使用正确的回流焊温度曲线，可以使 PCB 焊点牢固可靠。良好的温度控制有助于避免常见的焊接问题。正确设置温度曲线可以降低风险。
电子产品中约 30% 的焊接问题是由于温度曲线错误或材料不良造成的。
本文分享了一些简单的技巧，帮助您保持牢固可靠的焊接连接。
要点
- 选择正确的回流焊温度曲线，以获得牢固的焊点。
- 观察回流焊的加热和冷却速度，以降低应力并防止问题发生。
- 经常检查回流焊，以保持合适的温度并避免错误。
- 使用适合您的 PCB 和焊膏的温度曲线，以获得最佳效果。
- 密切关注回流焊中的每个温度区，以获得更好的焊料并减少问题。
对焊料质量的影响
温度曲线的重要性
设置正确的回流焊温度曲线有助于获得良好的焊点。温度曲线可以防止常见问题，并使电子产品更好地工作。您必须观察温度上升的速度、保温时间的长短以及电路板冷却的速度。这种谨慎的方法可以均匀地加热 PCB 并降低热应力。
- 为了获得牢固的焊点，需要进行温度曲线分析。
- 使用正确的温度曲线可以避免焊接问题。
- 良好的温度控制使电子设备更加可靠。
- 控制升温、保温和冷却可以使加热均匀。
- 热应力越小，损坏的部件就越少。
如果回流焊的温度曲线过高或过低，可能会出现很多问题。下表列出了常见的焊接缺陷、其成因以及解决方法：
| 焊接缺陷 | 原因 | 建议的措施 |
|---|---|---|
| 破裂的SMD电容器 | 加热速率设置过高；水分在组件内部膨胀 | 存放在潮湿柜中，预烘烤，降低升温速度 |
| 热元件损坏 | 回流期间温度曲线不正确 | 验证液相线以上的峰值温度和时间 |
| SMD 周围的焊球 | 加热速度太高；助焊剂飞溅 | 将加热速率降低至不超过 2ºC/秒 |
| 抓取 | 预热和保温期间热量过高；助焊剂耗尽 | 减少预热和浸泡的时间/温度 |
| Head-in-Pillow (HIP) | 预热和浸泡期间过热；连接处氧化 | 减少时间/温度，使用氮气或活性更高的焊膏 |
| 低回流温度 | 回流焊温度不足 | 增加回流阶段的温度和/或时间 |
| 焊点破裂 | 可焊性差、焊锡膏质量差、冷却速度不正确 | 检查可焊性、焊膏质量，并将配置文件与数据表匹配 |
| 焊料润湿不足 | 污染、糊剂质量差、轮廓不良 | 验证 PCB/元件状况、粘贴和轮廓 |
| 无金属间化合物形成 | 可焊性差、焊膏不良、曲线错误、材料不兼容 | 检查可焊性、焊膏质量、将配置文件与数据表匹配 |
提示：务必根据 PCB 和焊膏设置回流焊的温度曲线。此步骤可帮助您避免大多数焊接问题。
焊点的可靠性
您希望焊点能够长时间保持牢固。回流焊的温度曲线会影响每个焊点的强度和可靠性。使用错误的曲线会导致热循环问题。这些问题会使焊点变弱并缩短其寿命。当材料以不同的速度膨胀时，就会产生热应力。这会导致裂纹和故障。
- 温度曲线设置不当会导致热循环问题。
- 如果曲线与材料不匹配，热应力和应变就会增加。
- 金属间化合物和焊料的变化会削弱焊点。
- 如果不控制温度曲线，故障率会上升。
“这项研究着眼于焊点如何随时间推移保持牢固。错误的回流曲线会造成损坏并降低焊点的可靠性。”
您需要为每块 PCB 设置温度曲线。层数、铜厚度和元件布局都会影响热量的传递方式。如果在制作大量电路板之前没有检查热曲线，则可能会出现冷焊点，尤其是在 BGA 元件下方。您可以通过检查热导率、元件类型和布局密度来避免生产损失。
下表显示了回流焊中每个温区如何帮助形成牢固的焊点：
| 温区 | 功能 |
|---|---|
| 预热区 | 缓慢升高温度以阻止热冲击；最佳速率为每秒 1-3°C。 |
| 均温区 | 保持温度稳定以激活助焊剂并使整个板的温度均匀。 |
| 焊接区 | 达到峰值温度（235°C-250°C）以熔化焊膏并形成牢固的粘合。 |
| 冷却区 | 快速降低温度以硬化焊点；控制冷却速度为每秒 2-4°C。 |
注意：在批量生产前，请检查回流焊的温度曲线，以确保焊点更可靠。
回流焊炉温区
了解每个炉温区，可以使焊点更稳定。每个温区都发挥着重要作用。如果回流焊温度曲线设置错误，可能会出现氧化或空洞等问题。有时，焊点也可能不完整。您需要根据 PCB 和焊膏调整温度曲线。
预热区
预热区是第一步。该区域会缓慢预热 PCB，有助于防止热冲击并使助焊剂开始发挥作用。如果加热速度过快，助焊剂溶剂会过快流失，导致焊料无法很好地粘附，您可能会看到焊点不均匀。
下表显示了无铅焊料的最佳预热温度和时间：
| 焊接类型 | 预热温度范围 | 预热时间 |
|---|---|---|
| 无铅 | 150°C 至 190°C | 60至120秒 |
| 含铅 | N/A | N/A |
- 以每秒 1°C 至 3°C 的速度加热。
- 预热时间保持在 60 至 120 秒之间。
- 让助焊剂发挥作用并去除水分。
提示：如果加热速度过快，助焊剂会流失，导致焊点不良。
均温区
接下来是均温区。该区域负责保持稳定的热量。助焊剂完成工作并清洁金属。整个PCB都会受到相同的热量。如果您跳过此步骤或设置错误，可能会出现焊球或飞溅。
下表显示了无铅焊料的保温温度：
| 焊接类型 | 预热温度范围 |
|---|---|
| 无铅 | 150±10°C |
| 含铅 | N/A |
- 将温度保持在 150°C 至 180°C，并持续 60 至 120 秒。
- 去除焊膏中的水分和其他杂质。
- 避免焊锡球和飞溅等问题。
注意：如果保温区设置不正确，可能会出现空洞或润湿性不良。您需要调整保温时间和温度，以确保助焊剂有效并清洁金属。
焊接区
焊接区位于浸泡之后。在这里，焊料熔化并形成牢固的焊点。您必须达到合适的最高温度并保持一小段时间。如果温度太低，焊点会冷却。如果温度太高或时间太长，焊点会变脆，零件可能会断裂。
下表显示了含铅和无铅焊料的最佳最高温度：
| 焊接类型 | 熔点（°C） | 建议峰值温度（°C） | 温度过高的后果 |
|---|---|---|---|
| 铅基 (Sn63/Pb37) | ~183 | 205–220 | 金属间化合物过多、接头脆、过热 |
| 无铅 (SAC305) | ~217–221 | 235–250 | 零件损坏、金属间化合物过多、分层 |
- 将温度保持在熔点以上（217-245°C），并持续 30 至 90 秒。
- 形成金属间化合物层并完成焊点。
- 请勿在熔点以上停留太久，否则可能会损坏部件。
警告：温度过低会导致润湿性不良。温度过高或停留时间过长会导致焊点脆化，并可能导致部件过热。
冷却区
冷却区位于最后。该区域使焊点硬化。必须以合适的速度冷却，以防止出现裂纹和翘曲。冷却过快会导致热冲击。冷却过慢会导致焊点变脆。
下表显示了最佳冷却速度：
| 冷却速率 | 对焊点的影响 |
|---|---|
| 2–4 °C/s | 阻止问题的最佳速度 |
| 过快 | 可能引起热冲击 |
| 过慢 | 使关节变脆 |
- 以每秒 2°C 至 4°C 的速度冷却。
- 防止热冲击并保护部件。
- 确保焊点以正确的方式硬化。
提示：回流焊后良好的冷却至关重要。保持冷却系统良好运转，可以防止出现裂纹、分层和额外工作。
您需要将回流焊温度曲线与您的 PCB 和焊膏相匹配。不同的电路板和焊膏需要不同的设置。通过检查和更改每个区域，您可以获得更好的焊料并减少问题。
常见焊接缺陷
冷焊点
冷焊点看起来暗淡粗糙，受力时容易断裂。如果加热不足，焊料无法完全熔化，这会导致焊点脆弱。预热区或均热区加热缓慢会导致冷焊点。即使温度小幅下降，例如 5°C，也可能造成严重后果。
- 加热不足会导致冷焊点。
- 温度过低或加热时间过短会导致焊料无法熔化。
- 高温会损坏零件，因此控制温度至关重要。
- 经常校准设备以保持合适的温度。
提示：开始焊接前，请检查回流焊的温度曲线。良好的温度控制有助于焊料流动，并形成牢固的焊点。
焊锡球
焊锡球是指在零件附近形成微小的焊锡球。如果加热速度过快或温度不均匀，就会发生这种情况。快速加热会使焊膏中残留异物。如果预热时间过短或温度过低，焊锡可能无法牢固粘附。
| 温度曲线误差 | 描述 |
|---|---|
| 回流焊温度曲线不合适 | 预热时间不够或温度过低会阻止焊料连接，从而导致结球。 |
- 快速加热会导致受热不均，并可能导致 PCB 弯曲。
- 溶剂会迅速挥发，形成焊球。
- 锡膏中的残留物也会导致焊球形成。
注意：控制加热速度以防止焊球形成。即使是微小的温度变化也会导致更多缺陷。
桥接
当焊料连接了不应接触的焊盘时，就会发生桥接。焊料会扩散并连接两个点。加热不均匀和顶部温度过高会导致桥接。如果一个焊盘加热速度较快，焊料就会移动并形成桥接。快速变化或加热不均匀会破坏表面张力，导致焊料扩散过度。
| 问题类型 | 描述 |
|---|---|
| 不对称加热 | 焊盘上的焊膏熔化的时间不同，因此焊料会移动。 |
| 高峰值温度 | 无铅焊料的温度超过 245°C 会使其变得太稀，从而造成桥接。 |
- 不均匀的加热会破坏表面张力，导致焊料扩散。
- 高温会使焊料流动性过强。
- 使用良好的模板设计，并尝试氮气回流焊，以帮助防止桥接。
立碑现象
立碑现象是指小部件的一端翘起，使其直立。这种情况是由于焊盘加热速度不同造成的。如果一个焊盘先熔化焊料，就会把部件拉起来。预热区的快速加热会使情况恶化。您可以通过缓慢加热并将温度保持在熔点附近更长时间来防止立碑现象。
- 不同的焊盘温度会导致部件翘起。
- 热量不均匀会改变润湿力。
- 谨慎预热有助于防止立碑现象。
警告：焊盘之间即使温度相差 5°C 也会导致立碑现象。保持加热均匀。
空洞
空洞是指焊点内部形成空洞。这些薄弱点会降低连接强度。加热不均匀或保温时间不当会导致焊料中积聚气体。如果不控制温度，就会出现更多空洞。微小的温度变化会导致更多缺陷。
- 保温区温度不均匀会导致气体积聚。
- 热量不均匀会造成空洞。
- 调整保温时间和温度以获得更好的焊点。
提示：注意温度曲线。即使是微小的变化也会影响焊锡质量。
温度曲线优化
设置与校准
正确设置回流焊炉可获得良好的效果。首先，每周或在完成大量工作后清洁回流焊。这可以清除助焊剂并保护电路板的安全。经常检查加热部件，确保受热均匀。每月校准一次传感器，以确保读数准确。检查传送带系统，以免电路板受损。良好的气流至关重要，因此请注意排气和通风口。
以下是一个简单的回流焊炉设置和校准清单：
- 以每秒 1-3°C 的速度缓慢升温。
- 保持保温区温度稳定，确保均匀受热，覆盖半个回流焊炉。
- 将回流焊区温度达到最高，并使电路板保持在回流焊温度以上 45-90 秒。
- 将冷却区温度控制在每秒 4°C 左右。
提示：如果您生产大量电路板，请每周检查一次回流焊温度曲线。对于小型电路板，请每月检查一次或在进行重大变更后检查一次。
PCB 和焊膏注意事项
您需要根据 PCB 和焊膏调整烤箱设置。不同类型的焊料需要不同的最高温度。无铅焊料的最佳工作温度为 235-250°C。含铅焊料的最佳工作温度为 10-230°C。焊膏中的助焊剂在 100°C 左右开始起作用。尽量在三分钟内达到熔点以上时间 (TAL)，尤其是免清洗焊膏。如果超过这个时间，助焊剂可能无法正常工作。
| 焊接类型 | 峰值温度范围（°C） |
|---|---|
| 无铅 | 235 – 250 |
| 含铅 | 210 – 230 |
- 保温区通常为 150°C。
- 对于无铅焊料，回流区应达到约 245°C。
- 请勿让温度升得太快，例如 95°C，否则会导致受热不均。
维护技巧
定期维护可保持焊锡炉良好运行，并防止部件破裂、翘曲和分层等问题。清洁焊锡炉和助焊剂过滤器，防止残留物积聚。检查鼓风机和叶轮，确保空气流通顺畅。检查加热器和热电偶，确保热量读数准确。根据不同的材料调整工艺，以降低热损伤。确保冷却区正常工作，以防止热冲击并形成牢固的焊点。
| 维护实践 | 重要性 |
|---|---|
| 定期清洁 | 阻止残留物积聚并防止开裂或分层 |
| 检查关键部件 | 降低翘曲和故障的风险 |
| 清洁助焊剂过滤系统 | 防止污染和火灾危险 |
| 检查加热器和热电偶 | 确保准确的温度读数 |
| 维护冷却区 | 防止热冲击并确保焊点牢固 |
注意：良好的维护和正确的回流焊温度曲线有助于避免代价高昂的缺陷，并确保电路板的可靠性。
您可以通过控制每个回流焊温区来确保焊点牢固。您需要检查并设置适合您的 PCB 和焊膏的曲线。经常校准回流焊以保持温度均匀。研究表明以下几点很重要：
| 关键要点 | 描述 |
|---|---|
| 控制温度区域 | 您必须管理所有四个温度区以获得牢固的焊点。 |
| 匹配温度曲线 | 确保温度曲线适合您的 PCB 设计，以防止出现墓碑效应或桥接等缺陷。 |
| 定期烤箱校准 | 校准烤箱通常可以防止过热和热量不均匀而损坏零件。 |
| 逐渐加热和冷却 | 缓慢加热和冷却可降低热应力并延长接头的使用寿命。 |
| 测试方法 | 使用不同的测试来检查焊点在多种条件下是否保持牢固。 |
使用这些技巧，每次都能获得良好、无缺陷的焊点。如果您想要更好的效果，请尝试新的方法来测试和设置温度曲线。
常见问题解答
- 如果跳过回流焊校准会怎样？
您可能会面临加热不均匀和焊点不良的风险。校准可以保持回流焊的准确性。跳过此步骤可能会导致桥接或冷焊等缺陷。在开始新批次之前，请务必检查回流焊。 - 如何知道温度曲线是否正确？
您可以使用温度曲线仪来跟踪整个PCB上的温度。良好的温度曲线显示均匀的加热和适当的峰值温度。如果您发现缺陷或焊点暗淡，请调整设置。 - 所有焊膏都可以使用相同的温度曲线吗？
不，您不应该。每种焊膏都有其自身的熔点和要求。请务必查看制造商的数据表。使用错误的温度曲线可能会导致润湿性差或回流不完全。 - 为什么微小的温度变化会导致缺陷？
即使5°C的温差也会改变焊料的熔化和流动方式。细微的变化可能会导致空隙、立碑现象或接头脆弱。为了获得最佳效果，您需要保持温度稳定。