5. 回焊之PROFILE量測
5.1. Profile量測設備
回焊爐profile的量測應使用專門爲了量測通過回焊爐profile的溫度量測設備。

 
建議使用量測profile之設備   
Datapaq 9000    
SlimKIC series  

量測設備應根據供應商提出的維護說明做定期的校正
此外還需要：
防熱毛毯
熱電偶／組合校正板
帶有記錄介面軟件的計算機
只有設備供應商推薦和許可之熱電偶可以使用

5.2. 用標準校正板量測PROFILE之方法
 
項目 爐子校正及驗證   
目的 爲了評價爐子功能,從而規定profile和設置 (預防性維護)   
量測頻率 一周至少一次，在每次主要的維護後，或者懷疑有異常時   
量測片 100x100x1.5 mm FR4 薄片
標準NMP校正板   
熱電偶個數 2    
熱電偶位置 1個熱電偶附在PCB(量測PCB溫度).該點之profile應符合5.3小節之規定。
一個熱電偶附於PCB表面上方(量測PCB附近空氣溫度)   
熱電偶固定方法 應使用5個M2 stork 螺絲釘和墊圈(外直徑4.7mm,內直徑2.2mm, 0.2 mm厚)固定到一個3x3 mm的銅區域上.
量測空氣溫度熱電偶直徑14mm的孔之上.用Kapton tape從底面覆蓋整個孔.
當使用新的熱電歐時,應校驗熱電偶量測點的重複性及再現性關鍵的參數有:超過179°C (ref. 5)的時間,溫度最大值(ref. 6)以及預熱區和回焊區溫度上升斜率(ref. 4).   
數據的存儲 應將量測數據存儲於指定的地方（服務器／文件夾／文件），已備將來之用。最近的量測數據應放在回焊爐附近。建議使用SPC表單對一些參數的變化（例如最大溫度）進行追蹤。這樣會有助於識別回焊爐穩定性的一些偏差和變化趨勢。 

6. 標準有鉛製程
下面這些規定的值適用於前一小節規定的標準螺釘熱電偶校正板。本規定是針對0.9-1.1 mm厚典型移動電話電路板以及元件數量和類型制定的允收成品板之profile。
板子如有明顯不同(較薄，較厚，或者僅僅有幾個元件等)，需制定不同的允收profile。因此當推出一個新產品時，應量測產品板上的不同位置的回焊profile。有關產品profile量測，7.1小節給出了基本的說明。
 
爐區 參數 規定   
 傳熱方式 強制對流   
 量測方法 固定熱電偶的爐溫校正   
1  預熱區(40-140°C) 昇溫的平均斜率 1.8－3 °C/s    
 預熱區的最大昇溫斜率 10 °C/s    
2  預熱區(140-170°C)時間 60－80 s    
3  預熱區最大溫度 175°C    
4  回焊區(175-200°C)平均溫度斜率 1.3－2 °C/s    
 回焊區最大溫度斜率 5°C/s    
5  超過179°C時間 40－60 s    
 超過200°C時間 25－45 s    
6  回焊區的最大溫度 215－225°C    
7  冷卻區(T=200-120°C)的平均溫度斜率 -1.5－-3.5°C/s    
 冷卻區最大溫度斜率 -5°C/s    
 Profile總長度 最大300 s    
 PCBA出爐溫度 最大40°C 

圖1：關鍵會焊製程參數圖解

6.1. 建議回焊爐設置
下表給出了典型設置區間，該區間產生了暗含於規定當中的回焊profile。使用爐溫校正方法(5.2小節)對每一個爐子進行參數驗證。必要的話，應調整這些參數使其達到7.2小節所規定之profile。
ERSA Hotflow 7
 
Zone  1 2 Reflow  Cooling    
Top  170-190°C  170-180°C  245-260°C  Additional cooling unit TOP switched ON    
Bottom  170-190°C  170-180°C  245-260°C     
Conveyor speed  0.75 m/min    
Blower speed  70%  70%  

注意：依據爐子的不同構造，ERSA Hotflow7回焊爐可能會存在明顯的不同之處(助焊劑類型)。

BTU VIP98
 
Zone  1  2  3  4  5  6  7  Cooling    
Top  120°C  135°C  150°C  165°C  175°C  215°C  245°C     
Bottom 120°C  135°C  150°C  165°C  175°C  215°C  245°C    
Conveyor speed  0.78 m/min    
Static pressure  1.2  

7. 無鉛焊接製程
7.1. 無鉛製程之profile定義
由於無鉛製程中回焊加熱比傳統的有鉛製程溫度低(溫度最大值和合金熔點不同)，因而其process window比傳統的有鉛製程要小。所以應針對產品優化profile。
以下即為設置正確的profile和設置之步驟：
7.2小節規定了標準校正板的基本無鉛製程之profile，7.4小節則規定了不同型號回焊爐的典型設置值。Profile和設置是定義具體產品profile的第一步。
建立基本的無鉛profile並用標準校正板量測。
在產品板的適當位置上安放必要數量的熱電偶。7.5小節對熱電偶的安放原則做了描述。正確安放熱電偶是精確可靠量測的前提。
用那塊產品板量測profile。對不同位置（元件）進行幾次量測，以保證獲取到最熱和最冷位置上足夠的信息。
對應7.2小節給出的要求，分析產品的profile。
如果產品板profile達不到要求，更改回焊爐相應設置並重新量測。繼續優化，直到得到允收之profile。
當量測之profile達到要求，再對標準校正板進行一次量測。
根據標準校正板的profile定義回焊爐所有的設置參數規格值及其誤差範圍。誤差範圍必須在客戶規定之產品板的profile。
使用標準校正板對回焊爐profile每週一次的定期量測。量測之profile應保證在先前定義的容差範圍內。如果出現偏差，在對回焊爐設置進行調整之前應分析其根本原因並做出改正。

7.2. 無鉛製程profile一般規定
下面是對產品板profile的一般規定。除非在具體的產品規定中有另外的說明，否則所有產品的profile均必須滿足這些要求。
所有的回焊爐(Ersa HotFlow7, ElectrovertOmniFlo7 and BTU VIP98, ERSA Hotflow2/14)在無鉛製程中均應使用預熱區是線性的profile。

 
產品板無鉛製程profile規定   
參數 規定   
傳熱方式 強制對流   
量測方法 在產品板的不同位置上安裝熱電偶   
Profile類型 預熱區70-180°C,線性上升   
預熱區(70-180°C)斜率 0.8-1.0 °C/s   
回焊區(200-225°C)斜率 1.1-3.0 °C/s   
回焊區最大斜率 5 °C/s   
超過217°C的時間 35-60 s   
超過230°C的時間 25-50 s   
回焊區最大溫度 232-250 °C
關鍵元件之間的溫度差<10°C   
冷卻區(220-120°C)斜率 -2 － -5 °C/s   
冷卻區最大斜率 -6 °C/s   
50°C－220°C時間 160-200 s   
PCB出爐溫度 最大40 °C 
注意：計算最大斜率時間隔時間最小２秒，間隔太小會得出錯誤的很大的斜率，尤其是在元件表面和熱量很小的量測點上會出現此問題。

圖２　部分產品板回焊規定參數和板子上不同位置profile舉例之圖解

7.3. 無鉛製程標準校正板之profile基本規定
這些規定值僅僅是針對標準校正板上的螺絲固定的SenSor而言的。更寬泛的規定是針對在產品上量測的profile而言的（請見7.2小節）。
本標準校正板之規定能夠使帶有RF-shield， CSPs等典型移動電話線路板的profile滿足7.2小節的規定。如果產品板與此有明顯的區別，比如元件質量較輕，應採用滿足要求的其他標準校正板規定。應按照7.1小節定義的步驟來建立本規定。

 
標準校正板無鉛製程profile規定   
參數 規定   
傳熱方式 強制對流   
量測方法 在標準校正板上安裝傳感器   
Profile類型 預熱區70-180°C,線性上升   
預熱區(70-180°C)斜率 0.85-1.0 °C/s   
回焊區(200-225°C)斜率 1.0-1.45 °C/s   
回焊區最大斜率 5 °C/s   
超過217°C的時間 35-60 s   
超過230°C的時間 25-50 s   
回焊區最大溫度 235-255 °C   
冷卻區(220-120°C)斜率 -2 － -4 °C/s   
冷卻區最大斜率 -6 °C/s   
50°C－220°C時間 170-200 s   
回焊爐穩定性 最大溫度３個sigma區件內，最大偏差±5°C。 

7.4. 無鉛製程啟動設置
當為每個回銲爐創建profile時，以下設置僅作為一個起始點。為達到規定的profile，按照7.1小節給出的步驟，應對設置作必要的調整。

 
ERSA HF7-03 start-up settings for Pb-free
ERSA HF7-03無鉛製程啟動設置   
Zone 1
top/bottom Zone 2
to p/bottom Reflow
top/bottom Cooling  Blowers Conveyor
Speed   
125-135°C
 180-195°C
 270-290°C
 Additional cooling
unit top “ON” 100% in
all zones 0.55-0.60 m/min
 

注意：吹風速度設置也許會影響到profile。根據HW結構不同(例如組焊劑管理類型)，不同回銲爐之間要求上會存在明顯的差別。

 
Electrovert Omniflo7 無鉛製程啟動設置   
Zone 1
top/bottom Zone 2
top/bottom Zone 3
top/bottom Zone 4
top/bottom Zone 5
top/bottom Zone 6
top/bottom Zone 7
top/bottom   
110°C 130°C 150°C 160°C 180°C  230°C 270°C 
 
Cooling Zone 1 Cooling Zone 2 Blowers Conveyor heat Conveyor speed   
Medium  Medium High 250°C 0.75 m/min 
 
BTU VIP98無鉛製程啟動設置   
Zone 1
top/bottom Zone 2
top/bottom Zone 3
top/bottom Zone 4
top/bottom Zone 5
top/bottom Zone 6
top/bottom Zone 7
top/bottom   
110°C 130°C 150°C 160°C 180°C  230°C 270°C 
 
Cooling Zone Cooling Zone Static pressure Conveyor speed   
Max  Max 1.2 in all zones 0.90 m/min   
ERSA Hotflow2/14 無鉛製程啟動設置   
TOP 120 140 160 180 210 285 280 60 50   
Zone  1 2 3 4 5 6 7 8 9   
BOT 120 140 160 180 210 285 280 60 50   
Conveyor speed  85 cm/min   
Blower top  80%   
Blower bot  80%   
Blower cooling  100% 

7.5. 對7.6. PCB的回焊profile量測
為能夠很好的觀察產品的profile，在產品至少5-6個位置上安裝熱電偶。由產品程式操作人員來指定待測元件。
應在PCB上選擇合適的位置安裝熱電偶，以保證能夠量測到產品溫度最低和最高的位置。溫度敏感元件也應被量測。根據實際經驗，小心安裝熱電偶，確定是對期望的位置進行溫度量測。
正確的安裝熱電偶是保證量測溫度精度和可靠性的前提。大的元件下面通常是溫度最低的位置，例如CSP和LGA，尤其是當這些元件被安裝在RF-shields下面時，這種情況更甚。而溫度最高的位置通常是PCB裸露著的表面，小元件或是元件的表面。
在元件下面安裝熱電偶時，最好是先鑽一個孔，然後穿過孔安裝熱電偶。安裝熱電偶時，必須保證線不能接觸到孔內的銅層，在非隔熱區域線與線之間也不能接觸，這樣才能得到欲測位置的溫度。
使用少量的高熔點焊錫可以很容易將熱電偶固定到PCB表面（Pad）或小元件上。這種焊錫的熔點應高於260°C。
將熱電偶安裝到元件上表面時，應使用少量的使用隔熱膠或者隔熱帶(Kapton)。

圖3　產品板上一些常用的熱電偶量測位置