熱曲線是一組複雜的時間-溫度數(shù)據(jù)，通常與爐子（例如：回流爐）中的熱溫度測量相關(guān)。 熱曲線通常沿著各種維度測量，如斜率、浸泡、液面以上時間（TAL）和峰值。
熱曲線可根據(jù)其在工藝視窗（規(guī)格或公差限制）中的適合程度進行排序。 原始溫度值以相對於工藝平均值和視窗限制的百分比進行歸一化。 過程視窗的中心被定義為零，過程視窗的極端邊緣為±99%。過程窗口指數(shù)（PWI）大于或等于100%，表明該剖面圖在過程限制之外。 例如，如果工藝平均值設(shè)定為200 °C，工藝視窗分別校準(zhǔn)為180 °C和220 °C，那麼188 °C的測量值轉(zhuǎn)化為工藝窗口指數(shù)為-60%。
該方法用於各種工業(yè)和實驗室過程，包括電子元件組裝、光電子學(xué)、光學(xué)、生物化學(xué)工程、食品科學(xué)、危險廢物的淨(jìng)化、[引者注] 和地球化學(xué)分析。
電子產(chǎn)品的焊接
這種方法的主要用途之一是電子元件的焊接。 目前主要有兩種類型的型材。 斜坡-浸泡-尖峰（RSS）和斜坡到尖峰（RTS）。 在現(xiàn)代系統(tǒng)中，製造業(yè)的品質(zhì)管理實踐產(chǎn)生了自動工藝演算法，如PWI，其中焊爐預(yù)裝了大量的電子器件和可程式設(shè)計輸入，以定義和完善工藝規(guī)範(fàn)。 通過使用PWI等演算法，工程師可以校準(zhǔn)和定製參數(shù)，以實現(xiàn)最小的工藝差異和接近零的缺陷率。
回流焊工藝
在焊接中，熱曲線是一組複雜的時間-溫度值，用於各種工藝尺寸，如斜率、浸泡、TAL和峰值。 錫膏含有金屬、助焊劑和溶劑的混合物，有助於錫膏從半固體到液體再到蒸汽的相變;而金屬則從固體到液體。 為了實現(xiàn)有效的焊接過程，焊接必須在回流爐中仔細(xì)校準(zhǔn)的條件下進行。 對流式回流爐詳細(xì)說明
今天在焊接中主要有兩種型材類型。
坡道-浸泡-尖峰（RSS）
坡道至尖峰（RTS）
坡道-浸泡-尖峰
斜坡-浸泡-尖峰的特點
Ramp的定義是溫度隨時間變化的速率，以每秒度數(shù)表示。?最常用的工藝極限是4°C/s，儘管許多元件和焊膏製造商規(guī)定該值為2°C/s。 許多元件都有一個規(guī)格，溫度的上升不應(yīng)超過每秒指定的溫度，如2°C/s。 焊膏中含有的助焊劑的快速蒸發(fā)會導(dǎo)致缺陷，如升鉛、墓石和焊球。 此外，如果水分含量高，快速加熱會導(dǎo)致元件內(nèi)部產(chǎn)生蒸汽，從而形成微裂縫。
在輪廓的浸泡部分，焊膏接近相變。 引入元件和PCB的能量都接近平衡。 在這個階段，大部分的助焊劑從焊膏中蒸發(fā)出來。 浸泡的時間對於不同的焊膏來說是不同的。 PCB的品質(zhì)是浸泡時間必須考慮的另一個因素。 過快的熱傳遞會導(dǎo)致焊料飛濺，產(chǎn)生焊球、橋接和其他缺陷。 如果傳熱太慢，助焊劑濃度可能仍然很高，並導(dǎo)致冷焊點、空隙和不完全迴流
在浸泡段之後，剖面圖進入斜率至峰值段，這是一個超過合金熔化溫度的特定溫度範(fàn)圍和時間。 成功的型材溫度範(fàn)圍比液相高30°C，共晶的溫度約為183°C，無鉛的溫度約為217°C。
該型材的最後一個區(qū)域是冷卻部分。 冷卻的典型規(guī)格通常是小於-6 °C/s（下降斜率）。
坡道至尖峰
斜坡到尖峰的特徵
斜坡到尖峰（RTS）曲線幾乎是一個線性圖，從工藝的入口處開始，到高峰段結(jié)束，在冷卻段的Δt（溫度變化）較大。 雖然斜坡-浸泡-尖峰（RSS）允許約4°C/s，但RTS的要求是約1-2°C/s。 這些數(shù)值取決於焊膏的規(guī)格。 RTS的浸泡期是斜坡的一部分，不象RSS那樣容易區(qū)分。 浸泡期主要由傳送帶速度控制。 RTS曲線的峰值是線性斜坡到曲線峰值段的端點。 關(guān)於RSS剖面中的缺陷的考慮同樣適用於RTS剖面。
當(dāng)PCB進入冷卻段時，負(fù)斜率一般比上升斜率更陡峭。
熱電偶附件
熱電偶（或TC）是由一個焊珠連接的兩種不同的金屬。 為了使熱電偶能夠讀取任何給定點的溫度，焊珠必須與需要測量溫度的物體直接接觸。 兩根不同的導(dǎo)線必須保持分離，只在焊珠處連接;否則，讀數(shù)不再是在焊珠處，而是在金屬首次接觸的位置，使讀數(shù)無效。
剖面圖上的 「之 」字形熱電偶讀數(shù)表明熱電偶的連接鬆動。 為了獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)，熱電偶要連接到在品質(zhì)、位置和已知故障點方面不相似的區(qū)域。 此外，它們應(yīng)與氣流隔離。 最後，幾個熱電偶的位置應(yīng)該從PCB的人口密集區(qū)到人口稀少區(qū)，以獲得最佳採樣條件。
使用了幾種連接方法，包括環(huán)氧樹脂、高溫焊料、Kapton和鋁帶，每種方法都有不同程度的成功率。
環(huán)氧樹脂能很好地將TC導(dǎo)體固定在異型板上，以防止它們在異型過程中被烤箱纏住。 環(huán)氧樹脂有絕緣體和導(dǎo)體兩種配方，需要檢查規(guī)格，否則絕緣體會對剖面數(shù)據(jù)的收集起到負(fù)面作用。 以類似的數(shù)量和厚度塗抹這種粘合劑的能力是很難定量測量的。 這降低了可重複性。 如果使用環(huán)氧樹脂，必須檢查該環(huán)氧樹脂的性能和規(guī)格。 環(huán)氧樹脂在廣泛的溫度公差範(fàn)圍內(nèi)發(fā)揮作用。
用於TC連接的焊料的特性與電氣連接焊料的特性不同。 高溫焊料不是用於TC連接的最佳選擇，原因有幾個。 首先，它具有與環(huán)氧樹脂相同的缺點–將TC粘附在基材上所需的焊料數(shù)量因地點不同而不同。 第二，焊料是導(dǎo)電的，可能會使TC短路。 一般來說，有一小段導(dǎo)體暴露在溫度梯度下。 這個暴露的區(qū)域與物理焊縫一起產(chǎn)生一個電動勢（EMF）。 導(dǎo)體和焊縫被放置在溫度梯度內(nèi)的均勻環(huán)境中，以盡量減少EMF的影響。
Kapton膠帶是最廣泛使用的用於TC和TC導(dǎo)體連接的膠帶和方法之一。 當(dāng)應(yīng)用幾層時，每層都對絕緣有加成作用，並可能對型材產(chǎn)生負(fù)面影響。 這種膠帶的一個缺點是，PCB必須非常乾淨(jìng)和光滑，以實現(xiàn)對熱電偶焊縫和導(dǎo)體的氣密性覆蓋。 Kapton膠帶的另一個缺點是，在溫度超過200°C時，膠帶會變得有彈性，因此，熱電偶有從基材表面升起的趨勢。 其結(jié)果是錯誤的讀數(shù)，其特徵是輪廓中的鋸齒狀線條。
鋁帶有不同的厚度和密度。 較重的鋁帶可以化解通過鋁帶的熱傳遞，並作為一個絕緣體。 低密度的鋁帶允許熱量傳遞到TC的EMF產(chǎn)生區(qū)域。 當(dāng)鋁帶的厚度在熱電偶的EMF產(chǎn)生區(qū)相當(dāng)一致時，鋁帶的導(dǎo)熱性允許均勻傳導(dǎo)。
虛擬剖析
虛擬剖析是一種創(chuàng)建剖析的方法，不需要連接熱電偶（TC），也不需要每次為同一生產(chǎn)板運行剖析時都對PCB進行物理測量。 所有典型的剖面數(shù)據(jù)，如斜率、浸泡、TAL等，都是通過使用虛擬剖面來測量的。 不需要附加TC的好處超過了每次需要新的剖面圖時不必對PCB進行儀器測量的便利。
無論是回流焊還是波峰焊機，都可以自動創(chuàng)建虛擬曲線。 出於建模目的，需要進行初始配方設(shè)置，但一旦完成，就可以進行虛擬剖面。 由於系統(tǒng)是自動的，剖面圖可以定期或連續(xù)地為每一個元件生成。 在收集堆積如山的工藝相關(guān)數(shù)據(jù)時，SPC圖表與CpK一起可以作為一種輔助手段。 自動剖析系統(tǒng)持續(xù)監(jiān)測過程，併為每個裝配創(chuàng)建剖析。 隨著條碼在迴流焊和波峰焊過程中變得越來越普遍，這兩種技術(shù)可以結(jié)合起來進行剖析追蹤，使每個生成的剖析可以通過條碼搜索。 這在將來某個時候?qū)ρb配體進行質(zhì)疑時是很有用的。 在為每個元件創(chuàng)建剖面圖時，使用PCB的條碼進行快速搜索，就可以調(diào)出有問題的剖面圖，並提供證據(jù)證明該元件是按照規(guī)格加工的。 此外，在將自動剖析與條碼相結(jié)合時，可以實現(xiàn)更嚴(yán)格的過程控制，例如在啟動生產(chǎn)運行之前確認(rèn)操作員已經(jīng)輸入了正確的過程。
