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那同一块电路板之上，要去焊接耐热仅仅只有230℃的LED灯珠，还要处理那种得要250℃以上高温方才能够熔融的BGA芯片，要是运用相同的温度曲线，结果常常是电容鼓包、BGA虚焊一块儿发生。温度曲线身为回流焊的“灵魂”，其定制设计的实质，就是于这些矛盾当中找寻到精确的平衡点。
温度曲线的核心骨架
这个温度曲线，是由六个关键参数构成其具体的骨架的，那六个关键参数分别是升温速率，再者是预热温度，还有恒温时间，另外是峰值温度，以及回流时间，最后是冷却速率。在进行设计的时候，首要的是要去匹配焊膏所具有的特性，就比如说，像是常用的Sn63Pb37焊膏，它的熔点是183℃，它的峰值温度，通常情况下是设定在210至230℃这个范围之间的；而对于无铅焊膏Sn96.5Ag3.0Cu0.5而言，它的熔点达到了221℃，与之相对应的峰值温度，就需要提升到245至255℃这个区间。元件耐热等级属于另一条红线，像MLCC等片式元件，其最高耐受温度通常是260℃，在进行设计的时候，需要保证峰值温度比这个数值低10至20℃从而保留安全余量。PCB基材同样对参数存在制约，普通FR - 4板材的玻璃化转变温度，也就是Tg约为130℃，长时间处于250℃以上的话可能会致使变形，所以峰值温度不适合超过250℃；而高Tg板材能够耐受260℃以上的高温工艺。
普通贴片元件的温和策略
手机、平板电脑主板之上的MLCC、电阻以及QFP芯片，虽说标称耐温260℃，可对热冲击颇为敏感，针对这类消费电子PCB，温度曲线着重“温和且精准”，升温速率一般在每秒2℃来控制，预热阶段于160至170℃停留大概60秒，以保证整个板面温度齐整。之后步入恒温范围，将温度保持在190至200℃持续40秒，这个时段意在激发助焊剂并消除焊盘氧化层，对于引脚紧凑的QFP元件特别要紧，要防止助焊剂挥发迅猛致使引脚润湿欠佳。把峰值温度设位于240至245℃，延续时长约15秒，用以保证焊膏完全融合。将冷却速度维持在每秒3℃，既能够塑明亮的焊点，亦可不因陡然冷却给MLCC陶瓷本体带来应力开裂故障。
BGA与CSP的深部熔融挑战
有包含CPU或者FPGA的高密度PCB区域，BGA的焊球藏于封装底部，这对温度曲线的穿透力提了更高要求，因为底部焊点获取的热量主要源于板面传导。升温要平缓，速率降到每秒1.5℃，以此避免封装本体因上下温差过大而出现翘曲。预热时间延长到80秒，温度范围是150至160℃，使热量充分渗透。恒温阶段在180至190℃保持50秒，确保板内温度均匀。需将峰值温度提升到250℃至255℃的范围，且要让其保持20秒，这么做是为了确保底部焊球能够完全熔融，进而塌陷下去，最终形成可靠的电气连接。为了减少当焊球熔化时所存在氧化的各类风险，此类焊接一般是在氮气予以保护的情况之下进行开展的，还要求氧含量处于低于300ppm的水准，以此来降低空洞率。
高温元件的严苛工艺
汽车发动机控制单元也就是 ECU，连同工业变频器，得在高温环境里稳定运行，那其 PCB 组件要受得了更严格的焊接工艺。在这种场景当中，元件的耐热等级一般能达到 280℃，鉴于此就得选用高温焊膏，它的熔点已然是 221℃。而且温度曲线要做相应调整，升温速率稍微提高到每秒 2.5℃，预热温度提升到 170 至 180℃并持续 70 秒。恒温阶段温度升高到 200 至 210℃，保持 45 秒，以此来充分活化焊剂。把峰值温度设定在处于255至260℃这个范围之间，持续的时间大概是18秒，要保证焊点能够形成具备足够厚度的金属间化合物，以此来应对后续长时间的高温工作应力。将冷却速率相应地提升到每秒3.5℃，目的是细化焊点的晶粒结构，进而增强机械强度。
敏感元件的极限保护
LED照明的PCB对温度极为敏感，还有医疗传感器的PCB也是如此，过高的热冲击会致使芯片损坏，或者让传感器精度出现永久漂移。就拿LED灯珠来讲，它的耐受温度往往仅仅是230℃左右，一定要在保证焊接可靠性的条件下，给予限度的热保护。所以，升温速率被降到最低，每秒不超过1℃，目的是减少热冲击。预热阶段放宽到140至150℃，并且持续90秒 ，为的是让封装内部应力充分释放。恒温温度相应降低到170至180℃，时长为55秒。峰值温度在225至230℃这个范围被加以严格限制，而且此温度仅仅维持12秒，一方面得确保焊点处于润湿状态，另一方面还要防止LED荧光粉胶体会出现碳化现象。冷却过程也是以那种缓慢的态势进行，其速度把控在每秒1.5℃ ，以此避免经由速度过快收缩而造成金线开裂的状况。
精准调试与案例验证
通过实测工具验证的事，必须是理论曲线干的，就像用象KIC 2000这样高精度的温度曲线记录仪。到了调试的阶段，要把热电偶粘贴在最能体现代表性的位置上，这位置，涵盖BGA中心底部、MLCC本体侧面以及PCB边缘角落。调试流程一般分成三步：先是依照焊膏数据手册设定初始参数；接着开展首轮焊接，查看焊点扩展率跟元件外观；最后按照缺陷去微调参数，要是BGA出现虚焊，那就把峰值温度提高5℃；要是发现MLCC侧面存在微裂纹，就得把升温速率每秒调低0.5℃。终点验证准则为全部元件毫无损伤，焊点延展率超出百分之八十，BGA焊球空洞面积小于百分之八，并且界面金属同化合物厚度把控于零点五至一点五微米。举例而言，有某灯具制造企业于焊接LED灯珠之际，一开始运用普通曲线（峰值二百四十摄氏度），致使百分之三的灯珠出现损坏状况；后续采用捷配PCB所给予的敏感元件定制曲线（峰值二百二十八摄氏度，升温速度为一摄氏度每秒），损坏比率陡然降低至百分之零点二，焊点合格比率高达百分之九十九点七，这极为充分地展现出专业PCB服务商于工艺优化进程里的关键效能。
在实际生产里头，你有没有碰到过，因为温度曲线设置不合适，进而致使元件损坏的那种很棘手的案例呢？欢迎在评论区域分享你的经历，给本文点赞并且转发它，使得更多工程师躲开这些工艺方面的陷阱。
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