文章來源：SMT工程師之家

一、引言

在電子制造領(lǐng)域，回焊爐是一個至關(guān)重要的設(shè)備，它用于將電子元器件焊接到電路板上。而爐溫曲線（Profile）則是描述回焊爐內(nèi)溫度隨時間變化的圖表，它對焊接質(zhì)量有著決定性的影響。本文將詳細闡述回焊爐溫曲線的變化過程，通過對其每個階段的深入分析，幫助讀者更好地理解和控制焊接過程。

二、回焊爐溫曲線的概述

回焊爐溫曲線通常包括四個主要階段：預(yù)熱階段、保溫階段、回流階段和冷卻階段。每個階段都有其特定的溫度和時間要求，以確保焊接質(zhì)量。下面我們將逐一描述這四個階段的變化過程。

三、預(yù)熱階段

預(yù)熱階段是回焊爐溫曲線的起始階段，也是焊接過程的基礎(chǔ)。在這個階段，電路板逐漸進入回焊爐，溫度開始緩慢上升。

1. 初始加熱

電路板進入回焊爐后，首先接觸到爐內(nèi)的初步加熱區(qū)域。這里的溫度通常較低，目的是讓電路板及其上的元器件逐漸適應(yīng)高溫環(huán)境，避免突然的溫度變化導(dǎo)致元器件受損。此時，爐溫曲線呈現(xiàn)平緩的上升趨勢，溫度上升速率較慢。

2. 水分蒸發(fā)

隨著溫度的逐漸升高，電路板上的水分開始蒸發(fā)。這是一個重要的過程，因為水分在高溫下會迅速膨脹并產(chǎn)生蒸汽壓力，可能對元器件造成損害。因此，預(yù)熱階段需要足夠長的時間來確保水分完全蒸發(fā)。在這個階段，爐溫曲線的斜率可能會略微增加，因為需要更多的熱量來加速水分的蒸發(fā)。

3. 溶劑揮發(fā)

除了水分外，電路板上的助焊劑也含有一定的溶劑成分。在預(yù)熱階段后期，隨著溫度的進一步升高，這些溶劑也開始揮發(fā)。助焊劑的主要作用是幫助焊錫在焊接過程中更好地潤濕和流動。因此，在溶劑揮發(fā)過程中，需要確保助焊劑中的活性成分不會被過度消耗，以保證焊接質(zhì)量。此時，爐溫曲線的斜率可能會有所增加，以提供足夠的熱量來加速溶劑的揮發(fā)。

四、保溫階段

保溫階段是回焊爐溫曲線的關(guān)鍵階段之一，它決定了焊接質(zhì)量的好壞。在這個階段，電路板在恒定的溫度下保持一段時間，以確保焊錫完全熔化并與元器件形成牢固的連接。

1. 焊錫熔化

當(dāng)溫度達到焊錫的熔點時，焊錫開始熔化。這是一個重要的過程，因為它決定了焊接點的形成和連接強度。在保溫階段初期，爐溫曲線的斜率可能會有所下降或保持穩(wěn)定，以確保焊錫在恒定的溫度下逐漸熔化。

2. 潤濕和擴散

隨著焊錫的熔化，它開始潤濕并擴散到元器件的引腳和電路板的焊盤上。這個過程需要足夠的時間來確保焊錫充分流動并填充所有間隙。在保溫階段中期和后期，爐溫曲線的斜率可能會保持不變或略有上升，以確保焊錫在恒定的溫度下繼續(xù)潤濕和擴散。

3. 氧化層去除

在焊接過程中，元器件引腳和電路板焊盤上的氧化層可能會對焊接質(zhì)量產(chǎn)生負面影響。因此，在保溫階段后期，需要確保焊錫能夠充分去除這些氧化層。這通常通過添加還原劑（如活性氫）來實現(xiàn)。在這個階段，爐溫曲線的斜率可能會保持穩(wěn)定或略有下降，以確保還原劑能夠充分發(fā)揮作用。

五、回流階段

回流階段是回焊爐溫曲線的另一個關(guān)鍵階段，它決定了焊接點的最終形態(tài)和質(zhì)量。在這個階段，溫度達到峰值并開始逐漸下降，焊錫開始凝固并形成牢固的連接。

1. 溫度峰值

在回流階段初期，溫度達到峰值。這是焊接過程中的最高溫度點，也是焊錫完全熔化的關(guān)鍵時刻。此時，爐溫曲線的斜率可能會急劇增加以達到峰值溫度。然后隨著熱量逐漸從電路板轉(zhuǎn)移到爐膛中的其他部分（如爐壁和爐膛底部），溫度開始逐漸下降。

2. 焊錫凝固

隨著溫度的下降，焊錫開始逐漸凝固。這是一個重要的過程，因為它決定了焊接點的最終形態(tài)和連接強度。在回流階段中期和后期，爐溫曲線的斜率可能會逐漸減小或保持穩(wěn)定以確保焊錫在恒定的溫度下逐漸凝固。在這個階段中需要注意避免過快的降溫速率以防止產(chǎn)生焊接缺陷（如冷焊、裂紋等）。

六、冷卻階段

冷卻階段是回焊爐溫曲線的最后階段也是焊接過程的結(jié)束階段。在這個階段中電路板逐漸從高溫環(huán)境中移出并自然冷卻至室溫。

1. 自然冷卻

在冷卻階段初期電路板仍然處于較高的溫度狀態(tài)因此需要逐漸降低溫度以避免元器件受損或電路板變形等問題發(fā)生。此時爐溫曲線的斜率可能會逐漸減小以提供足夠的冷卻時間讓電路板逐漸降溫至室溫。

2. 殘余熱量散失

隨著電路板逐漸降溫至室溫其內(nèi)部的殘余熱量也開始逐漸散失。這是一個緩慢的過程需要足夠的時間來確保電路板完全冷卻至室溫以避免后續(xù)處理過程中出現(xiàn)問題（如熱應(yīng)力導(dǎo)致電路板變形等）。在這個階段中爐溫曲線的斜率可能會保持穩(wěn)定或略有下降以提供足夠的冷卻時間讓電路板完全降溫至室溫。

七、錫膏焊接原理與回焊爐溫曲線的關(guān)聯(lián)

錫膏焊接原理是利用錫膏涂布在電路板上，在高溫下將焊料熔化，使焊料與連接的器件表面形成合金化合物，在冷卻過程中形成牢固的連接。而回焊爐溫曲線的變化過程則直接影響著錫膏焊接的效果。
1. 首先，在預(yù)熱階段和保溫階段，爐溫曲線的斜率控制著錫膏中溶劑的揮發(fā)速度和焊料的熔化程度。適當(dāng)?shù)念A(yù)熱和保溫可以確保焊料充分熔化并與焊盤和元器件引腳形成良好的連接。如果預(yù)熱或保溫不足，焊料可能無法充分熔化或流動不均勻，導(dǎo)致焊接質(zhì)量下降。
2. 其次，在回流階段，爐溫曲線的斜率決定了焊料熔化和流動的速度。如果爐溫曲線的斜率過大，溫度上升過快，可能導(dǎo)致焊料熔化過快并產(chǎn)生飛濺現(xiàn)象；而如果斜率過小，溫度上升過慢，則可能導(dǎo)致焊料無法充分熔化或流動不均勻。因此，需要精確控制回流階段的溫度和時間以確保焊接質(zhì)量。
3. 最后，在冷卻階段，爐溫曲線的斜率影響著焊點的凝固速度和焊接質(zhì)量。適當(dāng)?shù)睦鋮s速度可以確保焊點快速凝固并形成良好的連接；而冷卻速度過快則可能導(dǎo)致焊點產(chǎn)生裂紋或變形等缺陷。因此，需要合理控制冷卻階段的溫度和時間以提高焊接質(zhì)量。

八、結(jié)論與展望

回焊爐溫曲線的控制對于錫膏焊接質(zhì)量具有至關(guān)重要的影響。通過精確控制回焊爐溫曲線的變化過程可以確保焊料充分熔化并與焊盤和元器件引腳形成良好的連接從而提高焊接質(zhì)量。未來隨著電子制造業(yè)的不斷發(fā)展錫膏焊接技術(shù)和回焊爐溫曲線的控制方法也將不斷更新和完善以滿足更高要求的焊接質(zhì)量需求。同時我們也需要關(guān)注新技術(shù)和新材料在錫膏焊接領(lǐng)域的應(yīng)用以推動電子制造業(yè)的持續(xù)進步和發(fā)展。