了解什麼是TAL（液相以上時間）及其在PCB組裝中的重要性

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26 2 月, 2025
TAL (Time Above Liauids)
TAL (Time Above Liquidus) 是指在回焊（Reflow）製程中，焊接材料（例如錫膏）溫度超過其液相線溫度（Liquidus Temperature）的時間。這段時間是回焊製程中的一個非常重要參數，用來確保錫膏可以完全熔化，並與焊墊及元件引腳充分潤濕以形成良好的焊接接點。

TAL定義

  1. 液相線溫度 (Liquidus Temperature)：焊膏中的合金組成完全熔化的最低溫度。例如，典型的無鉛焊膏（Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5）的液相線溫度約為 217°C。
    在某些情況下，液相線溫度等同於熔點溫度，這是因為熔點指的是單一溫度，所以熔點只適用於純金屬與純化合物，但卻不適用於大部分的合金，但是如果合金有固定成分與比例，也可以將液相線溫度稱為熔點。
  2. TAL 的時間段：TAL 是指當溫度曲線中，錫膏溫度第一次超過液相線溫度直到回落到液相線溫度以下的這段時間。TAL 通常以秒（seconds）為單位表示。

為什麼 TAL 很重要？

  1. 確保焊接品質： TAL 是焊接時的一個關鍵參數，它直接影響錫膏的熔融與焊接材料是否潤濕。如果 TAL 太短，錫膏就可能無法被完全熔化，導致潤濕不良、空洞（voids）或焊點強度不足；如果 TAL 太長，可能會導致電子零件或PCB的過熱而損壞或變形，甚至引發焊接缺陷。
  2. 影響可靠性： 適當的 TAL 可以確保焊點的機械強度和電氣性能一致性，有助於提高焊接的可靠性，減少返修率。
  3. 材料兼容性： 不同的錫膏合金有不同的液相線溫度，應該說隨著組成錫膏的合金不同，，就算只是比例不同，其共晶點(eutectic point)也將會隨之變動，必須根據使用的錫膏特性來調整 TAL，以滿足焊接工藝需求。

典型的 TAL 範圍

TAL 與回焊曲線的關係

TAL 通常等同於回焊溫度曲線中的「回焊區（reflow zone）」，且包含最高溫度(peak temperature)，整個回焊溫度曲線通常包括以下幾個階段：
  1. 預熱區 (Pre-heat zone)：將零件與PCB從室溫升高到恆溫區，此溫區應避免升溫過快，以免零件的內外溫度差異過大或不同材質CTE差異而造成零件變形。
  2. 恆溫區 (Soak zone)：一般會將恆溫區的溫度設置為助焊劑最適宜活化的溫度，也是為了讓所有零件及PCB上的所有焊點溫度達到一致，為進入回焊前做好準備。
  3. 回焊區 (Reflow zone)：TAL所在溫區。溫度超過液相線，錫膏開始熔化並進行潤濕與焊接。
  4. 冷卻階段 (Colling zone)：控制降溫速率，避免產生冷卻裂縫或內部應力。

小結

TAL 是回焊製程中的關鍵參數，需根據焊膏特性、元件及PCB的耐熱性精確調整。適當的 TAL 時間有助於確保焊點品質與可靠性，是回焊溫度曲線設計中的重要指標之一。

延伸閱讀：

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