一文講透回流焊的升溫速率以糾偏扶正

引言：

作為SMT從業者，大家對回流焊的爐溫曲線應該非常熟悉，但在與許多同行的頻繁交流中，我發覺絕大多數人對爐溫曲線的理解，主要是對于升溫速率（也叫升溫斜率）的認識都不夠透徹，因此深感遺憾。我認為有必要撰寫此文以對行業中普遍的錯誤觀念進行糾偏扶正。

1.我們需要關注的升溫速率是回流焊哪個階段的升溫速率？

回流焊分四個階段，升溫區、預熱區（也有叫恒溫區或者保溫區）、回流區、冷卻區。我們需要關注的是第一個階段升溫區的升溫速率。

2. 回流焊的升溫區為什么要控制升溫速率？

在貼片完成后，PCBA電子組件進入回流爐，即開始按照預定速度從環境溫度開始加熱。為防止元器件損壞，控制升溫速率是必要的。加熱還使得助焊劑在完全活化之前其溶劑的蒸發，以減少焊接時氣體的產生。

這里的關鍵是升溫速率不宜太大，否則容易導致元器件損壞。我們都知道元器件的原材料有金屬和塑料等，他們都有熱脹冷縮的特性，而不同材質的熱膨脹系數是不一樣的。另外有些元器件是MSD（濕度敏感元件），元件內部的水汽也會受熱膨脹直到汽化。過快的升溫速率顯然容易造成元器件因熱膨脹過快而造成損傷。

3. 升溫速率應該設定多少最合適？

有人說1~3℃/s，也有人說1~4℃/s或者2~4℃/s。從防止元器件損傷的角度，我認為1~3℃/s是最為合理的。

4. 升溫速率是怎樣計算的?

從升溫速率的單位可以看出，升溫速率是一定時間之間的溫度差除以時間差,即升溫速率=（T2-T1）/(t2-t1)。

5. 重點來了!!!

為什么我說絕大多數從業者都不理解回流焊的升溫速率呢？大家有沒有想過，你們看到的爐溫測試結果，其中的升溫速率正確嗎？

答案是絕大多數SMT工程師提供的爐溫曲線，其中升溫速率的數據是無意義的，不是我們想要管控的升溫速率。

6. 如何看懂爐溫測試軟件的計算邏輯？

以上述爐溫曲線案例為例：

斜率1：介于25℃~150℃之間

計算斜率的時間間隔：60s（我在上面示意圖中以Tc表示）

升溫速率=（132-25）/60≈1.78℃/s

以上結果符合1~3℃/s的工藝要求，于是SMT工程師信心滿滿地說，升溫速率很理想。大多數人都覺得沒毛病，只有極少數明白人知道，這是假的升溫速率，看這個結果毫無意義。這個“毛病”就出在“計算斜率的時間間隔tc：60s”上面。

我們可以很明顯地看到，實際的爐溫曲線不是以固定的斜率上升，而是先快后慢，當我們看到1.78℃/s的結果而心安理得時，殊不知某些元件可能面臨著巨大的損傷風險，它們很可能經受著實際遠高于3℃/s的斜率，而我們卻看不到。

我們做一個驗證，同一個爐溫曲線測試結果，我們把Tc（采樣間隔時間）分別改為3s和1s，我們看一下結果比對：

我們可以看到Tc=3s時，1號測溫點的升溫速率為2.50℃/s；

Tc=1s時，1號測溫點的升溫速率為2.90℃/s，比前者高出很多。

由此得出結論1：采樣間隔時間設置值越大，則軟件顯示的升溫速率越小。

由上面兩圖我們還可以看到，斜率介于35℃~60℃或者35℃~150℃時，軟件顯示的升溫速率是不變的，由此我們又可以得出結論2：爐溫測試軟件的斜率計算邏輯是取設定的溫度區間內的最大斜率。而最大斜率是曲線最開始上升的那個階段。

7. 如何獲得正確的升溫速率？

由剛才的案例，我們可以明確回流焊爐溫曲線的升溫速率是先大后小，因此我們需要關注和管控的是曲線最初的升溫速率。之前看到有人設置斜率介于35℃~150℃或者40℃~160℃都是不合理的。因為我們SMT車間的溫度要求是23℃±5℃，即使考慮到我們的測溫板往往有余溫，我們也應該設定溫度區間介于23℃~150℃（150℃換成60℃或者100℃都沒影響），采用間隔時間應設定為1s。

8. 如何設定回流焊的爐溫參數以獲得可靠的升溫速率？

這個問題可以換一種問法：爐溫參數中哪些參數對升溫速率有最直接的影響？

答案是：第一溫區的溫度和鏈速。

第一溫區的溫度與升溫速率成正比；鏈速與升溫速率成反比。

原因是第一溫區的溫度與車間環境溫度的差值是最大的，一般在100℃上下，而后面相鄰溫區的溫差值一般都要求不超過50℃，整個回流焊過程的鏈速是恒定不變的，從升溫速率=（T2-T1）/(t2-t1)的計算公式可以看出，溫差越大，升溫速率越大。因此，毫無疑問，回流焊的升溫速率最大值就是在曲線最開始上升的階段。

結語

我之前看到很多人提供的爐溫曲線上，采樣間隔時間有60s，有30s，也有20s的，當我指出錯誤時，他們振振有詞地說這是我們軟件的默認設置，能有什么問題？我這樣做了n年了，我們的產品出去多少kk了，能有什么問題？

我希望大家看到本文后，能夠重新審視自己的職業觀。作為一個合格的優秀的工藝工程師，應有堅實的理論基礎、豐富的實踐經驗、嚴謹細致的工作態度、敏銳的洞察力、堅定的立場，不隨波逐流，不人云亦云，這樣才能在職場江湖立于不敗之地。

審核編輯：湯梓紅