迴流焊接是一個(gè)過程，在這個(gè)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(gè)或數(shù)千個(gè)微小的電氣元件臨時(shí)連接到它們的接觸墊上，然後整個(gè)元件被置於受控的熱量之下。 焊膏在熔融狀態(tài)下重新流動(dòng)，形成永久性的焊點(diǎn)。 加熱可以通過將元件通過迴流爐，在紅外線燈下，或（非常規(guī)的）用脫焊熱風(fēng)筆焊接單個(gè)焊點(diǎn)來完成。
用長的工業(yè)對(duì)流爐進(jìn)行回流焊接是將表面貼裝技術(shù)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(gè)元件的具體熱要求，烤箱的每一段都有一個(gè)調(diào)節(jié)溫度。 專門用於焊接表面貼裝元件的迴流焊爐也可用於通孔元件，方法是在孔中填入焊膏並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(shè)計(jì)的電路板上的常用方法。
當(dāng)用於含有表面貼裝和電鍍通孔（PTH）元件的電路板上時(shí)，通孔迴流焊，如果可以通過專門修改的錫膏模版來實(shí)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(diào)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迴流爐傳送帶上移動(dòng)時(shí)的高溫度。 在對(duì)流爐中使用焊膏對(duì)通孔元件進(jìn)行回流焊接的過程被稱為侵入式焊接。
迴流焊工藝的目標(biāo)是讓焊膏達(dá)到共晶溫度，在這個(gè)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(gè)特定的溫度範(fàn)圍內(nèi)，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(nèi)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範(fàn)圍內(nèi)的一種特性。 潤濕是形成焊點(diǎn)的必要條件，符合 “可接受 ”或 “目標(biāo) ”條件的標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)IPC，“不合格 ”被認(rèn)為是有缺陷的。
迴流爐的溫度曲線適合於特定電路板元件的特點(diǎn)，例如，電路板內(nèi)地平面層的大小和深度，電路板內(nèi)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，而不至於過熱和損壞電氣元件，超過其溫度承受能力。 在傳統(tǒng)的迴流焊工藝中，通常有四個(gè)階段，稱為 「區(qū)域」，每個(gè)階段都有一個(gè)獨(dú)特的熱曲線：預(yù)熱、熱浸泡（通?？s短為浸泡）、迴流和冷卻。
預(yù)熱區(qū)
預(yù)熱是回流焊過程的第一階段。 在這個(gè)回流階段，整個(gè)電路板元件向目標(biāo)浸泡或停留溫度爬升。 預(yù)熱階段的主要目標(biāo)是使整個(gè)元件安全、穩(wěn)定地達(dá)到浸泡或預(yù)回流溫度。 預(yù)熱也是焊膏中的揮發(fā)性溶劑放出的一個(gè)機(jī)會(huì)。 為了使錫膏溶劑正確排出，並使元件安全地達(dá)到預(yù)回流溫度，必須以一致的、線性的方式對(duì)PCB進(jìn)行加熱。 回流過程第一階段的一個(gè)重要指標(biāo)是溫度斜率或上升與時(shí)間的關(guān)係。 這通常是以攝氏度/秒來衡量的，C/s。 許多變數(shù)會(huì)影響製造商的目標(biāo)斜率。 這些因素包括：目標(biāo)處理時(shí)間、錫膏揮發(fā)性和元件考慮。 考慮到所有這些工藝變數(shù)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(huì)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，並且最大限度地提高產(chǎn)量是非常重要的，那麼可以定製積極的斜率以提高加工時(shí)間。 出於這個(gè)原因，許多製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彆強(qiáng)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(huì)使焊料從焊盤上飛濺到電路板上。 在預(yù)熱階段，焊料飛濺是暴力放氣的主要問題。 一旦板子在預(yù)熱階段被升溫，就是進(jìn)入浸泡或預(yù)迴流階段的時(shí)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)物和啟動(dòng)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(huì)導(dǎo)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(huì)完全啟動(dòng)。 在浸泡區(qū)結(jié)束時(shí)，在迴流區(qū)之前，需要整個(gè)元件的熱平衡。 建議採用浸泡曲線，以減少不同尺寸的元件之間的T差，或者如果PCB元件非常大。 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，迴流區(qū)，也被稱為 「迴流以上時(shí)間 」或 「液態(tài)以上溫度」（TAL），是工藝中達(dá)到最高溫度的部分。 一個(gè)重要的考慮因素是峰值溫度，它是整個(gè)過程中的最高允許溫度。 一個(gè)常見的峰值溫度是液態(tài)以上20-40°C。 這個(gè)極限是由元件上對(duì)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)原則是，從最脆弱的部件所能承受的最高溫度中減去5°C，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(gè)極限。 此外，高溫（超過260°C）可能會(huì)對(duì)SMT元件的內(nèi)部模具造成損害，並促進(jìn)金屬間的生長。 反之，溫度不夠高，可能會(huì)妨礙錫膏的充分迴流。
液態(tài)以上時(shí)間（TAL），或回流以上時(shí)間，衡量焊料成為液體的時(shí)間。 助焊劑降低了金屬交界處的表面張力，以完成冶金結(jié)合，使各個(gè)焊粉球體結(jié)合。 如果概況時(shí)間超過製造商的規(guī)格，結(jié)果可能是助焊劑過早啟動(dòng)或消耗，在形成焊點(diǎn)之前有效地 「乾燥」錫膏。 不充分的時(shí)間/溫度關(guān)係會(huì)導(dǎo)致助焊劑的清潔作用下降，導(dǎo)致潤濕性差，溶劑和助焊劑的去除不充分，並可能導(dǎo)致焊點(diǎn)缺陷。 專家們通常建議盡可能短的時(shí)間，然而，大多數(shù)焊膏規(guī)定的最低時(shí)間為30秒，儘管這個(gè)具體時(shí)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(shí)沒有被測(cè)量，因此，將最小允許時(shí)間設(shè)定為30秒，可以減少未被測(cè)量的區(qū)域沒有迴流的幾率。 較長的最小回流時(shí)間也為防止烘箱溫度變化提供了安全係數(shù)。 潤濕時(shí)間最好保持在液面以上60秒以下。 超過液態(tài)的額外時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致金屬間的過度生長，從而導(dǎo)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(gè)明確的時(shí)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(shí)間。 超過液態(tài)溫度的時(shí)間太短，可能會(huì)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)
最後一個(gè)區(qū)域是冷卻區(qū)，用於逐步冷卻已加工的電路板並固化焊點(diǎn)。 適當(dāng)?shù)睦鋮s可以抑制多餘的金屬間形成或?qū)υ臒嵝n擊。 冷卻區(qū)的典型溫度範(fàn)圍為30-100 °C （86-212 °F）。 選擇一個(gè)快速的冷卻速率是為了創(chuàng)造出一個(gè)機(jī)械上最健全的細(xì)小晶粒結(jié)構(gòu)。 與最大的上升速率不同，下降速率常常被忽視。 可能在某些溫度以上，斜率就不那麼重要了，然而，任何部件的最大允許斜率應(yīng)該適用於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(jié)果時(shí)需要考慮的一個(gè)參數(shù)。
詞源
術(shù)語 「迴流 」是指超過這個(gè)溫度時(shí)，固體焊料合金一定會(huì)熔化（而不是僅僅軟化）。 如果冷卻到低於這個(gè)溫度，焊料就不會(huì)流動(dòng)。 如果再次加熱到該溫度以上，焊料將再次流動(dòng)–因此稱為 「迴流」。。
使用回流焊的現(xiàn)代電路組裝技術(shù)不一定允許焊料流動(dòng)超過一次。 他們保證焊膏中含有的顆粒狀焊料超過了相關(guān)焊料的迴流溫度。
熱剖析
熱分析是指測(cè)量電路板上的幾個(gè)點(diǎn)，以確定其在焊接過程中的熱偏移。 在電子製造業(yè)中，SPC（統(tǒng)計(jì)過程控制）有助於確定過程是否處於控制狀態(tài)，根據(jù)焊接技術(shù)和元件要求定義的回流參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。 現(xiàn)代軟體工具允許捕獲剖面，然後使用數(shù)學(xué)模擬自動(dòng)優(yōu)化，這大大減少了為過程建立最佳設(shè)置所需的時(shí)間。
