回流焊接是一個過程，在這個過程中，焊膏（粉狀焊料和助焊劑的粘性混合物）被用來將一個或數(shù)千個微小的電氣元件臨時連接到它們的接觸墊上，然后整個組件被置于受控的熱量之下。焊膏在熔融狀態(tài)下重新流動，形成永久性的焊點。加熱可以通過將組件通過回流爐，在紅外線燈下，或（非常規(guī)的）用脫焊熱風筆焊接單個焊點來完成。
用長的工業(yè)對流爐進行回流焊接是將表面貼裝技術元件或SMT焊接到印刷電路板或PCB上的首選方法。根據(jù)每個組件的具體熱要求，烤箱的每一段都有一個調節(jié)溫度。專門用于焊接表面貼裝元件的回流焊爐也可用于通孔元件，方法是在孔中填入焊膏并將元件引線插入焊膏中。然而，波峰焊是將多引線通孔元件焊接到為表面貼裝元件設計的電路板上的常用方法。
當用于含有表面貼裝和電鍍通孔（PTH）元件的電路板上時，通孔回流焊，如果可以通過專門修改的錫膏模版來實現(xiàn)，可以使波峰焊接步驟從裝配過程中消除，有可能降低裝配成本。雖然這可以說是以前使用的鉛錫焊膏，但無鉛焊料合金，如SAC，在烘箱溫度曲線調整的限制和專門的通孔元件的要求方面提出了挑戰(zhàn)，這些元件必須用焊錫絲手工焊接，或不能合理地承受電路板在回流爐傳送帶上移動時的高溫度。在對流爐中使用焊膏對通孔元件進行回流焊接的過程被稱為侵入式焊接。
回流焊工藝的目標是讓焊膏達到共晶溫度，在這個溫度下，特定的焊料合金發(fā)生相變，變成液體或熔融狀態(tài)。在這個特定的溫度范圍內，熔化的合金表現(xiàn)出粘附的特性。熔化的焊料合金的行為很像水，具有內聚力和附著力的特性。如果有足夠的助焊劑，在液態(tài)狀態(tài)下，熔融焊料合金將表現(xiàn)出一種稱為 “潤濕 “的特性。
潤濕是合金在其特定共晶溫度范圍內的一種特性。潤濕是形成焊點的必要條件，符合 “可接受 “或 “目標 “條件的標準，而根據(jù)IPC，”不合格 “被認為是有缺陷的。
回流爐的溫度曲線適合于特定電路板組件的特點，例如，電路板內地平面層的大小和深度，電路板內的層數(shù)，元件的數(shù)量和大小。特定電路板的溫度曲線將允許焊料回流到相鄰的表面上，而不至于過熱和損壞電氣元件，超過其溫度承受能力。在傳統(tǒng)的回流焊工藝中，通常有四個階段，稱為 “區(qū)域”，每個階段都有一個獨特的熱曲線：預熱、熱浸泡（通常縮短為浸泡）、回流和冷卻。
預熱區(qū)
預熱是回流焊過程的第一階段。在這個回流階段，整個電路板組件向目標浸泡或停留溫度爬升。預熱階段的主要目標是使整個組件安全、穩(wěn)定地達到浸泡或預回流溫度。預熱也是焊膏中的揮發(fā)性溶劑放出的一個機會。為了使錫膏溶劑正確排出，并使組件安全地達到預回流溫度，必須以一致的、線性的方式對PCB進行加熱?；亓鬟^程第一階段的一個重要指標是溫度斜率或上升與時間的關系。這通常是以攝氏度/秒來衡量的，C/s。許多變量會影響制造商的目標斜率。這些因素包括：目標處理時間、錫膏揮發(fā)性和元件考慮?？紤]到所有這些工藝變量是很重要的，但在大多數(shù)情況下，敏感元件的考慮是最重要的。”如果溫度變化過快，許多元件會開裂。最敏感的元件所能承受的最大熱變化率成為最大允許的斜率”。然而，如果不使用熱敏元件，并且最大限度地提高產(chǎn)量是非常重要的，那么可以定制積極的斜率以提高加工時間。出于這個原因，許多制造商將這些斜率推高到3.0°C/秒的最大常見允許斜率。相反，如果使用的是含有特別強的溶劑的焊膏，加熱裝配速度過快，很容易造成工藝失控。隨著揮發(fā)性溶劑的釋放，它們可能會使焊料從焊盤上飛濺到電路板上。在預熱階段，焊料飛濺是暴力放氣的主要問題。一旦板子在預熱階段被升溫，就是進入浸泡或預回流階段的時候了。
熱浸透區(qū)
第二部分，熱浸泡，通常是60至120秒的曝曬，以去除焊膏的揮發(fā)物和激活助焊劑，助焊劑成分在元件引線和焊盤上開始氧化還原。過高的溫度會導致焊料飛濺或起球，以及焊膏、連接焊盤和元件終端的氧化。同樣地，如果溫度太低，助焊劑可能不會完全激活。在浸泡區(qū)結束時，在回流區(qū)之前，需要整個組件的熱平衡。建議采用浸泡曲線，以減少不同尺寸的組件之間的T差，或者如果PCB組件非常大。還建議使用浸泡曲線，以減少區(qū)域陣列型封裝的空洞。
回流焊區(qū)
第三部分，回流區(qū)，也被稱為 “回流以上時間 “或 “液態(tài)以上溫度”（TAL），是工藝中達到最高溫度的部分。一個重要的考慮因素是峰值溫度，它是整個過程中的最高允許溫度。一個常見的峰值溫度是液態(tài)以上20-40℃。這個極限是由組件上對高溫容忍度最低的部件（最容易受到熱損傷的部件）決定的。一個標準的指導原則是，從最脆弱的部件所能承受的最高溫度中減去5℃，得出工藝的最高溫度。重要的是要監(jiān)控工藝溫度，使其不超過這個極限。此外，高溫（超過260℃）可能會對SMT元件的內部模具造成損害，并促進金屬間的生長。反之，溫度不夠高，可能會妨礙錫膏的充分回流。
液態(tài)以上時間(TAL)，或回流以上時間，衡量焊料成為液體的時間。助焊劑降低了金屬交界處的表面張力，以完成冶金結合，使各個焊粉球體結合。如果概況時間超過制造商的規(guī)格，結果可能是助焊劑過早激活或消耗，在形成焊點之前有效地 “干燥 “錫膏。不充分的時間/溫度關系會導致助焊劑的清潔作用下降，導致潤濕性差，溶劑和助焊劑的去除不充分，并可能導致焊點缺陷。專家們通常建議盡可能短的時間，然而，大多數(shù)焊膏規(guī)定的最低時間為30秒，盡管這個具體時間似乎沒有明確的理由。一種可能性是，PCB上有些地方在剖析時沒有被測量，因此，將最小允許時間設定為30秒，可以減少未被測量的區(qū)域沒有回流的幾率。較長的最小回流時間也為防止烘箱溫度變化提供了安全系數(shù)。潤濕時間最好保持在液面以上60秒以下。超過液態(tài)的額外時間可能會導致金屬間的過度生長，從而導致接頭變脆。在超過液態(tài)溫度的情況下，電路板和元件也可能被損壞，大多數(shù)元件都有一個明確的時間限制，即它們可以暴露在超過給定最大值的溫度下多長時間。超過液態(tài)溫度的時間太短，可能會滯留溶劑和助焊劑，造成接頭變冷或變鈍以及焊料空隙的可能性。
冷卻區(qū)
最后一個區(qū)域是冷卻區(qū)，用于逐步冷卻已加工的電路板并固化焊點。適當?shù)睦鋮s可以抑制多余的金屬間形成或對元件的熱沖擊。冷卻區(qū)的典型溫度范圍為30-100 °C (86-212 °F)。選擇一個快速的冷卻速率是為了創(chuàng)造出一個機械上最健全的細小晶粒結構。與最大的上升速率不同，下降速率常常被忽視?？赡茉谀承囟纫陨?，斜率就不那么重要了，然而，任何部件的最大允許斜率應該適用于該部件的加熱或冷卻。通常建議冷卻率為4 °C/s。這是分析過程結果時需要考慮的一個參數(shù)。
詞源
術語 “回流 “是指超過這個溫度時，固體焊料合金一定會熔化（而不是僅僅軟化）。如果冷卻到低于這個溫度，焊料就不會流動。如果再次加熱到該溫度以上，焊料將再次流動–因此稱為 “回流”。
使用回流焊的現(xiàn)代電路組裝技術不一定允許焊料流動超過一次。他們保證焊膏中含有的顆粒狀焊料超過了相關焊料的回流溫度。
熱剖析
熱分析是指測量電路板上的幾個點，以確定其在焊接過程中的熱偏移。在電子制造業(yè)中，SPC（統(tǒng)計過程控制）有助于確定過程是否處于控制狀態(tài)，根據(jù)焊接技術和元件要求定義的回流參數(shù)進行測量。現(xiàn)代軟件工具允許捕獲剖面，然后使用數(shù)學模擬自動優(yōu)化，這大大減少了為過程建立最佳設置所需的時間。
