回流焊工藝分析課件

回流焊工藝回流焊工藝11回流焊定義

回流焊Reflowsoldring，通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面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?；亓骱?回流焊定義

回流焊Reflowsoldring22回流焊原理

圖1回流焊溫度曲線2回流焊原理圖1回3

從溫度曲線（見圖1）分析回流焊的原理：當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)（干燥區(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)，溫度迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(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。

從溫度曲線（見圖1）分析回流焊的原理：當(dāng)PCB進(jìn)入升43回流焊工藝特點(diǎn)（與波峰焊技術(shù)相比）

1)元器件受到的熱沖擊?。?/p>

2)

能控制焊料的施加量；

3)有自定位效應(yīng)（selfalignment）—當(dāng)元器件貼放位置有一定偏離時(shí)，由于熔融焊料表面張力作用，當(dāng)其全部焊端或引腳與相應(yīng)焊盤同時(shí)被潤濕時(shí)，在表面張力作用下，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，能正確地保證焊料的組分；

5)可在同一基板上，采用不同焊接工藝進(jìn)行焊接；

6)工藝簡單，焊接質(zhì)量高。3回流焊工藝特點(diǎn)（與波峰焊技術(shù)相比）54回流焊的分類

1)按回流焊加熱區(qū)域可分為兩大類：

a對(duì)PCB整體加熱；

b對(duì)PCB局部加熱。

2)對(duì)PCB整體加熱回流焊可分為：

熱板回流焊、紅外回流焊、熱風(fēng)回流焊、熱風(fēng)加紅外回流焊、氣相回流焊。

3)對(duì)PCB局部加熱回流焊可分為：

激光回流焊、聚焦紅外回流焊、光束回流焊、熱氣流回流焊。4回流焊的分類65回流焊的工藝要求1)要設(shè)置合理的回流焊溫度曲線并定期做溫度曲線的實(shí)時(shí)測試。2)要按照PCB設(shè)計(jì)時(shí)的焊接方向進(jìn)行焊接。3)焊接過程中嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)。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、焊點(diǎn)表面是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況。還要檢查PCB表面顏色變化等情況。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。5回流焊的工藝要求76影響回流焊質(zhì)量的因素

回流焊是SMT關(guān)鍵工藝之一。表面組裝的質(zhì)量直接體現(xiàn)在回流焊結(jié)果中。但回流焊中出現(xiàn)的焊接質(zhì)量問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。6影響回流焊質(zhì)量的因素8(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)基本一致。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℃~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60s~90s。峰值溫度低或再流時(shí)間短，會(huì)使焊接不充分，不能生成一定厚度的金屬間化合物。嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成焊膏不熔。峰值溫度過高或再流時(shí)間長，使金屬間化合物過厚，也會(huì)影響焊點(diǎn)強(qiáng)度，甚至?xí)p壞元器件和印制板。(6)回流焊溫度曲線9

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)表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無BGA、CSP等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置回流焊溫度曲線的依據(jù)：10

d還要根據(jù)設(shè)備的具體情況，例如加熱區(qū)長度、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。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)PCB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、其溫度就不同。為了使深顏色器件周圍的焊點(diǎn)和大體積元器件達(dá)到焊接溫度，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)量好。缺點(diǎn)是PCB上、下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制。

e還要根據(jù)溫度傳感器的實(shí)際位置來確定各溫區(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。

g環(huán)境溫度對(duì)爐溫也有影響，特別是加熱溫區(qū)短、爐體寬度窄的回流焊爐，在爐子進(jìn)出口處要避免對(duì)流風(fēng)。d還要根據(jù)設(shè)備的具體情況，例如加熱區(qū)長度、加熱源材11(7)回流焊設(shè)備的質(zhì)量回流焊質(zhì)量與設(shè)備有十分密切的關(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)達(dá)到±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,否則很難保證焊接質(zhì)量；c傳送帶寬度要滿足最大PCB尺寸要求；d加熱區(qū)長度——加熱區(qū)長度越長、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℃，考慮無鉛焊料或金屬基板，應(yīng)選擇350℃以上；f傳送帶運(yùn)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)具備溫度曲線測試功能，否則應(yīng)外購溫度曲線采集器。(7)回流焊設(shè)備的質(zhì)量12

總結(jié)：從以上分析可以看出，回流焊質(zhì)量與PCB焊盤設(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、生產(chǎn)線設(shè)備、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。同時(shí)也可以看出PCB設(shè)計(jì)、PCB加工質(zhì)量、元器件和焊膏質(zhì)量是保證回流焊質(zhì)量的基礎(chǔ)，因?yàn)檫@些問題在生產(chǎn)工藝中是很難甚至是無法解決的。因此只要PCB設(shè)計(jì)正確，PCB、元器件和焊膏都是合格的，回流焊質(zhì)量是可以通過印刷、貼裝、回流焊每道工序的工藝來控制的?？偨Y(jié)：137SMT回流焊接中常見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。7SMT回流焊接中常見的焊接缺陷分析與預(yù)防對(duì)策

14(2)潤濕不良——又稱不潤濕或半潤濕。元器件焊端、引腳或印制板焊盤不沾錫或局部不沾錫。(2)潤濕不良——又稱不潤濕或半潤濕。元器件焊端、引腳或印15

3焊料量不足與虛焊或斷路——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3焊料量不足與虛焊或斷路——焊點(diǎn)高度達(dá)不到規(guī)定要求，會(huì)影16

(4)吊橋和移位——吊橋是指兩個(gè)焊端的表面組裝元件，經(jīng)過回流焊后其中一個(gè)端頭離開焊盤表面，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焊盤的錯(cuò)位現(xiàn)象。(4)吊橋和移位——吊橋是指兩個(gè)焊端的表面組裝元件，經(jīng)17

(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）。(5)焊點(diǎn)橋接或短路——橋接又稱連橋。元件端頭之間、元器18(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。(6)焊錫球——又稱焊料球、焊錫珠。是指散布在焊點(diǎn)附近的微19(7)氣孔——分布在焊點(diǎn)表面或內(nèi)部的氣孔、針孔?；蚍Q空洞。(7)氣孔——分布在焊點(diǎn)表面或內(nèi)部的氣孔、針孔?；蚍Q空洞。20(8)焊點(diǎn)高度接觸或超過元件體（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元件體。(8)焊點(diǎn)高度接觸或超過元件體（吸料現(xiàn)象）——焊接時(shí)焊料向21(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。(9)錫絲——元件焊端之間、引腳之間、焊端或引腳與通孔之間22(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。(10)元件裂紋缺損——元件體或端頭有不同程度的裂紋或缺損23(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。(11)元件端頭鍍層剝落—元件端頭電極鍍層不同程度剝落，露24。。25。。26(16)其他還有一些肉眼看不見的缺陷，例如焊點(diǎn)晶粒大小、焊點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)力、焊點(diǎn)內(nèi)部裂紋