一、電路板回焊曲線(xiàn)的分類(lèi)

一般而言，曲線(xiàn)可概分為(1)有鞍的RSS型(2)無(wú)鞍的L型(RTS型Rampto Spike)(3)長(cháng)鞍型(LSP型Low Long Spike)現說(shuō)明于后：

(1)有鞍型：

從室溫起步以1—1.5℃／sec的速率，將行走中的板子升溫到110—150℃的鞍首部。然后再以緩升或恒溫方式，在60一90秒內拉高到1 5 0—1 7 0℃的鞍尾部，本段主要功用是讓電路板與元件吸足熱量，在內外均溫下以便飆升峰溫。此Profi1e之峰溫約240±5℃，TA L(熔點(diǎn)以上之歷時(shí))約50-80秒，冶卻速率3—4℃／sec，總共歷時(shí)3-4分鐘。

圖1、此為一般待焊板無(wú)鉛田焊所常用的有鞍型田焊曲線(xiàn)，各段熱量差異較小。

(2)無(wú)鞍型：

全程採直線(xiàn)性升溫，其速率控制在0.8-0.9℃／sec之間，一路提升到峰溫240±5℃。此L型曲線(xiàn)以直線(xiàn)式或稍呈下凹為宜，不可出現隆起狀態(tài)，以免板面過(guò)熱造成厚板之表層起泡。且此升溫線(xiàn)的2/3長(cháng)度處不宜超過(guò)150℃，其馀參數同上。

圖2、此為電路板待焊板在6種元件焊墊上設置感測熱偶線(xiàn)以及全程所繪制的6條回焊曲線(xiàn)的比較圖。

圖3、此為無(wú)鞍型（RTS〉一路升溫的回焊曲線(xiàn)，可用于較簡(jiǎn)單或較小的待焊板。

（3)、長(cháng)鞍型：

當電路板須焊裝多顆BGA時(shí)，為了減少球腳中之空洞（Voiding)，及供應腹底內球充份熱量之考慮，可將有鞍型之鞍部再予平緩延長(cháng)，以趕走內球錫膏中的揮發(fā)份。其做法是以1.25℃／sec的升溫速率起步，到達120℃的初鞍時(shí)，即以120-180秒的耗時(shí)平緩走到末鞍，然后才往峰溫飆升，其他參數也與上述者相同。

圖4、當板面裝有多顆大型BGA必須內外均熱時(shí)，應採用此種長(cháng)鞍型回焊曲線(xiàn)。

二、移動(dòng)式測灄儀（Profiler)之品質(zhì)與手法

此種必備的測溫儀可牽引出的熱偶數目不等〈4條到36條），其品牌與價(jià)格之差異也很大（NT.10萬(wàn)到30萬(wàn)）。良好測溫儀之紀錄器可記下的數據應包括：起步段之升溫速率、 PCB板面溫差、吸熱段之耗時(shí)、峰溫前之飆升速率、峰溫讀値、熔融錫膏之液態(tài)歷時(shí)(TAL)，以及最后歷程之冷卻速率等重要參數。

為了要達成使命起見(jiàn)，測溫儀主機盒與內部電池都必須能夠耐熱，外形要夠扁平而不致被爐口所卡住，熱偶線(xiàn)本身的感熱誤差不可超過(guò)±1℃ ，測溫取樣頻率不宜超過(guò)1次/秒，記憶量也要夠大，輸出資料還要具有統計管制（SPC）的能力，軟體的升級亦應簡(jiǎn)單容易。

通常較大電路板子的回焊中，其領(lǐng)先進(jìn)入的前緣，當然比起中間或后緣要提早升溫及提早冷卻。且四角或板邊的吸熱與升溫，都要比中央來(lái)得更快更高，故所貼著(zhù)的熱偶線(xiàn)中至少應包括此二區域在內。而且大零件之本體也會(huì )吸熱，致使其引腳升溫也較小型被動(dòng)元件來(lái)得慢一些。甚至大號BGA腹底之熱量更是不易深入， 此時(shí)須將腹底之PCB另行鉆孔，并自板子正面先焊妥自底面穿出的感溫線(xiàn)，再于貼焊BGA時(shí)量測其死角處之溫度。某些對強熱敏感的元件，其附近也應刻意貼著(zhù)熱偶線(xiàn)，作為回焊曲線(xiàn)取決的首要條件。

圖5、圖說(shuō)明電路板前緣呈現領(lǐng)先加熱與領(lǐng)先冷卻的事實(shí)，

可表現在回焊曲線(xiàn)中之紅線(xiàn)，板子中央者為黃線(xiàn)，板子后緣者為綠線(xiàn)之對應示意圖。

為了避免熱敏元件與高層數厚板遭到強熱之傷害起見(jiàn)，還須利用測溫儀找出組裝板上的"最熱點(diǎn)"與"最冷點(diǎn)"。其做法是另採印妥錫膏的試焊板，先以高速通過(guò)回焊爐（如2m/min〉，之后觀(guān)察板邊小型被動(dòng)元件（如電容器）的雙墊是否已焊妥？未妥者則再次降速（如1.5m/min)試焊，一直要找到第一個(gè)熔焊點(diǎn)出現為止，那就是全板的最熱點(diǎn)。然后繼續降速〈即增加熱量）直到大號元件最后之焊點(diǎn)也完成時(shí)，那就是全板的最冷點(diǎn)。于是在既定的Spike溫度下（如240℃） ，將可試走找出組裝板的正確輸送速度來(lái)。此刻其錫膏之液態(tài)歷時(shí)TAL也可測得。如此一來(lái)熱敏元件與高層數厚板等體質(zhì)不強者方得以安全，方不致在回焊強熱中遭到燙傷或表面爆板的災情。

圖6、左為大型待焊板上共設置了6處感測線(xiàn)的俯視畫(huà)面，右為所設6處感測線(xiàn)經(jīng)過(guò)全程所繪記的6條回焊曲線(xiàn)，

其曲線(xiàn)間最大落差（8℃）即為回焊關(guān)鍵所在的板面(但全板中最熱與最冷兩點(diǎn)間以不超過(guò)15℃為宜）。

三、鞍部吸熱的管理

以SAC305或SAC3807各種品牌之錫膏規格而言，其鞍部吸熱耗時(shí)之變化約在60-120秒之間，溫度則自其前鞍的110-130℃緩升到165-190℃的后鞍高溫。凡當PCB為厚大之多層板（尤其高層厚板），所承載的元件也都厚重碩大，甚至所裝BGA還不在少數者，則其4-6段之緩升吸熱將非常關(guān)鍵。必須要讓厚板與厚件的內外全體吸飽熱量，其隨后飆升峰溫的快速強熱中，才不致因裡外溫差太大而造成厚板或厚件的迸裂。此時(shí)之Profile必須選用有鞍部或帽簷型一波三折式之回焊曲線(xiàn)。

圖7、左圖為無(wú)鉛慢速冷卻的曲線(xiàn)(2.5℃以下)，右圖為無(wú)鉛快速冷卻的曲線(xiàn)(2.5℃以上）；

注意兩圖中之紅線(xiàn)為小零件的溫度曲線(xiàn)，藍線(xiàn)為大元件的溫度曲線(xiàn)，二者代表全板面最熱與最冷之溫差尚未超過(guò)15℃。

但若為小板薄板或單雙面板，所承載之元件又多屬是小型者，在裡外溫差不大下，為了爭取產(chǎn)量產(chǎn)速起見(jiàn)，則吸熱段可採縮短時(shí)間快速升溫〈1℃/sec以上）的做法，此時(shí)鞍部將消失，而呈現沿路升上一波兩折有如房頂的L型Profile 。不過(guò)此時(shí)迴焊爐本身品質(zhì)的影響將很大，其各段之熱傳效率必須高效與均勻，且當板子進(jìn)入以致瞬間失溫之際，其迅速精確的補償能力，必須既快又淮才不致區域性落差過(guò)大（局部板面之么丁不宜超過(guò)4℃）。

上述有明顯鞍部的曲線(xiàn)者，其TAL時(shí)間較長(cháng)（約120秒），而無(wú)明顯鞍部L型者之TAL時(shí)間較短（約60秒）。無(wú)鉛重要規范，系針對溼敏性封裝元件之考試文件；故意讓封品先經(jīng)前期之飽吸濕氣，再經(jīng)后段之回焊考試，以觀(guān)察封件能否耐得住吸溼與強熱的折磨。該020C中Fig5-1 即為觀(guān)察封件是否會(huì )爆裂的考試曲線(xiàn)。此圖外部為起伏較平順耗時(shí)甚長(cháng)的曲線(xiàn)， 系為無(wú)鉛大件考試的Profile；而居中起伏相當陡翹耗時(shí)甚短者即為有鉛小件的考試曲線(xiàn)。很多人物誤將此專(zhuān)用考試曲線(xiàn)用于量產(chǎn)，不免有張冠之嫌。

圖8、此為著(zhù)名封裝規范，系為封裝器件在飽吸溼氣之后，再進(jìn)行回焊考試，以觀(guān)察其封體是否迸裂的考試用曲線(xiàn)。

外部為無(wú)鉛所用熱量較多的曲線(xiàn)，內部烏有鉛所用熱量較少的另一曲線(xiàn)。

四、錫膏與曲線(xiàn)的配合

一般錫膏配方中重量比90%者為粉狀（小球型）金屬焊料，10%者為有機輔料。除去少量配角型金屬不談（如銻、銦、鍺等），即使在主成份完全相同（如SAC305 〕，卻在錫粒大小與數量搭配比例各異者，其流動(dòng)性與癒合性也都存在頗大的差異。

圖9、此圖說(shuō)明某品牌10段爐〈8熱2冷）之有鞍曲線(xiàn)中，其各段所呈現之溫度與錫膏本身耐熱范圍之互相對應圖。

注意最前兩段預熱太快時(shí)，將會(huì )引發(fā)濺鍚與鍚球的麻煩。

至于有機輔料可揮灑的空間則就更大了，品牌品質(zhì)的差異也絕大部份出自于此。有機物中含助焊劑、活化劑、黏著(zhù)劑、抗垂流劑，與溶劑等；搭配金屬小球以而得以展現施工所必須的印刷性、夠久的黏著(zhù)性(Jack Time)、抗塌性、黏度值、免洗絕緣品質(zhì)(S工R或水溶液電阻率等)、散錫性與上錫性等。因而各種商品錫膏都會(huì )在其型錄中，特別強調在各段加熱中可耐熱而不變質(zhì)的溫度范圍；以及形成焊點(diǎn)后所展現的各種品質(zhì)特性等。

圖10、上圖為日商Koki，之無(wú)鉛錫S3X58—M406在回焊曲線(xiàn)各段高溫申之耐熱范圍。

左圖為三種商品錫膏在八種重要品質(zhì)上的比較(0-5分)，蜘蛛網(wǎng)圖之面積愈大者，則表其品級愈好。

至于熔融錫膏之液態(tài)歷時(shí)(TAL)長(cháng)短，也與待焊板表面處理之種類(lèi)及厚度有關(guān)，一般板類(lèi)常見(jiàn)之TAL以60啊100秒為宜，以減少強熱對待焊板與助焊劑的煎熬，但仍須以完成錫膏癒合，以及沾錫或IMC的良好為主旨。TAL太長(cháng)大久當然會(huì )對零件與板體造成傷害’甚至助焊劑也遭到碳化(Charring)。但TAL太短也將明顯帶來(lái)冶焊，吃錫不良或錫膏癒合不足，以致顆粒狀外觀(guān)等缺失。對于強熱敏感的待焊板，似可從最短的TAL開(kāi)始試焊，在不變動(dòng)各段熱風(fēng)條件下，採較方便的行速微調中找出最合適的焊接條件。