PCB線路板回焊之原理與管理（二）回焊曲線的分類

一般而言，曲線可概分為(1)有鞍的RSS型(2)無鞍的L型(RTS型Rampto Spike)(3)長(zhǎng)鞍型(LSP型Low Long Spike)現(xiàn)說明于后：

 

(1)有鞍型：

從室溫起步以1—1.5℃／sec的速率，將行走中的板子升溫到110—150℃的鞍首部。然后再以緩升或恒溫方式，在60一90秒內(nèi)拉高到1 5 0—1 7 0℃的鞍尾部，本段主要功用是讓PCB線路板與元件吸足熱量，在內(nèi)外均溫下以便飆升峰溫。此Profi1e之峰溫約240±5℃，TA L(熔點(diǎn)以上之歷時(shí))約50-80秒，冶卻速率3—4℃／sec，總共歷時(shí)3-4分鐘。

 

 

 

(2)無鞍型：

全程採直線性升溫，其速率控制在0.8-0.9℃／sec之間，一路提升到峰溫240±5℃。此L型曲線以直線式或稍呈下凹為宜，不可出現(xiàn)隆起狀態(tài)，以免板面過熱造成厚板之表層起泡。且此升溫線的2/3長(zhǎng)度處不宜超過150℃，其馀參數(shù)同上。

 

 

 

（3)、長(zhǎng)鞍型：

當(dāng)PCB線路板須焊裝多顆BGA時(shí)，為了減少球腳中之空洞（Voiding)，及供應(yīng)腹底內(nèi)球充份熱量之考慮，可將有鞍型之鞍部再予平緩延長(zhǎng)，以趕走內(nèi)球錫膏中的揮發(fā)份。其做法是以1.25℃／sec的升溫速率起步，到達(dá)120℃的初鞍時(shí)，即以120-180秒的耗時(shí)平緩走到末鞍，然后才往峰溫飆升，其他參數(shù)也與上述者相同。

 

   

 

二、移動(dòng)式測(cè)灄儀（Profiler)之品質(zhì)與手法

此種必備的測(cè)溫儀可牽引出的熱偶數(shù)目不等〈4條到36條），其品牌與價(jià)格之差異也很大（NT.10萬到30萬）。良好測(cè)溫儀之紀(jì)錄器可記下的數(shù)據(jù)應(yīng)包括：起步段之升溫速率、 PCB板面溫差、吸熱段之耗時(shí)、峰溫前之飆升速率、峰溫讀値、熔融錫膏之液態(tài)歷時(shí)(TAL)，以及最后歷程之冷卻速率等重要參數(shù)。

 

 

 

為了要達(dá)成使命起見，測(cè)溫儀主機(jī)盒與內(nèi)部電池都必須能夠耐熱，外形要夠扁平而不致被爐口所卡住，熱偶線本身的感熱誤差不可超過±1℃ ，測(cè)溫取樣頻率不宜超過1次/秒，記憶量也要夠大，輸出資料還要具有統(tǒng)計(jì)管制（SPC）的能力，軟體的升級(jí)亦應(yīng)簡(jiǎn)單容易。

 

PCBA加工

 

通常較大PCB線路板子的回焊中，其領(lǐng)先進(jìn)入的前緣，當(dāng)然比起中間或后緣要提早升溫及提早冷卻。且四角或板邊的吸熱與升溫，都要比中央來得更快更高，故所貼著的熱偶線中至少應(yīng)包括此二區(qū)域在內(nèi)。而且大零件之本體也會(huì)吸熱，致使其引腳升溫也較小型被動(dòng)元件來得慢一些。甚至大號(hào)BGA腹底之熱量更是不易深入， 此時(shí)須將腹底之PCB另行鉆孔，并自板子正面先焊妥自底面穿出的感溫線，再于貼焊BGA時(shí)量測(cè)其死角處之溫度。某些對(duì)強(qiáng)熱敏感的元件，其附近也應(yīng)刻意貼著熱偶線，作為回焊曲線取決的首要條件。

 

 

 

為了避免熱敏元件與高層數(shù)厚板遭到強(qiáng)熱之傷害起見，還須利用測(cè)溫儀找出組裝板上的"最熱點(diǎn)"與"最冷點(diǎn)"。其做法是另採印妥錫膏的試焊板，先以高速通過回焊爐（如2m/min〉，之后觀察板邊小型被動(dòng)元件（如電容器）的雙墊是否已焊妥？未妥者則再次降速（如1.5m/min)試焊，一直要找到第一個(gè)熔焊點(diǎn)出現(xiàn)為止，那就是全板的最熱點(diǎn)。然后繼續(xù)降速〈即增加熱量）直到大號(hào)元件最后之焊點(diǎn)也完成時(shí)，那就是全板的最冷點(diǎn)。于是在既定的Spike溫度下（如240℃） ，將可試走找出組裝板的正確輸送速度來。此刻其錫膏之液態(tài)歷時(shí)TAL也可測(cè)得。如此一來熱敏元件與高層數(shù)厚板等體質(zhì)不強(qiáng)者方得以安全，方不致在回焊強(qiáng)熱中遭到燙傷或表面爆板的災(zāi)情。

三、鞍部的吸熱管理

根據(jù)各種品牌焊膏SAC305或SAC3807的規(guī)格，鞍部吸熱時(shí)間在60-120秒之間變化，溫度從前鞍座的110-130緩慢上升到后鞍座的165-190。其中PCB是一個(gè)很厚的多層板(尤其是高層的厚板)，承載的元器件很重很龐大，即使BGA不是在少數(shù)地方，其4-6段的緩慢上升和吸熱也會(huì)非常關(guān)鍵。需要讓厚板和零件的內(nèi)外全部吸收全部熱量，然后在峰值溫度的強(qiáng)烈熱量下迅速上升，以免內(nèi)外溫差過大造成厚板或零件爆裂。此時(shí)，輪廓必須是鞍部或邊緣類型的回流曲線。

但如果是小板、薄板或單板或雙板，其所攜帶的元件多為小型者，在內(nèi)外溫差較小的情況下，為了爭(zhēng)取產(chǎn)量和速度，吸熱段可以采用縮短時(shí)間，快速升溫<1/秒以上的方法。此時(shí)，鞍部將消失，當(dāng)它沿著道路上升時(shí)，它將呈現(xiàn)像屋頂一樣的L形輪廓。但是這時(shí)候回流焊爐本身的質(zhì)量會(huì)有很大的影響，各段的傳熱效率一定要高效均勻。當(dāng)板進(jìn)入瞬間失溫時(shí)，其快速準(zhǔn)確的補(bǔ)償能力必須快，以免造成過大的區(qū)域落差(局部板面不應(yīng)超過4)。

上述鞍部明顯的曲線，TAL時(shí)間較長(zhǎng)(約120秒)，而鞍部L  型者不明顯的TAL時(shí)間較短(約60秒)。無鉛重要規(guī)范，是對(duì)濕度敏感的封裝元器件的測(cè)試文件；故意讓密封前期通過吸濕，后期再通過回流焊測(cè)試，看密封能否經(jīng)受住吸濕和高熱的折磨。本020C中的圖5-1是觀察密封是否會(huì)破裂的測(cè)試曲線。這個(gè)圖的外面是一條波動(dòng)平滑時(shí)間長(zhǎng)的曲線，就是Profile無鉛大塊檢測(cè)；有小塊鉛的試驗(yàn)曲線是中心波動(dòng)大、時(shí)間短的曲線。很多人誤把這條特殊的測(cè)試曲線用于量產(chǎn)，難免產(chǎn)生被冠之嫌。

四.焊膏與曲線的協(xié)調(diào)

焊膏配方一般90%為粉末(小球)金屬焊料，10%為有機(jī)輔料。除少量支撐金屬(如銻、銦、鍺等)外。)，即使主要成分完全相同(如SAC305)，錫顆粒的流動(dòng)性和愈合性也有很大不同，大小和數(shù)量比例不同。

至于有機(jī)輔料，就更有余地了，品牌品質(zhì)的差異大部分來自于此。有機(jī)物包含助熔劑、活化劑、粘合劑、抗流掛劑、溶劑等。有了金屬球，必要的印刷適性、杰克時(shí)間、抗塌陷性、粘度值、免洗絕緣質(zhì)量(s-功r或水溶液電阻率等)。)，錫的分散和錫的應(yīng)用等。對(duì)于建筑可以顯示。所以各種商用焊膏在其目錄中都會(huì)強(qiáng)調(diào)在各個(gè)加熱階段能夠耐熱且不變質(zhì)的溫度范圍；以及形成焊點(diǎn)后的各種質(zhì)量特性。

至于熔融焊膏的液態(tài)時(shí)間(TAL)的長(zhǎng)短，也與待焊板表面處理的類型和厚度有關(guān)。一般來說，板中常用的TAL應(yīng)該是60-100秒，以減少待焊接板的痛苦和高熱引起的焊劑，但仍然需要完成焊膏的愈合，達(dá)到良好的tin或IMC。TAL太長(zhǎng)，當(dāng)然會(huì)傷到零件和板材，甚至焊劑也會(huì)被炭化。但太短的TAL會(huì)明顯帶來焊接、吃錫不良或焊膏愈合不充分，導(dǎo)致顆粒外觀的喪失。對(duì)于熱敏性強(qiáng)的待焊板材，似乎可以從最短的TAL開始試焊，在不改變各段熱風(fēng)的情況下，采用方便的運(yùn)行速度微調(diào)，可以找到最合適的焊接條件。