回流焊接工艺的经典PCB温度曲线
 
 
 

    本文介绍对于回流焊接工艺的经典的PCB温度曲线作图方法，分析了两种最常见的回

流焊接温度曲线类型：保温型和帐篷型...。

    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，以达到最终产品的品质。经典的PCB 温度曲线将保证最终PCB 装配的

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。

    一、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2~4 °C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 -对于共晶焊锡为183 °C，保温时间在

30~90 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到的 -装配达

到炉内的温度。

    必须小心的是，不要超过板上任何温度敏感元件的温度和加热速率。例如，一

个典型的钽电容具有的温度为230 °C 。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(图一)，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(图二)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

，制造商将建议的温度曲线，以达到的性能。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。

    二、温度曲线的机制

    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，它允许收集到的数据以一个格式观看，迅速确定焊接结果和/或在失

控恶劣影响最终PCB产品之前找到失控的趋势。

    三、热电偶(Thermalcouples)

    在电子工业中最常使用的是K 型热电偶。有各种技术将热电偶附着于PCB 的元件上

。使用的方法决定于正在处理的PCB 类型，以及使用者的偏爱。

    四、热电偶附着

    高温焊锡，它提供很强的连接到PCB 。这个方法通常用于可以为作曲线和检验工艺

而牺牲一块专门的参考板的运作。应该注意的是保证最小的锡量，以避免影响曲线。

    胶剂，可用来将热电偶固定在PCB 上。胶剂的使用通常得到热电偶对装配的刚性物

理连接。缺点包括胶剂可能在加热过程中失效的可能性、作完曲线后取下时在装配上留

下残留物。还有，应该注意使用最小的胶量，因为增加热质量可能影响温度曲线的结果

。

    开普顿(Kapton)或铝胶带，它最容易使用，但是最不可靠的固定方法。使用胶带作

温度曲线经常显示很参差不齐的曲线，因为热电偶连接点在加热期间从接触表面提起。

容易使用和不留下影响装配的残留物，使得开普顿或铝胶带成为一个受欢迎的方法。

    压力型热电偶，夹持在线路板的边缘，使用弹力将热电偶连接点牢固地接触固定到

正在作温度曲线的装配上。压力探头快速、容易地使用，对PCB 没有破坏性。

    五、热电偶的放置

    因为一个装配的外边缘和角上比中心加热更快，较大热质量的元件比较小热质量的

元件加热满，所以至少推荐使用四个热电偶的放置位置。一个热电偶放在装配的边缘或

角上，一个在小元件上，另一个在板的中心，第四个在较大质量的元件上。另外还可以

增加热电偶在板上其它感兴趣的零件上，或者温度冲击或温度损伤最危险的元件上。

    六、读出与评估温度曲线数据

    锡膏制造商一般对其锡膏配方专门有推荐的温度曲线。应该使用制造商的推荐来确

定一个特定工艺的曲线，与实际的装配结果进行比较。然后可能采取步骤来改变机

器设定，以达到特殊装配的结果(图三)。

    对于PCB 装配制造商，现在有新的工具，它使得为锡膏和回流炉的特定结合设计目

标曲线来得容易。一旦设计好以后，这个目标曲线可以由机器操作员机遇这个专门的PCB

装配简单地调用，自动地在回流焊接炉上运行。

    七、何时作温度曲线

    当开始一个新的装配时，作温度曲线是特别有用的。必须决定炉的设定，为高品质

的结果优化工艺。作为一个诊断工具，曲线仪在帮助确定合格率差和/或返工高的过程中

是无价的。

    作温度曲线可以发现不适当的炉子设定，或者保证对于装配这些设定是适当的。许

多公司或工厂在标准参考板上作温度曲线，或者每天使用机器的品质管理曲线仪。一些

工厂在每个班次的开始作温度曲线，以检验炉子的运行，在问题发生前避免潜在的问题

。这些温度曲线可以作为一个硬拷贝或通过电子格式存储起来，并且可用作ISO 计划的

一部分，或者用来进行对整个时间上机器性能的统计过程控制(SPC statistical

process control)的操作。

    用于作温度曲线的装配应该小心处理。该装配可能由于处理不当或者重复暴露在回

流温度之下而降级。作曲线的板可能随时间过去而脱层，热电偶的附着可能松动，这一

点应该预计到，并且在每一次运行产生损害之前应该检查作曲线的设备。关键是要保证

测量设备能够得到的结果。

    八、经典PCB 温度曲线与机器的品质管理曲线

    虽然温度曲线的最普遍类型涉及使用一个运行的曲线仪和热电偶，来监测PCB 元件

的温度，作温度曲线也用来保证回流焊接炉以的设定连续地工作运行。现有各种内

置的机器温度曲线仪，提供对关键回流炉参数的日常检测，包括空气温度、热流与传送

带速度。这些仪器也提供机会，在失控因素影响最终PCB装配质量之前，迅速找到任何失

控趋势。

    九、总结

    做温度曲线是PCB 装配中的一个关键元素，它用来决定过程机器的设定和确认工艺

的连续性。没有可测量的结果，对回流工艺的控制是有限的。咨询一下锡膏供应商，查

看一下元件规格，为一个特定的工艺确定的曲线参数。通过实施经典PCB 温度曲线

和机器的品质管理温度曲线的一个正常的制度，PCB 的报废率将会降低，而质量与产量

都会改善。结果，总的运作成本将减低。

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铝基板
是一种独特的金属基覆铜板铝基板，它具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性

能。
　　一、铝基板的特点
　　●采用表面贴装技术（SMT）；
　　●在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理；
　　●降低产品运行温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品使用寿命；
　　●缩小产品体积，降低硬件及装配成本；
　　●取代易碎的陶瓷基板，获得更好的机械耐久力。
　　二、铝基板的结构
　　铝基覆铜板是一种金属线路板材料、由铜箔、导热绝缘层及金属基板组成，它的结

构分三层：
　　Cireuitl.Layer线路层：相当于普通PCB的覆铜板，线路铜箔厚度loz至10oz。
　　DielcctricLayer绝缘层：绝缘层是一层低热阻导热绝缘材料。厚度为：0.003”至

0.006”英寸是铝基覆铜板的核心计术所在，已获得UL认证。
　　BaseLayer基层：是金属基板，一般是铝或可所选择铜。铝基覆铜板和传统的环氧玻

璃布层压板等
　　电路层（即铜箔）通常经过蚀刻形成印刷电路，使组件的各个部件相互连接，一般

情况下，电路层要求具有很大的载流能力，从而应使用较厚的铜箔，厚度一般35μm~280

μm；导热绝缘层是铝基板核心技术之所在，它一般是由特种陶瓷填充的特殊的聚合物构

成，热阻小，粘弹性能优良，具有抗热老化的能力，能够承受机械及热应力。该公司生

产的高性能铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术，使其具有极为优良的导热性能和

高强度的电气绝缘性能；金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一般是铝

板，也可使用铜板（其中铜板能够提供更好的导热性），适合于钻孔、冲剪及切割等常

规机械加工。
　　PCB材料相比有着其它材料不可比拟的优点。适合功率组件表面贴装SMT公艺。
　　无需散热器，体积大大缩小、散热效果极好，良好的绝缘性能和机械性能。
　　三、铝基板用途：
　　用途：功率混合IC（HIC）。
    1.灯具灯饰：随着节能灯的提倡推广，各种节能绚丽的LED灯大受市场欢迎，而应用

于LED灯的铝基板也开始大规模应用。LED照明灯,隧道灯,日光灯,洗墙灯,路灯,吸顶灯,

舞台灯,草坪灯,投光灯,水底灯等... 
　　2.音频设备：输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放

大器等。
　　3.电源设备：开关调节器`DC/AC转换器`SW调整器等。
　　4.通讯电子设备：高频增幅器`滤波电器`发报电路。
　　5.办公自动化设备：电动机驱动器等。
　　6.汽车：电子调节器`点火器`电源控制器等。
　　7.计算机：CPU板`软盘驱动器`电源装置等。
　　8.功率模块：换流器`固体继电器`整流电桥等。

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联系人：叶志勇
地  址:广东省深圳市宝安区西乡疏港通道贤顺工业区A栋

深圳市领德辉科技有限公司及惠州市领德科技有限公司隶属领德实业（香港）有限公司，生产高精密度单、双面、多层印刷线路板、铝基线路板及柔性线路板为主，配套SMT/AI/HI来料加工及总装的企业。公司总投资5000万元人民币。现有员工860余人，现有工厂面积23200平方米。全套引进先进的线路板生产设备及电子贴装设备，聘用经验丰富的英才进行管理，年产能90万平方米，是一家规模强大、设备完善、管理严格、品质卓越的线路板制造厂家。 本公司生产的高精度、高密度电路板广泛用于计算机、通信、航空航天设备、汽车、电力供应 、LED照明及一般消费电子产品等领域，产品通过UL认证，符合欧盟RoHS指令的要求，性能达到IPC、MIL标准。 公司本著“精益求精、敬业乐业”的质量方针，积极推广ISO9002质量体系，产品广泛出口到美洲、欧洲、日本、新加坡、韩国等国家和地区。 加工范围：单.双面.多层印刷电路板、单双面柔性线路板（FPC）、铝基板, 板材种类：FR-4、CEM-1、CEM-3、LF-1、LF-2, 铜箔厚度：1/2-6盎司, 线路层数：1-16层， 最小线宽：0.1mm(4 mils), 最小线距：0.1mm(4 mils) , 最小孔径：0.25mm(10 mils) , 线路转移：曝光线路(湿膜、干膜）、丝印线路, 板材厚度：0.2-3.0mm（硬性板）、0.1-mm（FPC）, 表面工艺：镀金、喷锡、化金、碳膜、金手指、抗氧化, 防焊油墨: 感光、热、UV光固化油墨, 热风整平：单面及双面 . 以优质、高效取得客户信赖！！！ 欢迎垂询！