[简中]什么是TAL（液相以上时间）及其在PCB组装中的重要性

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26 2 月, 2025
RSS (Ramp-Soak-Spike) 馬鞍式回焊曲線

TAL (Time Above Liquidus) 在电子组装业中通常指在回焊（Reflow）制程中，焊接材料（例如锡膏焊膏）温度超过其液相线温度（Liquidus Temperature）的时间。这段时间是回焊制程中的一个非常重要参数指標，用来确保回焊製程中锡膏可以完全熔化，并与焊盘及组件引脚充分润湿(wetting)以形成良好的焊接接点。

TAL定义

  1. 液相线温度 (Liquidus Temperature)：焊膏中的合金(alloy)组成完全熔化的最低温度。例如，典型的无铅焊膏（Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5）的液相线温度约为 217°C。
    注：在某些情况下，液相线温度等同于熔点(melting point)温度，这是因为熔点指的是单一温度，所以熔点只适用于纯金属与纯化合物，但却不适用于大部分的合金，但是如果合金有固定成分与比例，也可以将液相线温度称为熔点。

  2. TAL 的时间(区)段：TAL 是指当温度曲线中，锡膏温度第一次超过液相线温度直到回落到液相线温度以下的这段时间。TAL 通常以秒（seconds）为单位表示。

为什么 TAL 很重要？

  1. 确保焊接质量：TAL 是焊接时的一个关键参数，它直接影响锡膏的熔融与焊接材料是否润湿。如果 TAL 太短，锡膏可能就无法被完全熔化，导致润湿不良、空洞（voids）或焊点强度不足；如果 TAL 太长，可能会导致电子零件或PCB的过热而损坏或变形，甚至引发焊接缺陷。

  2. 影响可靠性：适当的 TAL 可以确保焊点的机械强度和电气性能一致性，有助于提高焊接的可靠性，减少返修率。

  3. 材料兼容性：不同的锡膏合金有不同的液相线温度，应该说随着组成锡膏的合金不同，就算只是比例不同，其共晶点(eutectic point)也将会随之变动，必须根据使用的锡膏特性来调整 TAL，以满足焊接工艺需求。

典型的 TAL 范围

TAL 与回焊曲线的关系

TAL 通常等同于回焊温度曲线中的「回焊区（reflow zone）」，且包含最高温度(peak temperature)，整个回焊温度曲线通常包括以下几个阶段：

  1. 预热区 (Pre-heat zone)将零件与PCB从室温升高到恒温区，此温区应避免升温过快，以免零件的内外温度差异过大或不同材质CTE差异而造成零件变形。

  2. 恒温区 (Soak zone)：一般会将恒温区的温度设置为助焊剂最适宜活化的温度，也是为了让所有零件及PCB上的所有焊点温度达到一致，为进入回焊前做好准备。

  3. 回焊区 (Reflow zone)：TAL所在温区。温度超过液相线，锡膏开始熔化并进行润湿与焊接。

  4. 冷却阶段 (Colling zone)：控制降温速率，避免产生冷却裂缝或内部应力。

小结

TAL 是回焊制程中的关键参数，需根据焊膏特性、组件及PCB的耐热性精确调整。适当的 TAL 时间有助于确保焊点质量与可靠性，是回焊温度曲线设计中的重要指针之一。

延伸阅读：

Process(製程), Quality(品質), SMT, Soldering(焊錫), 簡中
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