您是否想过，为什么烙铁头或回流炉的温度需要比焊料合金本身的熔点高出这么多？如果 SAC305 完全熔化温度约为 220°C，为什么我们要设置回流峰值？ 气温 高出 20 度？为什么烙铁头要调到 350°C？
乍一看，这似乎有些过分。但一旦你了解了焊接背后的热力学，就会发现这完全合情合理。这一切都归结于热量是如何移动的，以及有多少热量在到达需要到达的地方之前就已经散失了。
节能的作用
当热源接触物体表面时，所有物体不会立即达到相同的温度。提高物体的温度需要时间和能量。热量必须流入物体，直到积累到足以引起变化的程度。
把热源想象成一个浇灌热能而不是水的水龙头。打开水龙头并不能立即装满一桶水。水桶装水的速度取决于水的流速、水桶的大小以及水桶的容量。现在想象一下水桶漏水的情形--一些水不断地漏到周围环境中。
这就是焊接过程中发生的基本情况。热量不会出现或消失，它只是在整个系统中重新分配。根据能量守恒定律，我们施加的每一点热量都会分布到系统中的某个地方。焊料、元件、印刷电路板和周围的空气都会以不同的速度吸收和分享能量。
这就是为什么我们不仅要加热到熔点，还要超过熔点。这就好比试图装满一个漏水的水桶：缓慢的水流可能永远也装不满，但较快的水流却能克服损失。额外的度数也有同样的作用。它们可以补偿因环境和材料而损失的热量。材料越大或导电性越强，从焊点吸收的热量就越多，留给焊料本身的热量就越少。
牛顿与焊接的关系
牛顿降温定律告诉我们，物体温度变化的速度与物体温度和周围温度之差成正比。简单地说：温差越大，热量传递越快。
就焊接而言，我们要加热的 "物体 "是焊料合金，也许更重要的是它要润湿的表面，如 PCB 焊盘或元件引线。这些表面通常处于室温或稍高的温度，而烙铁头或回流空气的温度要高得多。温度差越大，热量进入焊点的速度就越快，效果也越好。
因此，我们故意使熔点过高，以便 保证 有足够的热能进入焊料和周围材料，在热量从其他地方流失之前就能快速启动回流。
为什么烙铁头的温度必须比合金熔点高得多
当你把烙铁放在焊盘上时，你不仅仅是要熔化一点合金。而是要将足够的能量传递到焊点的整个热质量中。这包括铜焊盘、元件引线、电镀通孔，以及附近任何像散热器一样的铜平面或通孔。
所有这些材料都会将热量从焊点区域带走。因此，除非烙铁头的温度明显高于焊料的熔点，否则就不会有足够的热量快速流入，从而形成一个完整、湿润、可靠的焊点。
这就是为什么我们通常将铁尖温度设定在 315°C 至 370°C 之间，具体取决于合金和应用。这个余量为我们提供了所需的梯度，以克服热损失，使接头快速、稳定地超过其液相温度。
回流炉峰值温度背后的科学原理
回流炉更加精确。当我们设定一个 回流曲线我们计划逐步加热，短暂浸泡，然后迅速达到峰值。但峰值至关重要。我们有意将峰值设置得远远高于焊料的熔点。
为什么？因为整个电路板组件必须吸收足够的热量，使每个焊点都能通过回流焊。元件的质量和热传导率各不相同，而且烘箱气氛（空气或氮气）的效率也不是 100%。此外，电路板不断向周围散热。
如果我们只将烤箱温度设定在 220°C，焊料将永远不会真正熔化。通过将峰值设定在 235°C 至 250°C，我们就能考虑到所有这些变量，并确保整个电路板的润湿效果保持一致。
高温熔融焊料的流体动力学
一旦焊料过了熔点，它就不只是 融化-它会发生变化。与任何液体一样，熔融焊料的行为会受到温度的影响，而这些变化会影响润湿性和最终焊点质量。
当焊料加热到熔点以上时，其粘度会降低，这意味着它更容易流动。流动性的提高有助于合金更好地填充间隙、包覆引线并贴合焊盘表面，特别是在通孔或复杂的 SMT 连接中。较高的温度还能稍微降低表面张力，使焊料更好地 "润湿 "接触表面。
不过，这也是有代价的。
将焊料推得太热、时间太长会增加氧化、金属间生长和元件损坏的风险。温度太低，则可能无法充分润湿或完全回流。焊料最有效的热窗口很窄--热度足以使其作为流体发挥最佳性能，但又不会热到开始降低性能或可靠性。
实际意义：可靠的接头和一致的结果
归根结底，了解焊接中的热传递不仅是物理学问题，也是可靠性问题。每一个良好的焊接点都代表着能量传递、材料兼容性和时间安排之间的成功平衡。
通过有意施加远高于熔点的热量，我们：
- 确保完全回流 适用于各种电路板和元件类型
- 克服热质量和散热效应
- 最大限度地润湿 和关节强度
- 尽量减少缺陷 如冷接缝、空洞或不完整的锉刀
而我们在做这一切的同时，还要争分夺秒地工作。热量总是试图从元件、电路板和我们周围的空气中逸出。我们对这一过程了解得越多，控制得越好，结果就越好。
结束语
下一次启动烙铁或检查回流曲线时，不要只想着打出一个数字。想想 为什么 这个数字很重要。这与蛮力无关。而是精确、计划和物理。
焊接是一种热加工过程，与其他热加工过程一样，它受热传导定律的支配。牛顿冷却定律听起来似乎很学术化，但在实践中，它几乎可以解释我们今天在装配中看到的所有挑战和成功。
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