1. 預(yù)熱區(qū)
目的: 使PCB和元件均勻、緩慢地升溫,達(dá)到一個(gè)預(yù)定的“活化溫度”,并蒸發(fā)掉錫膏中的部分揮發(fā)性溶劑。
原理: 緩慢升溫(通常1-3°C/秒)可以防止熱沖擊導(dǎo)致元件開裂或PCB變形。同時(shí),錫膏中的助焊劑開始活化,初步清除焊盤和元件引腳表面的輕微氧化物。
2. 恒溫區(qū) / 活性區(qū)
目的: 使整個(gè)PCB板上的不同大小、質(zhì)量的元件溫度達(dá)到均勻一致,并完成助焊劑的活化過程。
原理:溫度均一化: 大型元件(如芯片)吸熱多、升溫慢,小型元件(如電阻電容)升溫快。此階段提供一個(gè)溫度平臺(tái)(通常150-180°C),讓熱容大的“追上來”,消除溫差。
助焊劑活化: 助焊劑在此溫度下達(dá)到最佳活性,徹底清除焊接表面的氧化物,并形成一層液態(tài)保護(hù)膜,防止在回流前發(fā)生二次氧化。這是決定焊接質(zhì)量(潤濕性)的關(guān)鍵階段。
3. 回流區(qū)
目的: 這是最核心的階段,使錫膏中的金屬焊料粉末完全熔化。
原理:溫度迅速升高到液相線以上(對于常用的Sn63/Pb37錫膏,熔點(diǎn)為183°C;對于無鉛 SAC305 錫膏,熔點(diǎn)為217-220°C)。峰值溫度通常比熔點(diǎn)高20-40°C(如無鉛約為240-250°C)。
焊料從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),在助焊劑創(chuàng)造的潔凈金屬表面上,發(fā)生毛細(xì)現(xiàn)象和潤濕作用。
液態(tài)焊料在元件引腳/焊端和PCB焊盤之間流動(dòng)、鋪展,并發(fā)生冶金反應(yīng),在接觸界面形成一層薄薄的金屬間化合物(如Cu6Sn5),這是形成高強(qiáng)度焊點(diǎn)的根本。
注意: 此階段時(shí)間(通常30-90秒)和峰值溫度必須嚴(yán)格控制。時(shí)間太短或溫度太低會(huì)導(dǎo)致焊接不充分(冷焊);時(shí)間太長或溫度太高會(huì)導(dǎo)致元件損傷、PCB板翹曲或IMC過厚變脆。
4. 冷卻區(qū)
目的: 使液態(tài)焊料平穩(wěn)、迅速地凝固,形成光滑、明亮的焊點(diǎn)。
原理: 控制冷卻速率(通常為2-4°C/秒),讓焊點(diǎn)晶粒結(jié)構(gòu)更致密,機(jī)械強(qiáng)度更高。快速的冷卻也有助于抑制金屬間化合物的過度生長,并獲得良好的焊點(diǎn)外觀。