浅谈无铅回流焊的特点

回流焊接的PCB，由于铜的分布面积不同，元器件的大小、元器件的密度不一样，PCB表面的温度也是不均匀的。在回流焊接工艺中，如果最小峰值温度为235℃，最大峰值温度主要看板面的温差Δt，PCB板的尺寸、厚度、层数、元件布局、Cu的分布以及元件尺寸和热容量都会不同。对于大而复杂元件的大、厚印制板，典型Δt高达20-25℃。为了减小PCB表面的Δt，满足微小的无铅工艺窗口。

在回流焊接升温区，有铅焊接从25℃升到100℃ sec只需要60-90sec;无铅焊接从25℃升到110℃需要100-200 sec，升温时间比有铅要延长大约一倍，当多层板、大板以及有大热容量元器件的复杂印制电路板时，为了使整个PCB温度均匀，减小PCB及大小元器件的温差Δt，无铅回流焊接需要缓慢升温。

在快速升温区，有铅焊接从150℃升到183℃，升温33℃，允许在30-60sec之间完成，升温速率为0.55-1℃/sec;无铅焊接从150℃升到217℃，升温67℃，只允许在50-70sec之间完成，升温速率为0.96-1.34℃/sec，要求升温速率比有铅高30%左右，温度越高升温越困难，如果升温速率提不上去，长时间处在高温下会使焊膏中助焊剂提前结束活化反应，严重时会PCB焊盘，元件引脚和焊膏中的焊料合金在高温下重新氧化而造成焊接不良。为了提高助焊剂浸润区的升温斜率，应增加回流区的数目或提高加热功率。由于高温和浸润性差，要求提高焊膏中助焊剂的活动化温度和活性。

再来看看回流区，有铅的峰值温度为210-230℃，无铅的峰值温度为235-245℃，由于FR-4基材PCB的极限温度为240℃，由此可以看出有铅焊接时，允许有30℃的波动范围，这样的工艺窗口比较宽松;可是无铅焊接时，只允许有5℃的波动范围，工艺窗口相对窄。如果PCB表面温度是均匀的，那么实际工艺允许有5℃的误差。假若PCB表面有温度误差Δt>5℃，那么PCB某处已超过FR-4基材PCB的极限温度240℃，会损坏PCB。对于有大热容量的复杂产品，可能需要260℃才能焊好，因此FR-4基材PCB就不能满足要求了。

回流焊炉的热容量和横向温差也是保证无铅焊接质量很重要的因素。一般要求回流焊炉横向温差<2℃，为了减小炉子横向温差Δt，除了采取更好的炉体保温措施，还可采用对导轨加热的方法。因为导轨容易散热，一般在靠近导轨处的温度箭微低一些。由于无铅比有铅的熔点高34℃，因此要求无铅焊接设备耐高温，抗腐蚀。对于大尺寸的PCB要求设备的导轨增加中间支撑。

在回流焊冷却区，由于回流区的峰值温度高，为了防止由于焊点冷却凝固时间长，造成焊点结晶颗粒长大;另外，加速冷却可以防止产生偏析，避免枝状结晶的形成，因此要求焊接设备增加冷却装置，使焊点快速降温，以保证焊接品质。