表面貼裝工藝

回流焊是將表面貼裝元件連接到印刷電路板 (PCB) 的最廣泛使用的方法。該工藝的目的是通過首先預熱元件/PCB/焊膏然後熔化焊料來形成可接受的焊點，而不會因過熱而造成損壞。

實現有效回流焊工藝的關鍵方面如下：

適用機器
可接受的回流曲線
PCB/組件足跡設計
使用精心設計的模板精心印刷 PCB
表面貼裝元件的可重複放置
優質 PCB、元器件和焊膏

適用機器

根據所需的線速度和要處理的 PCB 組件的設計/材料，可以使用各種類型的回流焊機。所選烤箱的尺寸需要合適，以處理拾放設備的生產率。

線速度可以計算如下：-

線速度（最小）=每分鐘板數 x 每板長度
負載係數（板之間的空間）

考慮過程的可重複性很重要，因此“負載係數”通常由機器製造商指定，計算如下所示：

為了能夠選擇正確尺寸的回流焊爐，工藝速度（定義如下）必須大於最小計算線速度。

處理速度=烘箱加熱長度
過程停留時間

以下是建立正確烤箱尺寸的計算示例：-

一個 SMT 組裝商想要以每小時 180 塊的速度生產 8 英寸的電路板。焊膏製造商推薦 4 分鐘、三步的曲線。以這種吞吐量處理電路板需要烤箱多長時間？

每分鐘板數 = 3（180/小時）
每塊板的長度 = 8 英寸
負載係數 = 0.8（板之間的 2 英寸空間）
過程停留時間 = 4 分鐘

計算線速度：（3 板/分鐘）x（8 英寸/板）
0.8

線速度 = 30 英寸/分鐘

因此，回流焊爐的處理速度必須至少為每分鐘 30 英寸。

用過程速度方程確定烘箱加熱長度：

30 英寸/分鐘 =烘箱加熱長度
4分鐘

烤箱加熱長度 = 120 英寸（10 英尺）

請注意，烤箱的總長度將超過 10 英尺，包括冷卻部分和傳送帶裝載部分。計算是針對加熱長度 - 而不是總烤箱長度。

PCB 組件的設計將影響機器的選擇以及添加到規範中的選項。通常可用的機器選項如下：-

1. 傳送帶類型——可以選擇帶網狀傳送帶的機器，但通常指定邊緣傳送帶以使烤箱能夠在線工作並能夠處理雙面組件。除了邊緣輸送機之外，通常還包括一個中心板支撐，以防止 PCB 在回流過程中下垂——見下文。使用邊緣輸送機系統處理雙面組件時，必須小心不要干擾底面的組件。

2. 對流風扇速度的閉環控制 – 某些表面貼裝封裝如 SOD323（見插圖）具有較小的接觸面積質量比，在回流過程中容易受到干擾。常規風扇的閉環速度控制是使用此類部件的組件的推薦選項。

3. 傳送帶和中心板支撐寬度的自動控制——一些機器有手動寬度調整，但如果有許多不同的組件需要處理不同的 PCB 寬度，那麼建議使用此選項以保持一致的過程。

可接受的回流曲線

為了創建可接受的回流曲線，每個組件都需要單獨考慮，因為有許多不同的方面會影響回流爐的編程方式。因素如：-

錫膏類型
線路板材料
PCB厚度
層數
PCB內的銅量
表面貼裝元件數量
表面貼裝元件類型

為了創建回流曲線，將熱電偶連接到多個位置的樣品組件（通常使用高溫焊料），以測量整個 PCB 的溫度範圍。建議在靠近 PCB 邊緣的焊盤上至少放置一個熱電偶，在靠近 PCB 中間的焊盤上放置一個熱電偶。理想情況下，應該使用更多的熱電偶來測量整個 PCB 的整個溫度範圍——稱為“Delta T”。

在典型的回流焊接曲線中通常有四個階段——預熱、浸泡、回流和冷卻。主要目的是將足夠的熱量傳遞到組件中以熔化焊料並形成焊點，而不會對組件或 PCB 造成任何損壞。

預熱– 在此階段，組件、PCB 和焊料都被加熱到指定的浸泡或停留溫度，注意不要加熱太快（通常不超過 2ºC/秒——查看焊膏數據表）。加熱過快會導致缺陷，例如組件破裂和焊膏飛濺，從而在回流期間造成焊球。

浸泡– 此階段的目的是確保所有組件在進入回流階段之前都達到所需的溫度。浸泡通常持續 60 到 120 秒，具體取決於組件的“質量差異”和存在的組件類型。浸泡階段的傳熱效率越高，所需的時間就越少。

需要注意不要有過高的浸泡溫度或時間，因為這可能會導致助焊劑耗盡。通量已經耗盡的跡像是“Graping”和“Head-in-pillow”。

回流焊– 這是回流爐內的溫度升高到焊膏熔點以上導致其形成液體的階段。焊料保持在其熔點以上的時間（高於液相線的時間）對於確保元件和 PCB 之間發生正確的“潤濕”非常重要。時間通常為 30 到 60 秒，不應超過，以免形成脆焊點。控制回流階段的峰值溫度很重要，因為如果暴露在過熱環境中，某些組件可能會發生故障。

如果回流溫度曲線在回流階段施加的熱量不足，則會出現類似於下圖的焊點：-