四、回焊之原理与管理 所谓Reflow(译词有回流焊、回焊、再流焊、回流焊、回焊、熔焊等,其回焊为日文),是指利用输送带(Conveyor,指移动式不锈钢网或架空双轨)负载待焊板通过多道加热段(Heating Zones),在热空气或热氮气或搭配红外线,于全方位高效传热下,完成锡膏的熔融愈合(Coalescence)并冷却而成为焊点之谓也。早期的SMT技术亦曾利用远红外线(波长较长之IR)直接辐射式(Radiation)的加热方式,不过目前炉中的IR反到成了配角,帮忙主角热气对流去进行双重加热。或单纯只采用高效的循环热风或热氮气做为能量的来源。
无铅回焊的最高目标,是要以最起码的热量,将板面所有待装的大小组件全数焊妥,并应避免施加过多热量造成组件与电路板的伤害。小心运用可移动式感热仪(Profiler),找出正确的回焊曲线将可达成此一目标。
4.1回焊曲线(Profile)的组成 当组装板在金属网式或双轨式输送带上,通过回焊炉各段(Zone)的热冷行程(例如8热2冷之大型机,总长5-6m的无铅回焊炉),以达到锡膏熔融(Melting)以及冷却(Cooling)愈合成为焊点的目的,其主要温度变化可分为四部份,亦即:
(1)起步预热段(Ramp-up)指最前两段之炉区,从室温起步到达110-120℃之鞍首而言(例如10段机之1-2 Zone)。
(2)缓升(恒温)吸热段(Soak or Preheat)指回焊曲线之缓升而较平坦的鞍部(例如10段机之3-6段而言,时间60-90sec.),鞍尾温度150-170℃。希望能达到电路板与零组件的内外均温,与赶走溶剂避免溅锡之目的。
(3)峰温强热段(Spike or Peak)可将板面温度迅速(3℃/sec)冲高到235-245℃之间,以达到锡膏熔焊的目的;此段耗时以不超过20秒为宜(例如10段机之7-8两段)。
(4)快速冷却段(Cooling) 之后再快速降温(3-5℃/sec)使能瞬间固化形成焊点,如此将可减少焊点之表面粗糙与微裂,且老化强度也会更好(例如10段机之9-10段)。
为了将抽象的文字叙述简化为易懂的方便图标起见,利用简单直角坐标的纵轴表达温度,横轴表达时间(秒数),描绘出组装板随输送带按设定速度(例如0.9m/min)行走,过程中温度起伏变化(热量增加或减少)的曲线,即称之为回焊曲线(Reflow Profile)
回焊曲线是经由移动式电子测温仪与纪录器(Profiler or Datalogger)所绘制,此仪器可引出数条K Type之感热导线,并连接到数枚感温之熔合头(Thermo-Coupler),使逐一固定在板面不同位置,移动中执行“边走边测”的动作。实作时是走在前面,随后牵引感温仪通过全程而自动绘制多条曲线。再自多条曲线中折衷选出最中道不伤组件者,做为正式产品之试焊曲线,并在出炉完工板的品质经过认可后,即将该曲线存档做为后续量产的作业根据。