熱風(fēng)回流焊接工藝和設(shè)備

1、第一章 熱風(fēng)回流焊的設(shè)備結(jié)構(gòu) 1.1 總體結(jié)構(gòu) 熱風(fēng)回流焊爐總體結(jié)構(gòu)主要分為加熱區(qū)，冷卻區(qū)，爐內(nèi)氣體循環(huán)裝置，廢氣排放裝置以及PCB傳送等五大主體部分。見(jiàn)圖3：     爐體分為上下兩個(gè)密封箱體，中間為傳送帶。部分爐體的長(zhǎng)短主要根據(jù)加熱區(qū)和冷卻區(qū)的多少而不同，目前的回流爐的加熱區(qū)有410個(gè)區(qū)不等，冷卻區(qū)有12個(gè)區(qū)不等，也有的爐不帶冷卻區(qū)，讓PCB板出爐后在空氣中自然冷卻。每個(gè)溫區(qū)的溫度可編程設(shè)定，一般可設(shè)溫度范圍從室溫到275度左右（視廠家設(shè)定），回流焊爐另一個(gè)重要的區(qū)別在于它是否具備進(jìn)行充氮?dú)夂附拥哪芰?，或是只能在空氣環(huán)境下焊接。用戶(hù)一般可根據(jù)自己的用

2、途來(lái)選擇爐體的長(zhǎng)短和爐子的氣體環(huán)境要求。 1.2 加熱區(qū)結(jié)構(gòu) 1.2.1 加熱區(qū)結(jié)構(gòu)     爐體內(nèi)每一個(gè)加熱區(qū)的結(jié)構(gòu)都是一樣的。見(jiàn)圖4。在上下加熱區(qū)各有一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生空氣或氮?dú)獾拇盗Α怏w經(jīng)加熱絲或其它材料加熱后，從多孔板里吹出，打到PCB板上。有的回流爐的馬達(dá)轉(zhuǎn)速是可編程調(diào)節(jié)的，如VITRONICS，可從10003000RPM，而有的爐是廠家出廠時(shí)已固定的，如BTU爐廠家出廠時(shí)已定為最高轉(zhuǎn)速約3000RPM。馬達(dá)轉(zhuǎn)速越快，風(fēng)力越大，熱交換能力越強(qiáng)。通過(guò)測(cè)量氣體吹出的風(fēng)壓，可以監(jiān)控馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。由于回流過(guò)程中錫膏中助焊劑的揮發(fā)，可

3、能凝結(jié)在葉輪上，降低風(fēng)的效率，導(dǎo)致溫度回流曲線的減低。因此有必要定期檢查和清潔葉輪。 圖4 加熱區(qū)的結(jié)構(gòu) 1.2.2 溫度控制 回流爐的每一個(gè)加熱區(qū)的溫度控制都是獨(dú)立的閉環(huán)控制系統(tǒng)。溫度控制器通過(guò)PID控制把溫度保持在設(shè)定值。溫度傳感器采用的熱偶線裝在多孔板的下面，感應(yīng)氣流的溫度。見(jiàn)圖5。     如果加熱區(qū)的溫度出現(xiàn)異常，例如不加溫，或加溫緩慢，一般需要檢查固態(tài)繼電器是否正常，加熱區(qū)的加熱器是否老化需要更換（一般使用多年的回流爐容易出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題）。若出現(xiàn)溫度顯示錯(cuò)誤，一般是熱偶線已損壞。 1.3 冷卻區(qū)結(jié)構(gòu) PCB板經(jīng)過(guò)回流焊接后，必須立即進(jìn)行冷卻，才

4、能得到很好的焊接效果。因此在回流焊爐的最后都是有一個(gè)冷卻區(qū)。冷卻區(qū)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)水循環(huán)的熱交換器。冷卻風(fēng)扇把熱氣吹到循環(huán)水換熱器后，經(jīng)降溫的氣體再打到PCB板上。熱交換器內(nèi)的熱量經(jīng)循環(huán)水帶走，循環(huán)水經(jīng)降溫后再流回?fù)Q熱器。見(jiàn)圖6。     由于在冷卻系統(tǒng)中，助焊劑（Flux）容易凝結(jié)，因此必須定期檢查和清潔助焊劑過(guò)濾器上的助焊劑，否則熱循環(huán)效率的下降會(huì)減低冷卻系統(tǒng)的效率，使冷卻變差，導(dǎo)致產(chǎn)品的焊接質(zhì)量下降。過(guò)熱焊接的PCB板的長(zhǎng)期穩(wěn)定性會(huì)下降。 雖然不同廠家的回流爐的冷卻區(qū)的結(jié)構(gòu)不盡相同,但基本的原理是一樣的。冷卻區(qū)一般有雙面冷卻和單面冷卻兩種結(jié)構(gòu)。單面冷卻

5、是指只在傳送帶的上面裝有冷卻系統(tǒng)，而雙面冷卻在傳送帶上下兩面都有冷卻系統(tǒng)。圖7.1和7.2 是BTU爐的結(jié)構(gòu)。由圖中可以看出冷卻區(qū)由熱交換器和冷卻風(fēng)扇組成。一般來(lái)講，用單面的冷卻就可以滿(mǎn)足普通電子產(chǎn)品的冷卻需要。 圖7.1 冷卻區(qū)的雙面冷卻結(jié)構(gòu) 圖7.2 冷卻區(qū)的單面冷卻結(jié)構(gòu) 1.4 氣體控制     氣體控制包括兩個(gè)方面，一個(gè)是回流焊接需要?dú)怏w的加入和爐內(nèi)廢氣的排放。氣體注入分為兩種一種是氮?dú)猓∟2），另一種是壓縮空氣。氮?dú)鉅t一般密封極嚴(yán)，以防止?fàn)t外的氧氣進(jìn)入爐體。氧氣含量是氮?dú)鉅t的關(guān)鍵，它的大小影響到元件焊接質(zhì)量。通過(guò)爐體采樣氣口連接氧氣含量測(cè)試儀可

6、以精確測(cè)量爐區(qū)內(nèi)氧氣含量。一般好的爐內(nèi)的氧含量能低于50PPM6。當(dāng)不需要使用氮?dú)鈺r(shí)，爐內(nèi)應(yīng)注入壓縮空氣保持爐內(nèi)的氣體需要。爐內(nèi)廢氣（包括助焊劑的揮發(fā)物，回流焊接產(chǎn)生的廢煙）應(yīng)不斷地排出爐外以維護(hù)爐內(nèi)的正常氣體環(huán)境和保護(hù)操作工的健康。爐體的排氣管應(yīng)與整個(gè)工廠的排氣裝置相連。 1.5 傳送帶結(jié)構(gòu) 回流爐的產(chǎn)品傳送裝置一般有兩類(lèi)，一種是網(wǎng)式傳送帶，一種是軌道式傳送帶。根據(jù)產(chǎn)品需要用戶(hù)可自己選擇。一般的回流爐同時(shí)帶有這兩種傳送帶，為方便用戶(hù)使用。傳送帶的轉(zhuǎn)速是可編程確定的。由于帶速直接影響回流焊接的溫度曲線。因此帶速的穩(wěn)定性是至關(guān)重要的?；亓骱附訝t的帶速控制也是閉環(huán)控制系統(tǒng)。見(jiàn)圖8。通過(guò)控制傳送帶的

7、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制帶速。     除了帶速的穩(wěn)定性外，傳送帶的機(jī)械運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性也很重要。因?yàn)樵诨亓骱刚谌诨^(guò)程時(shí)，傳送帶的振動(dòng)都會(huì)帶來(lái)焊接缺陷，如元件偏位，焊接虛焊，掉件等問(wèn)題。保證機(jī)械平穩(wěn)的關(guān)鍵在于傳送機(jī)構(gòu)的維護(hù)保養(yǎng)的好壞。如鏈條和齒輪的清潔、潤(rùn)滑，直流電機(jī)的電刷的保養(yǎng)等都非常重要。傳送帶一般還配有不間斷電源（UPS），它可以在整個(gè)爐子電源意外中斷時(shí)，維持傳送帶運(yùn)行510分鐘，直到把爐內(nèi)的所有的PCB板送出，避免發(fā)生燒板事故。 第二章 熱風(fēng)回流焊接的原理 2.1 回流焊接的過(guò)程 回流焊的基本原理比較簡(jiǎn)單，它首先對(duì)PCB板的表面貼裝元件（SMD）焊盤(pán)

8、印刷錫膏，然后通過(guò)自動(dòng)貼片機(jī)把SMD貼放到預(yù)先印制好錫膏的焊盤(pán)上。最后，通過(guò)回流焊接爐，在回流焊爐中逐漸加熱，把錫膏融化，稱(chēng)為回流（Reflow），接著，把 PCB板冷卻，焊錫凝固，把元件和焊盤(pán)牢固地焊接到一起（見(jiàn)圖9）。在回流焊中，焊盤(pán)和元件管腳都不融化。這是回流焊（Reflow Soldering）與金屬融焊（Welding）的不同。 深入的了解回流焊就必須從焊錫膏的作用原理和焊接過(guò)程中發(fā)生的物理化學(xué)變化入手。錫膏的成分主要錫鉛合金的粉末和助焊劑混合而成。在受熱的條件下，融化的焊錫材料中的錫原子和焊盤(pán)或焊接元件（主要成分是銅原子）的接觸界面原子相互擴(kuò)散，形成金屬間化合物（IMC），首先形成

9、的Cu6Sn5，稱(chēng)n-phase，它是形成焊接力的關(guān)鍵連接層， 只有形成了 n-phase，才表示有真正的可靠焊接。隨著時(shí)間的推移，在n-phase和銅層之間中會(huì)繼續(xù)生成Cu3Sn，稱(chēng)為-phase，它將減弱焊接力量和減低長(zhǎng)期可靠性。在焊點(diǎn)剖面的金相圖中，可以清楚地看到這個(gè)結(jié)構(gòu)。 （見(jiàn)圖10） 圖10 電子掃描顯微鏡（SEM）顯示的Cu-Sn IMC     金屬間化合物是焊點(diǎn)強(qiáng)度的關(guān)鍵因素，因此許多人員專(zhuān)門(mén)研究金屬間化合物的變化對(duì)焊點(diǎn)的長(zhǎng)期可靠性帶來(lái)的影響 410。     為了保護(hù)焊盤(pán)或元件管腳的可焊性，一般它

10、們表面都鍍有錫鉛合金層或有機(jī)保護(hù)層。對(duì)非銅的金屬材料的管腳一般在管腳鍍層和金屬之間加有鍍鎳層作為阻斷層防止金屬擴(kuò)散。這個(gè)鎳鍍層還用來(lái)阻擋與焊錫不可焊或不相容的金屬與焊錫層的接觸 5。另一個(gè)有關(guān)鍍層的問(wèn)題是關(guān)于鍍金層的問(wèn)題，有文章5指出如果焊點(diǎn)中金的成分達(dá)到34%以上，焊點(diǎn)有潛在的脆性增大的危險(xiǎn)。 2.2 回流焊溫度曲線     要得到好的回流焊接效果必須有一個(gè)好的回流溫度曲線（Profile）。那么什么是一個(gè)好的回流曲線呢？一個(gè)好的回流曲線應(yīng)該是對(duì)所要焊接的PCB板上的各種表面貼裝元件都能夠達(dá)到良好的焊接，且焊點(diǎn)不僅具有良好的外觀品質(zhì)而且有良好的內(nèi)在品質(zhì)

11、的溫度曲線。 2.2.1 回流爐的參數(shù)設(shè)定     要得到一個(gè)爐溫曲線首先應(yīng)給回流爐一個(gè)參數(shù)設(shè)定?；亓鳡t的參數(shù)設(shè)定一般稱(chēng)為Recipe。Recipe一般包括爐子每區(qū)的溫度設(shè)定，傳送帶帶速設(shè)定，以及是使用空氣還是氮?dú)狻Ｏ卤硎荁TU爐的一個(gè)Recipe的設(shè)定。 溫度設(shè)定：（單位：） 1T2T3T4T5T6T7T1901701501501752352551B2B3B4B5B6B7B190170150150175235255帶速設(shè)定：（單位：cm/分） 傳送帶帶速75氣體設(shè)定： 氮?dú)釵ff空氣On    表中1T7T，1B

12、7B分別表示回流爐上下溫區(qū)的溫度設(shè)定，傳送帶帶速為75 cm/分，焊接環(huán)境使用空氣，不使用氮?dú)狻?    設(shè)定一個(gè)回流曲線要考慮的因素有很多，一般包括： 所使用的錫膏特性，PCB板的特性，回流爐的特點(diǎn)等。下面分別討論。 2.2.2 錫膏特性與回流曲線的重要關(guān)系     錫膏特性決定回流曲線的基本特性。不同的錫膏由于助焊劑（Flux）有不同的化學(xué)組分，因此它的化學(xué)變化有不同的溫度要求，對(duì)回流溫度曲線也有不同的要求。一般錫膏供應(yīng)商都能提供一個(gè)參考回流曲線，用戶(hù)可在此基礎(chǔ)上根據(jù)自己的產(chǎn)品特性?xún)?yōu)化。 圖11是一個(gè)典型的Sn

13、63/Pb37錫膏的溫度回流曲線6（P3-7）。 以此圖為例，來(lái)分析回流焊曲線。它可分為4個(gè)主要階段： 1）把PCB板加熱到150左右，上升斜率為1-3 /秒。 稱(chēng)預(yù)熱（Preheat）階段； 2）把整個(gè)板子慢慢加熱到183 。稱(chēng)均熱（Soak或Equilibrium）階段。時(shí)間一般為60-90秒。 3）把板子加熱到融化區(qū)（183 以上），使錫膏融化。稱(chēng)回流（Reflow Spike）階段。在回流階段板子達(dá)到最高溫度，一般是215 +/-10 ?；亓鲿r(shí)間以45-60秒為宜，最大不超過(guò)90秒。 4）曲線由最高溫度點(diǎn)下降的過(guò)程。稱(chēng)冷卻（Cooling）階段。一般要求冷卻的斜率為2 -4/秒。 圖1

14、1 典型的回流焊接溫度曲     預(yù)熱階段的目的是把錫膏中較低熔點(diǎn)的溶劑揮發(fā)走。錫膏中助焊劑的主要成分包括松香，活性劑，黏度改善劑，和溶劑。溶劑的作用主要作為松香的載體和保證錫膏的儲(chǔ)藏時(shí)間。預(yù)熱階段需把過(guò)多的溶劑揮發(fā)掉，但是一定要控制升溫斜率，太高的升溫速度會(huì)造成元件的熱應(yīng)力沖擊，損傷元件或減低元件性能和壽命，后者帶來(lái)的危害更大，因?yàn)楫a(chǎn)品已流到了客戶(hù)手里。另一個(gè)原因是太高的升溫速度會(huì)造成錫膏的塌陷，引起短路的危險(xiǎn)，尤其對(duì)助焊劑含量較高（達(dá)10%）的錫膏5。     均熱階段的設(shè)定主要應(yīng)參考焊錫膏供應(yīng)商的建議和PCB

15、板熱容的大小。因?yàn)榫鶡?階段有兩個(gè)作用，一個(gè)是使整個(gè)PCB板都能達(dá)到均勻的溫度（175左右），均熱的目的是為了減少進(jìn)入回流區(qū)的熱應(yīng)力沖擊，以及其它焊接缺陷如元件翹起，某些大體積元件冷焊等。均熱階段另一個(gè)重要作用就是焊錫膏中的助焊劑開(kāi)始發(fā)生活性反應(yīng)，增大焊件表面潤(rùn)濕性能（及表面能），使得融化的焊錫能夠很好地潤(rùn)濕焊件表面。由于均熱段的重要性，因此均熱時(shí)間和溫度必須很好地控制，既要保證助焊劑能很好地清潔焊面，又要保證助焊劑到達(dá)回流之前沒(méi)有完全消耗掉。助焊劑要保留到回流焊階段是必需的，它能促進(jìn)焊錫潤(rùn)濕過(guò)程和防止焊接表面的再氧化。尤其是目前使用低殘留，免清洗（no-clean）的焊錫膏技術(shù)越來(lái)越多的情況

16、下，焊膏的活性不是很強(qiáng)，且回流焊接的也多為空氣回流焊，更應(yīng)注意不能在均熱階段把助焊劑消耗光。     回流階段，溫度繼續(xù)升高越過(guò)回流線（183），錫膏融化并發(fā)生潤(rùn)濕反應(yīng)，開(kāi)始生成金屬間化合物層。到達(dá)最高溫度（215 左右），然后開(kāi)始降溫，落到回流線以下，焊錫凝固。回流區(qū)同樣應(yīng)考慮溫度的上升和下降斜率不能使元件受到熱沖擊?；亓鲄^(qū)的最高溫度是由PCB板上的溫度敏感元件的耐溫能力決定的。在回流區(qū)的時(shí)間應(yīng)該在保證元件完成良好焊接的前提下越短越好，一般為30-60秒最好，過(guò)長(zhǎng)的回流時(shí)間和較高溫度，如回流時(shí)間大于90秒，最高溫度大于230度，會(huì)造成金屬間化合物層增厚

17、，影響焊點(diǎn)的長(zhǎng)期可靠性4。     冷卻階段的重要性往往被忽視。好的冷卻過(guò)程對(duì)焊接的最后結(jié)果也起著關(guān)鍵作用。好的焊點(diǎn)應(yīng)該是光亮的，平滑的。而如果冷卻效果不好，會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題諸如元件翹起，焊點(diǎn)發(fā)暗，焊點(diǎn)表面不光滑，以及會(huì)造成金屬間化合物層增厚等問(wèn)題。因此回流焊接必須提供良好的冷卻曲線，既不能過(guò)慢造成冷卻不良，又不能太快，造成元件的熱沖擊。 2.2.3 PCB板的特性與回流曲線的關(guān)系     回流曲線的設(shè)定，與要焊接的PCB板的特性也有重要關(guān)系。板子的厚薄，元件的大小，元件周?chē)袩o(wú)大的吸熱部件，如金屬屏蔽材料，大面積的

18、地線焊盤(pán)等，都對(duì)板子的溫度變化有影響。因此籠統(tǒng)地說(shuō)一個(gè)回流曲線的好壞是無(wú)意義的。一個(gè)回流曲線必須是針對(duì)某一個(gè)或某一類(lèi)產(chǎn)品而測(cè)量得到的。因此如何準(zhǔn)確測(cè)量回流曲線，來(lái)反映真實(shí)的回流焊接過(guò)程是非常重要的。常用的測(cè)量回流焊曲線的方法有三種： 1）用回流爐本身配備的長(zhǎng)熱偶線（一般常用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是K型熱偶線），熱偶線的一端焊接到PCB板上，另一端插到設(shè)備的預(yù)設(shè)熱偶插口上。把板放進(jìn)爐內(nèi)，當(dāng)板子從爐另一端出來(lái)時(shí)，用熱偶線把板子從出口端拉回來(lái)。在測(cè)量的同時(shí)溫度曲線就可顯示到設(shè)備的顯示器上。一般回流爐 都帶有多個(gè)K型熱偶插口，因此可連接多根熱偶線，同時(shí)測(cè)量PCB板幾個(gè)點(diǎn)的溫度曲線。 2）用一個(gè)小的溫度跟蹤記錄器。

19、它能夠跟隨待測(cè)PCB板進(jìn)入回流爐。記錄器上也有多個(gè)熱偶插口，可因此可連接多根熱偶線。記錄器里存放的溫度數(shù)據(jù)，只有在出爐后，才可輸?shù)诫娔X里分析或從打印機(jī)中輸出。 3）帶無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏囟雀櫽涗浧?。與第2種方法相同，只是多了一個(gè)無(wú)線傳輸功能。當(dāng)它在爐內(nèi)測(cè)溫時(shí)，在存儲(chǔ)溫度數(shù)據(jù)的同時(shí)把數(shù)據(jù)用無(wú)線方式傳到外面的接受器上，接受器與電腦相連。 三種方法本質(zhì)都是一樣的，用戶(hù)可根據(jù)習(xí)慣來(lái)選擇采用那種方法。熱偶線的安裝有一般兩種，一是高溫焊錫絲，溫度在300以上（高于回流最高溫度）。 另一種方法是用膠或是高溫膠帶把它粘住。這樣熱偶線就不會(huì)在回流區(qū)脫落。焊點(diǎn)的位置一般為選取元件的焊腳和焊盤(pán)接觸的地方。焊點(diǎn)不能太大

20、，     以焊牢為準(zhǔn)。焊點(diǎn)大，溫度反應(yīng)遲后，不能準(zhǔn)確反映溫度變化，尤其是對(duì)QFP等細(xì)間距焊腳。對(duì)特殊的器件如BGA還需要在PCB板下鉆孔，把熱偶線穿到BGA下面。圖12說(shuō)明了QFP和BGA元件的熱偶線焊接方法。熱偶線的安裝位置一般根據(jù)PCB板的工藝特點(diǎn)來(lái)選取，如雙面板應(yīng)在板上下都安裝熱偶線，大的IC芯片腳要安裝，BGA元件要安裝，某些易造成冷焊的元件（如金屬屏蔽罩周?chē)?，散熱器周?chē)┮欢ㄒ胖谩＿€有就是你認(rèn)為要研究的焊接出了問(wèn)題的元件。 2.2.4 回流爐設(shè)備的特點(diǎn)與回流曲線的關(guān)系     因?yàn)榛亓髑€的實(shí)現(xiàn)是

21、在回流爐中完成的，因此它與回流爐的具體特點(diǎn)有關(guān)。不同的爐因加熱區(qū)的數(shù)目和長(zhǎng)短不同，氣流的大小不同，爐溫的容量不同，對(duì)回流曲線都會(huì)造成影響。設(shè)備對(duì)回流曲線的影響可歸納為下面幾點(diǎn)： 1）加熱區(qū)數(shù)目的因素。     對(duì)加熱區(qū)多的回流爐（8個(gè)加熱區(qū)），由于每一個(gè)爐區(qū)都能單獨(dú)設(shè)定爐溫，因此調(diào)整回流溫度曲線比較容易。對(duì)要求較復(fù)雜的回流曲線同樣可以做到。但短爐子（4個(gè)加熱區(qū)），因?yàn)樗挥兴膫€(gè)可調(diào)溫區(qū)，要想得到復(fù)雜的曲線比較難，但對(duì)于沒(méi)有特別要求的SMT焊接，短爐子也能滿(mǎn)足要求，而且價(jià)錢(qián)便宜。另一個(gè)方面，長(zhǎng)爐子的優(yōu)點(diǎn)是傳送帶的帶速可以比短爐子提高至少1倍以上，這樣長(zhǎng)爐的

22、產(chǎn)量至少能達(dá)到短爐的1倍以上。當(dāng)大批量生產(chǎn)線追求產(chǎn)能時(shí)，這一點(diǎn)是至關(guān)重要的。 2）熱風(fēng)氣流的因素。     由于目前大多數(shù)回流爐以風(fēng)扇強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)熱風(fēng)循環(huán)為主，因此風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了風(fēng)量的大小。在相同的帶速和相同的溫度設(shè)定下，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越高，回流曲線的溫度越高。當(dāng)風(fēng)扇馬達(dá)出現(xiàn)故障時(shí)，如停轉(zhuǎn)，即使?fàn)t溫顯示正常，爐溫的曲線測(cè)量也會(huì)比正常曲線低很多，若故障馬達(dá)在回流區(qū)，則PCB板極易產(chǎn)生冷焊，若故障馬達(dá)在冷卻區(qū)，則PCB板的冷卻效果就下降。因此對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)速是可編程調(diào)節(jié)的回流焊接爐，如VITRONICS，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速也是需要經(jīng)常檢查的參數(shù)之一。 3）爐溫的容量的因素。 &

23、#160;   回流焊接有時(shí)會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，當(dāng)焊接一塊小尺寸的PCB板時(shí)，焊接結(jié)果非常好，而焊接一塊大尺寸的PCB板時(shí)，某些溫區(qū)爐溫會(huì)出現(xiàn)稍微下降的現(xiàn)象。這就是由于大板子吸熱較多，爐子的熱容量不足引起的。一般可以通過(guò)加大風(fēng)扇轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)。但是爐溫的容量主要是由爐體結(jié)構(gòu)，加熱器功率等設(shè)計(jì)因素決定的，因此是爐子廠家設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)固定了的。用戶(hù)在選擇回流爐時(shí)必須考慮這個(gè)因素。熱容量越大越好，當(dāng)然爐子消耗的功率也越多。 2.3 氮?dú)饣亓骱概c空氣回流焊     氮?dú)饣亓骱傅氖褂弥饕菫榱嗽鰪?qiáng)焊接質(zhì)量，使焊接發(fā)生在氧含量極少（100PPM）

24、以下的環(huán)境下，可避免元件的氧化問(wèn)題。因此氮?dú)饣亓骱傅闹饕獑?wèn)題是保證氧氣含量越低越好。氧含量的控制對(duì)用戶(hù)來(lái)講主要是保證氮?dú)鈿庠吹募兌龋话愎I(yè)用氮?dú)饧兌瓤蛇_(dá)5PPM，爐內(nèi)氧含量主要跟爐子的密封設(shè)計(jì)的好壞有關(guān)。爐體由于兩邊的進(jìn)出板口會(huì)漏空氣進(jìn)入，因此兩邊的氧含量會(huì)比爐體中間區(qū)高。許多文章都專(zhuān)門(mén)討論過(guò)對(duì)氧含量對(duì)焊接的影響。 但隨著焊錫膏技術(shù)和元件焊腳鍍層技術(shù)的不斷更新，空氣中回流的焊接已經(jīng)占據(jù)了主流。因?yàn)榭諝夂附佑性S多優(yōu)點(diǎn)例如取消氮?dú)?，降低成本；氣體控制無(wú)需再考慮氧含量的控制；爐子的造價(jià)下降。因此目前多數(shù)的回流焊接都在使用空氣回流焊，只有個(gè)別的特別怕氧化的元件才考慮用氮?dú)夂附印?第三章 回流焊的缺陷

25、和焊接質(zhì)量檢驗(yàn) 3.1 回流焊的常見(jiàn)缺陷和可能原因     回流焊的焊接質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)一般可采用IPC標(biāo)準(zhǔn)IPC-A-610，電子裝聯(lián)的接受標(biāo)準(zhǔn)8。其中包括了SMT焊接元件的焊接檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。     回流焊常見(jiàn)的缺陷一般的原因和建議解決措施可歸納為下表，可同時(shí)參考IPC-S-8169： 缺陷種類(lèi)可能原因解決辦法冷焊 Cold solder1、回流曲線的回流時(shí)間太短。 2、PCB板有大的吸熱元件如屏蔽罩，大的地線層。1、確認(rèn)回流曲線的融化時(shí)間 2、加大溫度，從新測(cè)量Profile。焊點(diǎn)不亮 Dim solder1、Pro

26、file的均熱區(qū)溫度過(guò)低，阻焊劑活性未充分作用。 2、冷卻不好。 3、錫膏可能過(guò)期或儲(chǔ)藏有問(wèn)題。1、增大回流區(qū)溫度。 2、檢查冷卻區(qū)溫度曲線是否有變化。 3、檢查錫膏。細(xì)間距連焊 Bridging1、錫膏太高。 2、 鋼網(wǎng)開(kāi)孔太大。 3、元件貼放偏位。 4、被無(wú)意碰到或振動(dòng)。1、檢查錫膏高度，或降低鋼網(wǎng)厚度。 2、減小鋼網(wǎng)開(kāi)孔。 3、檢查貼片位置。 4、查碰件或振動(dòng)的原因。焊點(diǎn)錫不足 Insufficient solder1、錫膏太低。 2、鋼網(wǎng)開(kāi)孔太小。 3、鋼網(wǎng)堵孔。 3、元件潤(rùn)濕性太強(qiáng)，把焊錫全部吸走。1、 檢查錫膏高度。 2、加大鋼網(wǎng)開(kāi)孔。 3、清潔鋼網(wǎng)。 3、檢查元件可焊性。錫珠 S

27、older ball1、回流曲線不好，發(fā)生濺錫。 2、錫膏本質(zhì)不好，易發(fā)生錫珠問(wèn)題。 3、錫膏氧化 4、錫膏印的太高，太寬，覆蓋到焊盤(pán)外。 5、焊盤(pán)設(shè)計(jì)問(wèn)題。 6、PCB板有濕氣。1、檢查回流曲線的斜率，以及均熱時(shí)間。 2、換錫膏。 3、換錫膏。 4、縮小鋼網(wǎng)開(kāi)孔。 5、修改焊盤(pán)設(shè)計(jì)。 6、預(yù)先烘PCB板。元件未上錫 Non-wetting 或De-wetting1、元件可焊性差。 2、元件或焊盤(pán)被污染。 3、元件鍍層太薄，被焊錫吃光。1、檢查元件可焊性。 2、檢查污染源。 3、更換元件。元件翹起 Tomestone1、元件偏位，造成兩端焊錫的張力不一致。 2、兩邊焊盤(pán)大小不一致。 3、焊盤(pán)大

28、小距離設(shè)計(jì)有問(wèn)題。 4、錫膏太高，增加兩邊的張力。 5、回流曲線不合理。如均熱時(shí)間不夠，元件兩邊焊錫不能同時(shí)熔化。 6、元件本身兩端潤(rùn)濕速率不一致。1、把元件貼正。 2、該焊盤(pán)設(shè)計(jì)。 3、該焊盤(pán)設(shè)計(jì)。 4、減低錫膏。 5、調(diào)整Profile。 6、更換元件。元件或焊點(diǎn)裂 Cracked Componet/Solder1、冷卻不好。 2、在貼片機(jī)損壞。 3、溫度太高。 4、元件吸潮。1、檢查Profile。 2、檢查貼片機(jī)。 3、檢查Profile。 4、預(yù)先烘元件。焊點(diǎn)有空洞 Voids1、錫膏預(yù)熱和均熱不夠。 2、錫膏本質(zhì)不好，溶劑不能充分揮發(fā)。1、檢查Profile。 2、更換錫膏。3.2

29、 回流焊后的質(zhì)量檢驗(yàn)方法     回流焊的焊接質(zhì)量的方法目前常用的有目檢法，自動(dòng)光學(xué)檢查法（AOI），電測(cè)試法（ICT），X-光檢查法，以及超聲波檢測(cè)法。 1）目檢法     簡(jiǎn)單，低成本。但效率低，漏檢率高，還與人員的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)真程度有關(guān)。 2）自動(dòng)光學(xué)檢查法（AOI）     自動(dòng)化。避免人為因素的干擾。無(wú)須模具?？蓹z查大多數(shù)的缺陷，但對(duì)BGA，DCA等焊點(diǎn)不能看到的元件無(wú)法檢查。 3）電測(cè)試法（ICT）     自動(dòng)化?？梢詸z查各種

30、電氣元件的正確連接。但需要復(fù)雜的針床模具，價(jià)格高，維護(hù)復(fù)雜。對(duì)焊接的工藝性能，例如焊點(diǎn)光亮程度，焊點(diǎn)質(zhì)量等無(wú)法檢驗(yàn)。另外，隨著電子產(chǎn)品裝連越來(lái)越向微型化，高密度以及BGA，CSP方向發(fā)展，ICT的測(cè)針?lè)椒ㄊ艿皆絹?lái)越多的局限。 4）X-光檢查法     自動(dòng)化。可以檢查幾乎全部的工藝缺陷。通過(guò)X-Ray的透視特點(diǎn)，檢查焊點(diǎn)的形狀，和電腦庫(kù)里標(biāo)準(zhǔn)的形狀比較，來(lái)判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量。尤其對(duì)BGA，DCA元件的焊點(diǎn)檢查，作用不可替代。無(wú)須測(cè)試模具。但對(duì)錯(cuò)件的情況不能判別。缺點(diǎn)價(jià)格目前相當(dāng)昂貴。 5）超聲波檢測(cè)法     自動(dòng)化。

31、通過(guò)超聲波的反射信號(hào)可以探測(cè)元件尤其時(shí)QFP，BGA等IC芯片封裝內(nèi)部發(fā)生的空洞，分層等缺陷。它的缺點(diǎn)是要把PCB板放到一種液體介質(zhì)才能運(yùn)用超聲波檢驗(yàn)法。較適合于實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用。 對(duì)于各種檢查方法，既各有特色，又相互覆蓋，它們的相互關(guān)系可用圖13 來(lái)說(shuō)明。 由圖中可以看出，BGA，元件外觀，及元件值的檢驗(yàn)分別為X光，自動(dòng)光學(xué)，及ICT檢測(cè)法特有的檢查手段，其余的功能都相互有交叉。例如，用光學(xué)檢查方法解決表面可見(jiàn)的焊盤(pán)焊點(diǎn)和元件對(duì)錯(cuò)識(shí)別，用X-Ray檢查不可見(jiàn)的元件焊點(diǎn)如BGA，DCA，插件過(guò)孔的焊錫情況，但如果不用ICT，元件值錯(cuò)無(wú)法檢查；又例如，用ICT檢查開(kāi)路，短路等電性能，用X-Ray檢查所

32、有元件的焊點(diǎn)質(zhì)量，但如果不用光學(xué)檢查儀對(duì)外觀破損的元件亦無(wú)法檢驗(yàn)。 因此，只有綜合使用或根據(jù)產(chǎn)品具體情況來(lái)安排檢查方法才能得到滿(mǎn)意的檢查結(jié)果。 第四章 回流焊的發(fā)展方向 4.1 回流焊設(shè)備的發(fā)展     回流焊的演變始終是跟隨電子裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展而變化的。從目前的電子裝聯(lián)技術(shù)發(fā)展方向看，元件正在朝小型化，超小型化發(fā)展，而電路板裝聯(lián)則向高密度方向發(fā)展。隨著進(jìn)入信息時(shí)代，這種趨勢(shì)在便攜計(jì)算機(jī)，個(gè)人通訊工具等高科技領(lǐng)域更加顯著。分離元件如阻容元件，從0805，到0603，再到0402（1.0mmX0.5mm),甚至更小到0302，0201、現(xiàn)在也有人嘗試把小元件

33、直接做在PCB板上。對(duì)IC芯片，半導(dǎo)體的集程度越來(lái)越高，從大規(guī)模集成電路（VLSI），到超大規(guī)模集成電路（ULSI）。同時(shí)IC封裝尺寸越來(lái)越小，管腳越來(lái)越多，在細(xì)間距IC（Pitch<0.5mm）發(fā)展到極限時(shí)，又引入了BGA，F(xiàn)lip-Chip，CSP工藝，它是一種硅片級(jí)的尺寸封裝技術(shù)，目的都是盡量減少占用面積，增加貼裝密度。這種工藝的進(jìn)步，使得人們可以制造出體積更小，功能更強(qiáng)大的電子設(shè)備。     因此，回流焊如何去適應(yīng)這種變化便是將來(lái)回流焊工藝的要求。例如現(xiàn)在的加熱方式是否能滿(mǎn)足超小元件的焊接，熱風(fēng)吹力是否影響元件的穩(wěn)定，對(duì)BGA類(lèi)的焊點(diǎn)在元件

34、下面的焊接，會(huì)產(chǎn)生什么樣的問(wèn)題。這些都是回流焊應(yīng)解決的問(wèn)題。     從表面上看，回流爐應(yīng)該滿(mǎn)足某一條給定的曲線,這條曲線是為了滿(mǎn)足焊膏的要求，然而這是對(duì)回流爐最低的要求，更重要的是： （1）減小印制板上各部分的溫度差異 （2）使工藝具有重現(xiàn)性。     元件的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)揮了重要的作用，第一；大元件與小元件對(duì)于熱量的需求差異很大，第二；貼片機(jī)貼片速度的提高對(duì)回流爐的產(chǎn)出效率提出了更高的要求 而且，隨著元件的焊點(diǎn)尺寸的進(jìn)一步減小，金屬間化合物變得更加關(guān)鍵， 這就要求單板上的T的值最小。大的T對(duì)焊接時(shí)間的影響特別大，T越小，要達(dá)到焊膏液態(tài)溫度以上的時(shí)間越短。眾所周知，在受到外力的情況下，金屬擴(kuò)散物質(zhì)的量與焊點(diǎn)的