，造成锡膏渗漏而连锡。2）印刷机照相识别后，上顶印刷过
11、程中PCB位置偏移导至印刷偏位。 3）造成印刷厚度不均匀或偏厚。3.3.1.2 在此过程中的问题常常是偏位： 影响锡膏印刷偏位因素比较多，通常出现偏位的原因有识别点质量差，识别点光度没有调整好、印刷机ACTUATOR磨损而精度降低、控制卡或马达功能不正常（老化、温度高）。1） 识别点质量不良处理方法 识别点质量不良包括PCB识别点质量差和钢网识别点质量差，PCB识别点质量不好出现较多是因为识别点的镀锡层被部分氧化，氧化部分在被设备识别时会在光亮的识别点中间出现部分暗点，当图象处理系统分析识别点中心坐标时就会受到氧化点的影响而将识别点的中心找偏，而引起印刷偏位。出现这种情况现场通常的处理方法是用
12、布沾酒精将氧化层清除掉。 钢网识别点质量差引起偏位是另外一种和识别点相关的偏位现象，出现这种问题的根本原因是我们的识别点涂色的质量不好，在钢网使用过程中被钢网自动清洁机构长期清洁而将涂上的胶水部分损坏，现场的处理方法一般是用色笔将识别点的半刻孔涂黑，然后用透明胶纸将其盖好，这样处理存在一个问题，用透明胶将涂黑识别点盖住，会在PCB和钢网之间产生一个间隙，引起膏过后，如果不用胶纸盖住，钢网清洁机构很快将会将涂黑的识别点损坏。对这一问题的彻底解决方法是要求钢网供应商改进识别点的制作工艺。 3.3.2填锡和刮平：刮刀带动锡膏刮过钢网的图案区，在这一过程中，必须让锡膏滚动和良好的填充，其影响因素与锡膏
13、的粘度，剪切力，颗粒度大小及钢网开口设计有关，这是印刷工艺中品质控制的关键因素之一。 当 锡膏的粘度，颗粒度大小及钢网开口设计已优选定型，印刷效果就与 刮刀硬度、刮刀压力、刮刀速度、印刷间隙、钢网质量、刮刀质量、清洁效果等有关而且这些影响印刷相互关联，综合影响印刷效果。 3.3.2.1刮刀硬度 刮刀硬度对印刷厚度，印刷后的形状的影响是比较大的，反映到我们公司就是钢刮刀和胶刮刀的区别。在相同的印刷压力下，用钢刮刀锡膏厚度会偏高，锡膏厚度的均匀性会比较好。用胶刮刀锡膏厚度会越低（挖掘现象），印刷的厚度也不均匀。3.3.2.2刮刀压力 压力的参数跟刮刀的长短和PCB的长度等有关,压力应适中.压力太低
14、,造成刮不干净,印锡厚度超标准,同时钢网与 PCB可能贴合状况不一致,印锡厚度会不均匀;太大,刮刀与钢网摩擦太大,降低它们的使用寿命. 刮刀压力对印刷厚度的影响是和刮刀硬度有关的，对于硬度较大 的刮刀，刮刀的压力对印刷厚度的影响相对较小，而对与硬度较小的刮刀，由于压力越大刮刀能够挤入网孔程度越大，所以锡膏厚度也就会越低。所以对于钢刮刀调整压力对调整锡膏厚度的贡献是有限的 。一般 以刮刀刮过stencil而网上没有残留的paste则压力合适。强调压力的原因是：如果压力过大，则锡膏会被挤到钢网的底下，容易形成锡球和桥接等。3.3.2.3刮刀速度 刮刀在模板上刮锡膏的速度也是影响锡膏厚度的一个重要因
15、素。一般而言，速度快，给予锡膏的剪切力会越大，在触变特性的作用的情况下，锡膏的流动性会较好，填充较好，但填充时间又会短，同时高速印刷会降低paste粘度 ，会减少焊盘上的paste量，如果paste含固量较小，则印刷后金属量小，焊点会很小，则板子的问题会增多。同时刮刀速度和刮刀压力也存在一定的转换关系，即：降低所以刮刀速度对印刷效果而言是一个综合作用的结果。通常印刷速度低会得到较好的印刷结果，对高速要试验看结果。3.3.2.4印刷间隙 印刷间隙对印刷厚度也有较大的影响，尤其在钢网张力较大，刮刀压力相对不是很大是，钢网与PCB之间印刷间隙的设置能够增加印刷的高度。通常我们都不会用增加间隙来提高锡
16、膏的厚度，一般印刷间隙都设置为0。 钢网上贴胶纸调整钢网的开孔大小或者保护识别点都会影响到PCB和钢网之间的间隙而影响的锡膏的厚度，使粘贴胶纸附近的锡膏厚度偏高。3.3.2.5钢网质量和刮刀质量 由于钢网在刮刀的压力和推力下长期使用将会改变钢网平整度和网的绷网张力，当钢网本身平整度不好，会出现印刷的锡膏厚度一致性比较差。 刮刀在钢网上长期摩擦，会被钢网孔的刃口磨成很多高低不平的小缺口，当出现这种情况以后，刮刀就无法将钢网的锡膏刮干净，而在刮锡膏的方向留下锡膏条纹。有锡膏残留下的焊盘上的锡膏就会厚度偏高。 刮刀上一般有一层光滑耐磨的镍合金.要关注刮刀的磨损情况,如有镀层掉落时应更换刮刀,否则会加
17、速钢网的磨损;应注意刮刀不能长期处于大压力的工作状态.一般处理这种问题方法就是定期的更换不良刮刀。 3.3.2.6 钢网的清洗 由于锡膏使用过程中，锡膏会向钢网孔下渗透，当钢网清洁效果差时，生产一段时间以后就会在钢网下表面钢网开孔周围残留一圈锡膏残留物，这一圈残留物将会在此后的印刷过程中影响锡膏的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡，的厚度，使该开孔对应的锡膏厚度增加，同时易造成连锡。 焊后出现锡渣，锡珠。所以保养的时候加强对钢网清洁机构的保养和状态检查，重点检查钢网清洁架上的塑料清洁刮刀片（为易损件）以及真空吸嘴是否堵塞，确保钢网清洁机构能够正常工作，保证清洁效果。每隔一定时间对
18、钢网进行一次手工清洁。3.3.2.7刮刀角度: 目前不需手工调整刮刀的角度,但应注意异常情况.一般刮刀在运动时 的角度在60-65度.在这种角度下,刮刀与锡膏的接触面积适中,可以产生良好的滚动,同时又能保持对锡膏的流动压力,使其有良好的填充效果.角度太大,滚动压力会不够,角度太小,会造成滚动不好,刮不干净锡膏. 3.3.3 释放 印好的锡膏由钢网口中转移到PCB的焊盘上的过程，良好的释放可以保证得到良好的锡膏外形。通常，钢网越薄，焊盘越大/宽，释放越容易，相反亦然。目前，细间距QFP，BGA的钢网开口锡膏释放的问题正是我们印刷的瓶颈。 锡尖和锡塌陷 产生锡尖和锡塌陷因素比较多，如脱模速度、脱模
19、距离、钢网孔侧壁光洁度、锡膏黏度等。在钢网和锡膏得到控制的情况下， 锡尖和锡塌陷产生的原因通常时因为锡膏脱模不好，特别是在细间距的情况下。 印刷机为了改善锡膏脱模，一般都有脱模速度、脱模距离控制的功能。在细间距情况下，建议脱模速度为：0.1mm/s0.3mm/s,有的机器还有振动功能，以帮助脱模。根据情况，增加脱模距离，保证脱模完成后且与钢网有一段距离后，TABLE才会加速下降。这样才会避免因脱模过快和太早加速下降而形成负真空而产生锡尖和锡塌陷。 良好的锡膏印刷质量需满足的要求： 为保证表面贴片元件焊点的可靠性，焊盘上所漏印的锡膏需满足三点要求：正确的位置、良好的外形、合适的锡量。一）正确的位
20、置：锡膏必需印刷在焊盘内，且不能出现连锡，焊盘外不能有锡膏存在。二）良好的外形：锡膏表面高低差小于一个锡膏的厚度,不能出现拉尖、塌陷、缺锡、多锡等现象。 三）合适的印锡量，锡膏覆盖面积A必需大于钢网开孔面积的90%；锡膏厚度C理论值为（钢网厚度.025)+/-0.025mm，其实际控制范围根据单板检验科的SPC管制图得出。 1.2 细间距/普通间距：依贴片元件的最小引脚间距，将PCBA分成两类：细间距/普通间距。细间距对应贴片元件最小引脚间距小于或等于0.5mm。贴片元件最小引脚间距大于0.5mm为普通间距。对于单引脚器件，钢网开孔宽度小于或等于0.2mm也可归入细间距。 回流炉炉温程序设定操
21、作指导书 一）目的和适用范围： 指导工程师如何设置炉温参数。二）设定原则： 1 锡膏温度曲线的要求如下： 1 ) 预热温度为110C150C,持续时间为120到180秒; 2 ) 183C以上的时间为4080秒;3 ) 最高温度为210225C； 4 ) 升温速度小于2.5C/SEC； 2 元器件的要求 所设温度 必须满足全部贴片器件本身对回流曲线的要求，温度太高对器件造成 潜在的损伤；对继电器、晶振和热敏器件，温度取能满足焊接要求的下限。3 元器件的布局和封装 主要考虑器件封装的形式，对于元件密度高的单板，以及单板上有PLCC或BGA等吸热大且热均性能差的器件，预热时间和温度取上限； 4 P
22、CB的厚度和材质 PCB越厚，均热所需的时间越长；对于特殊材质，须满足其提供的加热条件，主要是其回流时所能承受的最高温度和持续时间限制。5 双面回流工艺方面的考虑 双面回流焊接的板，先生产元器件焊盘和PCB焊盘重合面积之比较小的一面；在比值相似的情况下，优先生产元器件数量少的面；在设定第二面温度时，在回流区，上下温度设定要有1525度差别。6 产能的要求 当链条（网带）的运行速度 是生产 线的瓶颈时，为提高链速，要提高加热器的温度（风速不变）来满足回流焊接的要求。7 设备的因素 加热方式,加热区的长度,废气的排放,进气的流量大小影响回流。8 下限原则 在能满足焊接要求的前提下,为减少温度对元器
23、件及PCB的伤害,温度高低应取下限。 9 测量温度时，基板吸热大的器件及热敏器件应布有测试点,以保证PROFILE的代表性。 一）预热区目的： 使PCB和元器件预热 ，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，升温过快会造成对元器件的伤害，如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。二）保温区 目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60120秒，根据焊料的性质有所差异。三
24、）再流焊区 目的：焊膏中的焊料使金粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊 剂润湿 焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为6090秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区 焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊膏形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。回流焊溫度曲線講解：*理解锡膏的回流过程*怎样设定锡膏回流温度曲线*得益于升温-到-回流的回流温度曲线*群焊的温度曲线 *回流焊接工艺的经典PCB温度曲线 理解锡膏的回流过程：回流分为五个阶段：1 升温区（预热区）
25、： 首先，用于达到所需粘度和丝印性能当锡膏至于一个加热的环境中，锡膏的溶剂开始蒸发，温度上升必需慢(大约每秒3 C)，以限制沸腾和飞溅，防止形成小锡珠，还有，一些元件对内部应力比较敏感，如果元件外部温度上升太快，会造成断裂。 2 恒温区：助焊剂活跃，化学清洗行动开始，水溶性助焊剂和免洗型助焊剂都会发生同样的清洗行动，只不过温度稍微不同。将金属氧化物和某些污染从即将结合的金属和焊锡颗粒上清除。好的冶金学上的锡焊点要求“清洁”的表面。3 回流区 ：当温度继续上升，焊锡颗粒首先单独熔化，并开始液化和表面吸锡的“灯草”过程。这样在所有可能的表面上覆盖，并开始形成锡焊点。4 波峰区 （属于回流区）：这个
26、阶段最为重要，当单个的焊锡颗粒全部熔化后，结合一起形成液态锡，这时表面张力作用开始形成焊脚表面，如果元件引脚与PCB焊盘的间隙超过4mil，则极可能由于表面张力使引脚和焊盘分开，即造成锡点开路。 5 冷却区 ： 冷却阶段，如果冷却快，锡点强度会稍微大一点，但不可以太快而引起元件内部的温度应力。 回流焊接要求总结：重要的是有充分的缓慢加热来安全地蒸发溶剂，防止锡珠形成和限制由于温度膨胀引起的元件内部应力，造成断裂痕可靠性问题。其次，助焊剂活跃阶段必须有适当的时间和温度，允许清洁阶段在焊锡颗粒刚刚开始熔化时完成。时间温度曲线中焊锡熔化的阶段是最重要的，必须充分地让焊锡颗粒完全熔化，液化形成冶金焊接
27、，剩余溶剂和助焊剂残余的蒸发，形成焊脚表面。此阶段如果太热或太长，可能对元件和PCB造成伤害。锡膏回流温度曲线的设定，最好是根据锡膏供应商提供的数据进行，同时把握元件内部温度应力变化原则，即加热温升速度小于每秒3 C，和冷却温降速度小于5 C。怎样设定锡膏回流温度曲线：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。1 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25C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
28、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2533%。 2 活性区，有时叫做干燥或浸湿区，这个区一般占加热通道的3350%，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120150C。3 回流区，有时叫做峰值区或最后升温区。这个区的作用是将PCB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205230C，这个
29、区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒25C，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。 4 冷却区 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。传送带速度的设定：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34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.
30、5 英尺 = 每分钟 18 英寸。 各温区温度设定：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。典型PCB回流区间温度设定 ：下列数值分别为：区间-区间设定温度-区间未PCB板实际温度（预热区-210C-140C ）；（ 活性区-177C-150C ）；（回流区-250C-210C）图形曲线的形状必须和所希望的相比较，如果形状不协调，则同下面的图形进行比较。选择与实际图形形状最相协调的曲线。 根据实际曲
31、线与标准曲线相比较，进而修改更温区温度最接近理想曲线。得益于升温-到-回流（RTS）的回流温度曲线 许多旧式的炉倾向于以不同速率来加热一个装配上的不同零件，取决于回流焊接的零件和线路板层的颜色和质地。一个装配上的某些区域可以达到比其它区域高得多的温度，这个温度变化叫做装配的D T。如果D T大，装配的有些区域可能吸收过多热量，而另一些区域则热量不够。这可能引起许多焊接缺陷，包括焊锡球、不熔湿、损坏元件、空洞和烧焦的残留物。为什么和什么时候保温保温区的唯一目的是减少或消除大的D T。保温应该在装配达到焊锡回流温度之前，把装配上所有零件的温度达到均衡，使得所有的零件同时回流。由于保温区是没有必要的
32、，因此温度曲线可以改成线性的升温-到-回流(RTS)的回流温度曲线。使用 RTS温度曲线一般都会改善湿润应该注意到，保温区一般是不需要用来激化锡膏中的助焊剂化学成分。这是工业中的一个普遍的错误概念，应予纠正。当使用线性的RTS温度曲线时，大多数锡膏的化学成分都显示充分的湿润活性。事实上， 。升温-保温-回流升温-保温-回流(RSS)温度曲线可用于RMA或免洗化学成分，但一般不推荐用于水溶化学成分，因为RSS保温区可能过早地破坏锡膏活性剂，造成不充分的湿润。使用RSS温度曲线的唯一目的是消除或减少D T。RSS温度曲线开始以一个陡坡温升，在90秒的目标时间内大约150 C，最大速率可达23 C。
33、随后，在150170 C之间，将装配板保温90秒钟；装配板在保温区结束时应该达到温度均衡。保温区之后，装配板进入回流区，在183 C以上回流时间为60( 15)秒钟。整个温度曲线应该从45 C到峰值温度215( 5) C持续3.54分钟。冷却速率应控制在每秒4 C。一般，较快的冷却速率可得到较细的颗粒结构和较高强度与较亮的焊接点。可是，超过每秒4 C会造成温度冲击。升温-到-回流 RTS温度曲线可用于任何化学成分或合金，为水溶锡膏和难于焊接的合金与零件所首选。 RTS温度曲线比RSS有几个优点。RTS一般得到更光亮的焊点，可焊性问题很少，因为在RTS温度曲线下回流的锡膏在预热阶段保持住其助焊剂
34、载体。这也将更好地提高湿润性，因此，RTS应该用于难于湿润的合金和零件。因为RTS曲线的升温速率是如此受控的，所以很少机会造成焊接缺陷或温度冲击。另外，RTS曲线更经济，因为减少了炉前半部分的加热能量。此外，排除RTS的故障相对比较简单，有排除RSS曲线故障经验的操作员应该没有困难来调节RTS曲线，以达到优化的温度曲线效果。设定RTS温度曲线RTS曲线简单地说就是一条从室温到回流峰值温度的温度渐升曲线，RTS曲线温升区其作用是装配的预热区，这里助焊剂被激化，挥发物被挥发，装配准备回流，并防止温度冲击。RTS曲线典型的升温速率为每秒0.61.8 C。升温的最初90秒钟应该尽可能保持线性。RTS曲
35、线的升温基本原则是，曲线的三分之二在150 C以下。在这个温度后，大多数锡膏内的活性系统开始很快失效。因此，保持曲线的前段冷一些将活性剂保持时间长一些，其结果是良好的湿润和光亮的焊接点。RTS曲线回流区是装配达到焊锡回流温度的阶段。在达到150 C之后，峰值温度应尽快地达到，峰值温度应控制在215( 5) C，液化居留时间为60( 15)秒钟。液化之上的这个时间将减少助焊剂受夹和空洞，增加拉伸强度。和RSS一样，RTS曲线长度也应该是从室温到峰值温度最大3.54分钟，冷却速率控制在每秒4 C。排除RTS曲线的故障 排除RSS和RTS曲线的故障，原则是相同的：按需要，调节温度和曲线温度的时间，以
36、达到优化的结果。时常，这要求试验和出错，略增加或减少温度，观察结果。以下是使用RTS曲线遇见的普遍回流问题，以及解决办法。焊锡球许多细小的焊锡球镶陷在回流后助焊剂残留的周边上。在RTS曲线上，这个通常是升温速率太慢的结果，由于助焊剂载体在回流之前烧完，发生金属氧化。这个问题一般可通过曲线温升速率略微提高达到解决。焊锡球也可能是温升速率太快的结果，但是，这对RTS曲线不大可能，因为其相对较慢、较平稳的温升。焊锡珠经常与焊锡球混淆，焊锡珠是一颗或一些大的焊锡球，通常落在片状电容和电阻周围。虽然这常常是丝印时锡膏过量堆积的结果，但有时可以调节温度曲线解决。和焊锡球一样，在RTS曲线上产生的焊锡珠通常
37、是升温速率太慢的结果。这种情况下，慢的升温速率引起毛细管作用，将未回流的锡膏从焊锡堆积处吸到元件下面。回流期间，这些锡膏形成锡珠，由于焊锡表面张力将元件拉向机板，而被挤出到元件边。和焊锡球一样，焊锡珠的解决办法也是提高升温速率，直到问题解决。熔湿性差熔湿性差经常是时间与温度比率的结果。锡膏内的活性剂由有机酸组成，随时间和温度而退化。如果曲线太长，焊接点的熔湿可能受损害。因为使用RTS曲线，锡膏活性剂通常维持时间较长，因此熔湿性差比RSS较不易发生。如果RTS还出现熔湿性差，应采取步骤以保证曲线的前面三分之二发生在150 C之下。这将延长锡膏活性剂的寿命，结果改善熔湿性。焊锡不足焊锡不足通常是不
38、均匀加热或过快加热的结果，使得元件引脚太热，焊锡吸上引脚。回流后引脚看到去锡变厚，焊盘上将出现少锡。减低加热速率或保证装配的均匀受热将有助于防止该缺陷。墓碑墓碑通常是不相等的熔湿力的结果，使得回流后元件在一端上站起来。一般，加热越慢，板越平稳，越少发生。降低装配通过183 C的温升速率将有助于校正这个缺陷。空洞空洞是锡点的X光或截面检查通常所发现的缺陷。空洞是锡点内的微小“气泡” ，可能是被夹住的空气或助焊剂。空洞一般由三个曲线错误所引起：不够峰值温度；回流时间不够；升温阶段温度过高。由于RTS曲线升温速率是严密控制的，空洞通常是第一或第二个错误的结果，造成没挥发的助焊剂被夹住在锡点内。这种情
39、况下，为了避免空洞的产生，应在空洞发生的点测量温度曲线，适当调整直到问题解决。无光泽、颗粒状焊点一个相对普遍的回流焊缺陷是无光泽、颗粒状焊点。这个缺陷可能只是美观上的，但也可能是不牢固焊点的征兆。在RTS曲线内改正这个缺陷，应该将回流前两个区的温度减少5 C；峰值温度提高5 C。如果这样还不行，那么，应继续这样调节温度直到达到希望的结果。这些调节将延长锡膏活性剂寿命，减少锡膏的氧化暴露，改善熔湿能力。烧焦的残留物 烧焦的残留物，虽然不一定是功能缺陷，但可能在使用RTS温度曲线时遇见。为了纠正该缺陷，回流区的时间和温度要减少，通常5 C。结论RTS温度曲线不是适于每一个回流焊接问题的万灵药，也不
40、能用于所有的炉或所有的装配。可是，采用RTS温度曲线可以减少能源成本、增加效率、减少焊接缺陷、改善熔湿性能和简化回流工序。这并不是说RSS温度曲线已变得过时，或者RTS曲线不能用于旧式的炉。无论如何，工程师应该知道还有更好的回流温度曲线可以利用。注：所有温度曲线都是使用Sn63/Pb37合金，183 C的共晶熔点。群焊的温度曲线 作温度曲线是一个很好的直观化方法，保持对回流焊接或波峰焊接工艺过程的跟踪。通过绘制当印刷电路装配(PCA)穿过炉子时的时间温度曲线，可以计算在任何给定时间所吸收的热量。只有当所有涉及的零件在正确的时间暴露给正确的热量时，才可以使群焊达到完善。这不是一个容易达到的目标，
41、因为零件经常有不同的热容量，并在不同的时间达到所希望的温度。经常我们看到在一个PCA上不只一种大小的焊点，同一个温度曲线要熔化不同数量的焊锡。需要考虑PCA的定位与方向、热源位置与设备内均匀的空气循环，以给焊接点输送正确的热量。许多人从经验中了解到，大型元件底部与PCA其它位置的温度差别是不容忽视的。为什么得到正确的热量是如此重要呢？当焊接点不得到足够的热量，助焊剂可能不完全激化，焊接合金可能未完全熔化。在最终产品检查中，可能观察到冷焊点(cold solder)、元件竖立(tomb-stoning)、不湿润(non-wetting)、锡球/飞溅(solder ball/splash)等结果。
42、另一方面，如果吸收太多热量，元件或板可能被损坏。最终结果可能是元件爆裂或PCB翘曲，同时不能经受对长期的产品可靠性的影响。对于波峰焊接，装配已经部分地安装了回流焊接的表面贴装元件。已回流的焊接点可能回到一个液化阶段，降低固态焊点的位置精度。除了热的数量之外，加热时间也是重要的。PCA温度必须以预先决定的速率从室温提高到液化温度，而不能给装配带来严重的温度冲击。这个预热，或升温阶段也将在助焊剂完全被激化之前让其中的溶剂蒸发。重要的是要保证，装配上的所有零件在上升到焊接合金液化温度之前，以最大的预热温度达到温度平衡。这个预热有时叫作“驻留时间”或“保温时间”。对于蒸发锡膏内的挥发性成分和激化助焊剂
43、是重要的。在达到液化温度之后，装配应该有足够的时间停留在该温度之上，以保证装配的所有区域都达到液化温度，适当地形成焊接点。如果在装配中有表面贴装胶要固化，固化时间和温度必须与焊接温度曲线协调。在焊接点形成之后，装配必须从液化温度冷却超过150C到室温。同样，这必须一预先确定的速度来完成，以避免温度冲击。稳定的降温将给足够的时间让熔化的焊锡固化。这也将避免由于元件与PCB之间的温度膨胀系数(CTE)不同所产生的力对新形成的焊接点损坏。温度曲回流焊接工艺的经典PCB线 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
44、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。回流工艺 在回流工艺过程中，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。为了检验回流焊接工艺过程，人们使用一个作温度曲线的设备来确定工艺设定。温度曲线是每个传感器在经过加热过程时的时间与温度的可视数据集合。通过观察
45、这条曲线，你可以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，以优化回流工艺过程。 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24C范围内，以防止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
46、 - 对于共晶焊锡为183C，保温时间在3090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) 激化装配上的助焊剂。在保温温度，激化的助焊剂开始清除焊盘与引脚的氧化物的过程，留下焊锡可以附着的清洁表面。向回流形成峰值温度是另一个转变，在此期间，装配的温度上升到焊锡熔点之上，锡膏变成液态。一旦锡膏在熔点之上，装配进入回流区，通常叫做液态以上时间(TAL, time above liquidous)。回流区时炉子内的关键阶段，因为装配上的温度梯度必须最小，TAL必须保持在锡膏制造商所规定的参数之内。产品的峰值温度也是在这个阶段达
47、到的 - 装配达到炉内的最高温度。必须小心的是，不要超过板上任何温度敏感元件的最高温度和加热速率。例如，一个典型的钽电容具有的最高温度为230C。理想地，装配上所有的点应该同时、同速率达到相同的峰值温度，以保证所有零件在炉内经历相同的环境。在回流区之后，产品冷却，固化焊点，将装配为后面的工序准备。控制冷却速度也是关键的，冷却太快可能损坏装配，冷却太慢将增加TAL，可能造成脆弱的焊点。 在回流焊接工艺中使用两种常见类型的温度曲线，它们通常叫做保温型(soak)和帐篷型(tent)温度曲线。在保温型曲线中，如前面所讲到的，装配在一段时间内经历相同的温度。帐篷型温度曲线是一个连续的温度上升，从装配进入炉子开始，直到装配达到所希望的峰值温度。 所希望的温度曲线将基于装配制造中使用的锡膏类型而不同。取决于锡膏化学组成，制造商将建议最佳的温度曲线，以达到最高的性能。温度曲线的信息可以通过联系锡膏制造商得到。最常见的配方类型包括水溶性(OA)、松香适度激化型(RMA, rosin mildly activated)和免洗型(no-clean)锡膏。 经典的PCB温度曲线系统元件 一个经典的PCB温度曲线系统由以下元件组成：数据收集曲线仪，它从炉子中间经过，从PCB收集温度信息。热电偶，它附着在PCB上的关键元件，然后连接到随行的曲线仪上。隔热保护，它保护曲线仪被炉子加热。软件程序