回流炉温度曲线概述

       温度曲线必须满足以下2点：       

• 设定焊接的必要温度

                     未满足这个条件可能会导致“润焊不良”、“焊料短路”、“焊接强度不足”以及“焊料未熔融”等品质低下问题。

• 设定可防止元件品质低下的温度

                    未满足这个条件可能会引起如“封装裂纹”、“芯片/树脂的界面剥离”等品质低下问题。

      满足上述条件的温度曲线的具体条件设定项目如下所示：

• 峰值温度
• 焊料熔融时间（使产品保持在焊料熔点温度之上的时间）
• 预热时间和温度
• 温度坡度

       建议选择如下图所示，各区域的温度完全可以分别设定的回流设备。

温度曲线条件
         在此说明温度曲线的四个要点。

(1) 峰值温度
       1. 元件表面温度必须低于规定的温度。
       2. 焊接部的温度必须高于焊料的熔点。特别是对于 BGA，通常最内圈焊球（或者印刷电路板的安装焊盘）的温度最低，因此必须保证该部位的温度高于焊锡膏和焊球的熔点。
      3. 峰值温度不得过高。
          温度过高会增大印刷电路板或者封装的反翘，并可能会导致断路或者短路，请在事先充分确认后设定峰值温度。BGA 比 QFP 反翘更大，所以需要加以注意。另外对两面安装来说，在第 2 面安装时，必须管理第1 面的元件温度。如果第 1 面的元件达到高温，则可能会因为反翘而引起剥离，因此请提前充分确认。

     设定峰值温度时，请遵守以下两点设定设备的温度。  

• 焊接部（管脚下面或者安装焊盘）的温度必须高于焊料的熔点。
         （建议峰值温度高于焊料熔点 20 至 40°C。）
           *对于共晶焊料(Sn-37Pb)，为 200 至 220°C。
           *对于无铅焊料（Sn-3Ag-0.5Cu），为 240 至 260°C。
  
•   贴装元件的表面温度必须低于规定的温度。
  

(2) 焊料熔融时间
          焊锡膏由焊锡粉构成，各焊锡粉熔融后凝集、浸润并且扩散在元件的电极和印刷电路板的安装焊盘上，需要一定的焊料熔融时间。但是对于带有Ag-Pd电极的安装元件，如果焊料熔融时间太长，因Ag-Pd电极与焊料之间发生扩散，导致焊接强度降低。因此建议在设定焊料熔融时间时，预先进行焊接评价。此外，如果使用的元件或者印刷电路板的热容量大，因冷却速度较慢，请使用配备冷却构造的回流设备。熔融时间（包含回流次数）过长可能会导致BGA的焊接强度下降。特别是安装后，电路板的工序内操作等的机械应力可能会引起焊球剥离，需要从温度曲线和机械应力两方面讨论进行改善。

(3) 预热时间
         在因焊接工艺引起的焊接不良中，有焊料被吸到封装引脚的毛细现象以及小型芯片元件出现的芯片翘立现象等。这些不良的原因是回流时温度不均。特别是高密度安装电路板，大量元件安装在同一电路板上，温度上升率因各元件大小不同而有所差异，如下图所示。所以要求进行预热以减少这种温度差异。但是，如果过度预热，焊锡膏的浸润性可能会降低。因此，请在预先进行充分确认后再设定预热条件。

不同元件的温度上升实例

通过预热达到温度均匀化的实例

        此外，焊接时的不良微小焊球以及浸润不足这些问题，是与回流中的预热条件不充分有关。
        为了改善上述焊接不良，回流时的预热条件需要注意以下项目：

• 设定让焊锡膏中的挥发成份能充分挥发的预热温度和时间
  
• 设定可提高焊剂中活化剂活性的预热温度和时间 
• 设定不损害焊锡膏中活化剂成分的预热温度和时间

(4) 温度坡度
          温度坡度过大可能导致封装的破裂。
          对于目前的回流焊接设备，建议升温速度为1至3°C/秒。
          另外，为使焊料表面光泽良好，通常采用通过加快冷却速度的方法。
          因为大型BGA的封装内温度分布很大，焊球不能同时固化。同时焊球在固化时体积收缩（熔融时体积膨胀），而导致相邻的焊球分别固化和熔融状态，这样就可能产生焊球高度的差异。因此，根据冷却时的温度坡度大小，因邻接焊球的高度差的增大，发生电路板的反翘、断路等不良。所以请在预先充分确认之后再设定冷却时温度坡
度条件。