回流焊工藝流程課件(共42頁(yè)).ppt

1、威力泰商城威力泰商城elevip 1 回流焊定義 回流焊，也稱為回流焊 Reflow soldring ，是通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)外表組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。圖1 回流焊溫度曲線 從溫度曲線見(jiàn)圖 1 分析回流焊的原理：當(dāng) PCB 進(jìn)入升溫區(qū)枯燥區(qū)時(shí)，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時(shí)，焊膏中的助焊劑潤(rùn)濕焊盤、元器件端頭和引腳，焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤，將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離； PCB 進(jìn)入保溫區(qū)時(shí)，使 PCB 和元器件得到充分的預(yù)熱，以防 PCB 突然進(jìn)入焊接高溫區(qū)而損壞 PCB 和元器件；當(dāng) PCB 進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)，溫度迅

2、速上升使焊膏到達(dá)熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對(duì) PCB 的焊盤、元器件端頭和引腳潤(rùn)濕、擴(kuò)散、漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn)； PCB 進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點(diǎn)凝固。此時(shí)完成了回流焊。 3 回流焊工藝特點(diǎn) 與波峰焊技術(shù)相比 1 ) 不像波峰焊那樣，要把元器件直接 浸漬在熔融的焊料中，所以元器件 受 到 的熱沖擊小。但由于回流焊加熱方法不同，有時(shí)會(huì)施加給器件較大的熱應(yīng)力； 2 ) 只需要在焊盤上施加焊料，并能控 制焊料的施加量，防止了虛焊、橋接等焊接缺陷的產(chǎn)生，因此焊接質(zhì)量好，可靠性高； 3 ) 有自定位效應(yīng) self alignment 當(dāng)元器件貼放位置有一定偏離時(shí) ， 由 于熔融焊料外表張力作用，當(dāng)其全部焊端或引

3、腳與相應(yīng)焊盤同時(shí)被潤(rùn)濕時(shí)，在外表張力作用下，自動(dòng)被拉回到近似目標(biāo)位置的現(xiàn)象；4 ) 焊料中不會(huì)混入不純物，使用焊膏時(shí)，能正確地保證焊料的組分；5 ) 可以采用局部加熱熱源，從而可在 同一基板上，采用不同焊接工藝進(jìn)行焊接；6 ) 工藝簡(jiǎn)單，修板的工作量極小。從而節(jié)省了人力、電力、材料。3 ) 焊接過(guò)程中，在傳送帶上放 PCB 要輕輕地放平穩(wěn)，嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)，并注意在機(jī)器出口處接板，防止后出來(lái)的板掉落在先出來(lái)的板上碰傷 SMD 引腳。4 ) 必須對(duì)首塊印制板的焊接效果進(jìn) 行檢查。檢查焊接是否充分、有無(wú)焊膏融化不充分的痕跡、焊點(diǎn)外表是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月?tīng)睢㈠a球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況

4、。還要檢查PCB 外表顏色變化情況，回流焊后允許 PCB 有 少 許但是均勻的變色。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過(guò)程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。6 影響回流焊質(zhì)量的因素 回流焊是 SMT 關(guān)鍵工藝之一。外表組裝的質(zhì)量直接表達(dá)在回流焊結(jié)果中。但回流焊中出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問(wèn)題不完全是回流焊工藝造成的。因?yàn)榛亓骱附淤|(zhì)量除了與焊接溫度溫度曲線有直接關(guān)系以外，還與生產(chǎn)線設(shè)備條件、 PCB焊盤和可生產(chǎn)性設(shè)計(jì)、元器件可焊性、焊膏質(zhì)量、印制電路板的加工質(zhì)量、以及 SMT 每道工序的工藝參數(shù)、甚至與操作人員的操作都有密切的關(guān)系。(1) PCB 焊盤設(shè)計(jì) SMT 的組裝質(zhì)量與 PCB 焊盤設(shè)計(jì)有直接的、十分重要的

5、關(guān)系。如果 PCB 焊盤設(shè)計(jì)正確，貼裝時(shí)少量的歪斜可以在回流焊時(shí)，由于熔融焊錫外表張力的作用而得到糾正稱為自定位或自校正效應(yīng)；相反，如果 PCB 焊盤設(shè)計(jì)不正確，即使貼裝位置十分準(zhǔn)確，回流焊后反而會(huì)出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。PCB 焊盤設(shè)計(jì)應(yīng)掌握以下關(guān)鍵要素：a 對(duì)稱性兩端焊盤必須對(duì)稱，才能保證熔融焊錫外表張 力平衡。b 焊盤間距 確保元件端頭或引腳與焊盤恰當(dāng)?shù)拇罱映叽?。c 焊盤剩余尺寸 搭接后的剩余尺寸必須保證焊點(diǎn)能夠形成彎月面。d 焊盤寬度 應(yīng)與元件端頭或引腳的寬度根本一致。圖4 各種元器件焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖A 焊盤寬度A B 焊盤的長(zhǎng) G 焊盤間距S 焊盤剩余尺寸圖 5 矩形片式元件

6、焊盤結(jié)構(gòu)示意圖以矩形片式元件為例 ：焊盤寬度： A=Wmax-K電阻器焊盤的長(zhǎng)度： B=Hmax+Tmax+KH電容器焊盤的長(zhǎng)度： B=Hmax + Tmax-KBT焊盤間距： G=Lmax-2Tmax-K式中 ： L元件長(zhǎng)度,mm；AW元件寬度,mm； AT元件焊端寬度,mm；GH元件高度,mm； K常數(shù)，一般取0.25mm 。圖 6 矩形片式元件及其焊盤示 意圖 如果違反了設(shè)計(jì)要求，回流焊時(shí)就會(huì)產(chǎn)生焊接缺陷，而且PCB焊盤設(shè)計(jì)的問(wèn)題在生產(chǎn)工藝中是很難甚至是無(wú)法解決的。例如： a 當(dāng)焊盤間距G過(guò)大或過(guò)小時(shí)，回流焊時(shí)由于元件焊端不能與焊盤搭接交疊，會(huì)產(chǎn)生吊橋、移位 。 圖7 焊盤間距G過(guò)大或過(guò)

7、小b 當(dāng)焊盤尺寸大小不對(duì)稱，或兩個(gè)元件的 端頭設(shè)計(jì)在同一個(gè)焊盤上時(shí)，由于外表張力不對(duì)稱，也會(huì)產(chǎn)生吊橋、移位 。圖 8 焊盤不對(duì)稱，或兩個(gè)元件的端頭設(shè)計(jì)在同一個(gè)焊盤上c 導(dǎo)通孔設(shè)計(jì)在焊盤上，焊料會(huì)從導(dǎo)通孔中流出，會(huì)造成焊膏量缺乏。圖 9 導(dǎo)通孔示意圖(2) 焊膏質(zhì)量及焊膏的正確使用 焊膏中的金屬微粉含量、金屬粉末的含氧量、黏度、觸變性都有一定要求。 如果焊膏金屬微粉含量高,回流焊升溫時(shí)金屬微粉隨著溶劑、氣體蒸發(fā)而飛濺，如金屬粉末的含氧量高，還會(huì)加劇飛濺，形成焊錫球，同 時(shí) 還 會(huì)引起不潤(rùn)濕等缺陷。另外，如果焊膏黏度過(guò)低或焊膏的保形性觸變性不好，印刷后焊膏圖形會(huì)塌陷，甚至造成粘連，回流焊時(shí)也會(huì)形成

8、焊錫球、橋接等焊接缺陷。 焊膏使用不當(dāng)，例如從低溫柜取出焊膏直接使用，由于焊膏的溫度比室溫低，產(chǎn)生水汽凝結(jié)，回流焊升溫時(shí)，水汽蒸發(fā)帶出金屬粉末，在高溫下水汽會(huì)使金屬粉末氧化，飛濺形成焊錫球，還會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕不良、等問(wèn)題。(3) 元器件焊端和引腳、印制電路基板的焊盤質(zhì)量 當(dāng)元器件焊端和引腳、印制電路基板的焊盤氧化或污染，或印制板受潮等情況下，回流焊時(shí)會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕不良、虛焊，焊錫球、空洞等焊接缺陷。(4) 焊膏印刷質(zhì)量 據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在PCB設(shè)計(jì)正確、元器件和印制板質(zhì)量有保證的前提下，外表組裝質(zhì)量問(wèn)題中有 70% 的質(zhì)量問(wèn)題出在印刷工藝。影響印刷質(zhì)量的主要因素： a 首先是模板質(zhì)量 模板印刷是接觸印刷，因

9、此模板厚度與開(kāi)口尺寸確定了焊膏的印刷量。焊膏量過(guò)多會(huì)產(chǎn)生橋接，焊膏量過(guò)少會(huì)產(chǎn)生焊錫缺乏或虛焊。模板開(kāi)口形狀以及開(kāi)口是否光滑也會(huì)影響脫模質(zhì) 量 。 模板開(kāi)口一定要喇叭口向下，否那么脫模時(shí)會(huì)從喇叭口倒角處帶出焊膏； b 其次是焊膏的黏度 、印 刷性滾動(dòng)性、轉(zhuǎn)移性、觸變性、常溫下的使用壽命等都會(huì)影響印刷質(zhì)量。如果焊膏的印刷性不好，嚴(yán)重時(shí)焊膏只是在模板上滑動(dòng)，這種情況下是根本印不上焊膏的。 c 印刷工藝參數(shù)刮刀速度、刮刀壓力、刮刀與網(wǎng)板的角度以及焊膏的黏度之間都存在一定的制約關(guān)系，因此只有正確控制這些參數(shù)，才能保證焊膏的印刷質(zhì)量。 d 設(shè)備精度方面在印刷高密度窄間距產(chǎn)品時(shí)，印刷機(jī)的印刷精度和重復(fù)印刷精

10、度也會(huì)起一定的作用。 e 對(duì)回收焊膏的使用與管理， 環(huán)境溫度、濕度、以及環(huán)境衛(wèi)生，對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量都有影響回收的焊膏與新焊膏要分別存放，環(huán)境溫度過(guò)高會(huì)降低焊膏黏度，濕度過(guò)大時(shí)焊膏會(huì)吸收空氣中的水分，濕度過(guò)小時(shí)會(huì)加速焊膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入焊膏中會(huì)使焊點(diǎn)產(chǎn)生(6) 回流焊溫度曲線 溫度曲線是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，實(shí)時(shí)溫度曲線和焊膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應(yīng)根本一致。160前的升溫速度控制在1/s 2/s。如果升溫斜率速度太快，一方面使元器件及PCB受熱太快，易損壞元器件，易造成PCB變形。另一方面，焊膏中的熔劑揮發(fā)速度太快，容易濺出金屬成份，產(chǎn)生焊錫球；峰值溫度一般設(shè)定在比焊膏金屬熔點(diǎn)高30

11、40左右例如63Sn/37Pb 焊膏的熔點(diǎn)為183，峰值溫度應(yīng)設(shè)置在 215 左右，再流時(shí) 間為 30s 60s。峰值溫度低或再流時(shí)間短，會(huì)使焊接不充分，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成焊膏不熔。峰值溫度過(guò)高或再流時(shí)間長(zhǎng)，造成金屬粉末氧化，還會(huì)增加共界金屬化合物的產(chǎn)生，使焊點(diǎn)發(fā)脆，影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，甚至?xí)p壞元器件和印制板。設(shè)置回流焊溫度曲線的依據(jù)： a 不同金屬含量的焊膏有不同的溫度曲線，應(yīng)按照焊膏加工廠提供的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置主要控制升溫速率、峰值溫度和回流時(shí)間。 b 根據(jù)PCB板的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小。 c 根據(jù)外表組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無(wú)BGA 、CSP 等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置。

12、d 還要根據(jù)設(shè)備的具還要根據(jù)設(shè)備的具 體情體情 況，況， 例如加熱區(qū)長(zhǎng)度、加熱源材例如加熱區(qū)長(zhǎng)度、加熱源材料、回流焊爐構(gòu)造和熱傳導(dǎo)方式等因素進(jìn)行設(shè)置。料、回流焊爐構(gòu)造和熱傳導(dǎo)方式等因素進(jìn)行設(shè)置。 熱風(fēng)爐和紅外爐有很大區(qū)別，紅外爐主要是輻射傳導(dǎo)，其熱風(fēng)爐和紅外爐有很大區(qū)別，紅外爐主要是輻射傳導(dǎo)，其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊時(shí)優(yōu)點(diǎn)是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊時(shí)PCB上、下溫度易控制。其缺點(diǎn)是溫度不均勻。在同一塊上、下溫度易控制。其缺點(diǎn)是溫度不均勻。在同一塊 PCB 上由于器件的顏色和大小不同、上由于器件的顏色和大小不同、 其其 溫度就不同。為了使深顏色溫度

13、就不同。為了使深顏色器件周圍的焊點(diǎn)和大體積元器件到達(dá)焊接溫度，必須提高焊接器件周圍的焊點(diǎn)和大體積元器件到達(dá)焊接溫度，必須提高焊接溫度。熱風(fēng)爐主要是對(duì)流傳導(dǎo)。其優(yōu)點(diǎn)是溫度均勻、焊接質(zhì)量溫度。熱風(fēng)爐主要是對(duì)流傳導(dǎo)。其優(yōu)點(diǎn)是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。缺點(diǎn)是好。缺點(diǎn)是 PCB 上、下溫差以及沿焊接爐長(zhǎng)度方向溫度梯度不上、下溫差以及沿焊接爐長(zhǎng)度方向溫度梯度不易控制。易控制。 e 還要根據(jù)溫度傳感器的實(shí)際位置來(lái)確定各溫區(qū)的設(shè)置溫度。還要根據(jù)溫度傳感器的實(shí)際位置來(lái)確定各溫區(qū)的設(shè)置溫度。 f 還要根據(jù)排風(fēng)量的大小進(jìn)行設(shè)置。還要根據(jù)排風(fēng)量的大小進(jìn)行設(shè)置。 g 環(huán)境環(huán)境 溫度溫度 對(duì)爐對(duì)爐 溫也溫也 有影有影 響，響

14、， 特別是加熱溫區(qū)短、特別是加熱溫區(qū)短、(7) 回流焊設(shè)備的質(zhì)量 回流焊質(zhì)量與設(shè)備有著十分密切的關(guān)系。影響回流焊質(zhì)量的主要參數(shù)： a 溫度控制精度應(yīng)到達(dá) 0.1 0.2 溫度傳感器的靈敏度； b 傳輸帶橫向溫差要求 5 以下 , 否那么很難保證焊接質(zhì)量； c 傳送帶寬度要滿足最大 PCB 尺寸要求； d 加熱區(qū)長(zhǎng)度 加熱區(qū)長(zhǎng)度越長(zhǎng)、加熱區(qū)數(shù)量越多，越容易調(diào)整和控制溫度曲線。中小批量生產(chǎn)選擇 4 5 溫區(qū)，加熱區(qū)長(zhǎng)度 1.8m 左右即能滿足要求。上、下加熱器應(yīng)獨(dú)立控溫，便以調(diào)整和控制溫度曲線； e 最高加熱溫度一般為 300 350 ， 考慮無(wú)焊料或金屬基板，應(yīng)選擇 350 以上； f 傳送帶運(yùn)

15、行要平穩(wěn)，傳送帶震動(dòng)會(huì)造成移位、吊橋、冷焊等缺陷；g 設(shè)備應(yīng)具備溫度曲線測(cè)試功能，否那么應(yīng)外購(gòu)溫度曲線采集器。SMT 回流焊接中常見(jiàn)的焊接缺陷分析與預(yù)防對(duì)策(1) 焊膏熔化不完全 全部或局部焊點(diǎn)周圍有未熔化的殘留焊膏。(2) 潤(rùn)濕不良又稱不潤(rùn)濕或半潤(rùn)濕。元器件焊端、引腳或印制板焊盤不沾錫或局部不沾錫。3 焊料量缺乏與虛焊或斷路焊點(diǎn)高度達(dá)不到規(guī)定要求，會(huì)影響焊點(diǎn)的機(jī)械強(qiáng)度和電氣連接的可靠性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成虛焊或斷路(4) 吊橋和移位 吊橋是指兩個(gè)焊端的外表組裝元件 ，經(jīng)過(guò)回流焊后其中一個(gè)端頭離開(kāi)焊盤外表，整個(gè)元件呈斜立或直立，如石碑狀。又稱墓碑現(xiàn)象、曼哈頓現(xiàn)象；移位是指元器件端頭或引腳離開(kāi)焊盤的錯(cuò)

16、位現(xiàn)象。 (5) 焊點(diǎn)橋接或短路 橋接又稱連橋。元件端頭之間、元器件相鄰的焊點(diǎn)之間以及焊點(diǎn)與鄰近的導(dǎo)線、過(guò)孔等電氣上不該連接的部位被焊錫連接在一起橋接不一定短路，但短路一定是橋接。 (6) 焊錫球 又稱焊料球、焊錫珠。是指散布在焊點(diǎn)附近的微小珠狀焊料。(7) 氣孔 分布在焊點(diǎn)外表或內(nèi)部的氣孔、針孔?；蚍Q空(8) 焊點(diǎn)高度接觸或超過(guò)元件體吸料現(xiàn)象焊接時(shí)焊料向焊端或引腳跟部移動(dòng)，使焊料高度接觸元件體或超過(guò)元件體。 (9) 錫絲 元件焊端之間、引腳之間、焊端或引腳與通孔之間的微細(xì)錫絲。 (10) 元件裂紋缺損 元件體或端頭有不同程度的裂紋或缺損現(xiàn)象。 (11) 元件端頭鍍層剝落 元件端頭電極鍍層不同程度剝落，露出元件體材料。(12) 元件側(cè)立(13) 元件面貼反片式電阻器的字符面向下。(14) 冷焊又稱焊錫紊亂。焊點(diǎn)外表呈現(xiàn)焊錫紊亂痕跡。(15) 焊錫