在PCBA加工和SMT貼片工藝中，回流焊是確保焊點質量和元件可靠性的核心環節。預熱區作為回流焊的第一階段，其溫度控制直接影響后續焊接效果和元件壽命。優化預熱區溫度不僅能減少熱沖擊導致的元件損傷，還能提升焊點一致性和良率。深圳smt貼片加工廠-1943科技從原理、方法和參考案例展開分析。

一、預熱區的關鍵作用與溫度曲線設計

預熱區的主要功能是逐步提升 PCB 和元件溫度，為后續回流階段做準備。具體包括：

1. 溶劑蒸發：去除錫膏中的揮發性成分（如助焊劑溶劑），避免在高溫區產生飛濺或氣泡。
2. 助焊劑活化：在 150-180℃區間，助焊劑開始分解金屬氧化物，為焊接提供清潔表面。
3. 熱平衡：使 PCB 和元件均勻受熱，減少溫差導致的熱應力。

根據 IPC-A-610 標準，預熱區溫度通?？刂圃?0-160℃，升溫速率為1.5-3℃/ 秒，持續時間60-120 秒。對于無鉛焊料（如 SAC305），預熱溫度需適當提高至100-150℃，以補償其較高的熔點。

二、優化預熱區溫度的核心方法

1. 溫度曲線精細化設計

   • 分段式升溫：采用斜率上升而非階梯式升溫，例如從室溫以 2℃/ 秒升至 150℃，再以 1℃/ 秒進入恒溫區。
   • 恒溫區協同：在 150-180℃維持 60-90 秒，確保助焊劑充分活化并平衡板溫。對于大型元件（如 BGA），可延長恒溫時間至 110 秒，減少局部溫差。
   • 峰值溫度匹配：回流區峰值溫度需高于焊料熔點 10-20℃（如無鉛焊料 235-245℃），但預熱區溫度需避免接近熔點，防止焊料提前塌陷。

2. 元件與材料適配

   • 元件溫度敏感性：陶瓷電容、熱敏電阻（PTC/NTC）等對溫度變化敏感，需采用更低的升溫速率（如 1.5℃/ 秒）和更長的預熱時間。金屬電阻器等耐溫元件可適當提高速率以提升效率。
   • PCB 材料差異：FR-4 基板導熱性較好，預熱溫度可設為 130-150℃；聚酰亞胺等高溫材料則需 150-180℃以確保熱穿透。

3. 設備參數優化

   • 傳送帶速度：結合溫區長度調整速度，確保 PCB 在預熱區停留時間達標。例如，8 溫區設備若預熱區占 3 個溫區，速度宜設為 0.8-1.2 米 / 分鐘。
   • 熱風均勻性：采用強制對流技術（如層流設計），減少 “陰影效應” 導致的局部過熱或冷焊。

4. 實時監控與反饋

   • 熱電偶測溫：在 PCB 關鍵位置（如大元件底部、板邊緣）布置熱電偶，監測實際溫度曲線與設定值的偏差。
   • 自適應算法：引入 AI 或多目標遺傳算法，根據實時數據動態調整預熱參數，例如當檢測到溫差超過 5℃時自動延長預熱時間。

三、常見問題與解決方案

1. 熱沖擊導致元件開裂

   • 原因：預熱速率過快（>3℃/ 秒）或溫度梯度過大。
   • 對策：降低升溫速率至 1.5-2℃/ 秒，增加預熱區長度或延長停留時間。

2. 助焊劑活化不充分

   • 表現：焊點表面氧化、空洞率高。
   • 對策：檢查預熱溫度是否低于助焊劑活化溫度（通常 150-180℃），調整恒溫區參數。

3. 錫珠與飛濺

   • 原因：溶劑揮發不完全，預熱溫度過低或時間不足。
   • 對策：提高預熱溫度至 130-160℃，延長恒溫時間至 90 秒，或更換低殘留助焊劑。

四、參考案例：汽車電子 PCBA 的優化

在生產車載控制模塊時，發現 BGA 焊點空洞率高達 15%，且部分陶瓷電容出現裂紋。通過以下措施優化：

1. 預熱區調整：將溫度從 120℃提升至 150℃，升溫速率從 2.5℃/ 秒降至 1.8℃/ 秒，恒溫時間從 60 秒延長至 100 秒。
2. 設備升級：引入氮氣保護和真空回流焊，減少氧化并消除微空洞。
3. 元件布局優化：將大尺寸元件（如散熱器）集中放置，增加局部預熱功率。

優化后，空洞率降至 3% 以下，陶瓷電容裂紋問題完全消除，ICT 測試通過率從 89% 提升至 98.5%。

五、總結與建議

優化回流焊預熱區溫度需綜合考慮材料特性、元件布局、設備能力和工藝目標。核心原則包括：

• 分階段控溫：確保升溫速率、恒溫時間與焊料 / 元件特性匹配。
• 動態監控：通過實時數據反饋調整參數，避免依賴經驗設定。
• 設備協同：結合氮氣保護、真空技術等提升穩定性。
• 持續改進：定期評估溫度曲線，針對新產品或工藝變化進行驗證。

通過以上方法，可有效減少熱沖擊，提升焊接質量，為PCBA加工和SMT貼片提供可靠保障。

因設備、物料、生產工藝等不同因素，內容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識，歡迎訪問深圳smt貼片加工廠-1943科技。