回流焊工藝流程--2013最新完整版

1、威力泰商城（威力泰商城（）1 回流焊定義 回流焊，也稱為回流焊 Reflow soldring ，是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊。圖1 回流焊溫度曲線 從溫度曲線（見圖 1 ）分析回流焊的原理：當(dāng) PCB 進入升溫區(qū)（干燥區(qū)）時，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時，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 進入保溫區(qū)時，使 PCB 和元器件得到充分的預(yù)熱，以防 PCB 突然進入焊接高溫區(qū)而損壞 PCB 和元器件；當(dāng) PCB 進入焊接區(qū)時，溫度迅

2、速上升使焊膏達到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對 PCB 的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴散、漫流或回流混合形成焊錫接點； PCB 進入冷卻區(qū)，使焊點凝固。此時完成了回流焊。 3 回流焊工藝特點（ 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，有時會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，避免了虛焊、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 ， 由 于熔融焊料表面張力作用，當(dāng)其全

3、部焊端或引腳與相應(yīng)焊盤同時被潤濕時，在表面張力作用下，自動被拉回到近似目標(biāo)位置的現(xiàn)象；4 ) 焊料中不會混入不純物，使用焊膏時，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行焊接；6 ) 工藝簡單，修板的工作量極小。從而節(jié)省了人力、電力、材料。3 ) 焊接過程中，在傳送帶上放 PCB 要輕輕地放平穩(wěn)，嚴防傳送帶震動，并注意在機器出口處接板，防止后出來的板掉落在先出來的板上碰傷 SMD 引腳。4 ) 必須對首塊印制板的焊接效果進 行檢查。檢查焊接是否充分、有無焊膏融化不充分的痕跡、焊點表面是否光滑、焊點形狀是否呈半月狀、錫球和殘留物的情況、連焊和

4、虛焊的情況。還要檢查PCB 表面顏色變化情況，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)過程中要定時檢查焊接質(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。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。因為回流焊接質(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、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 SMT 的組裝質(zhì)量與 PCB 焊盤設(shè)計有直接

5、的、十分重要的關(guān)系。如果 PCB 焊盤設(shè)計正確，貼裝時少量的歪斜可以在回流焊時，由于熔融焊錫表面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)計不正確，即使貼裝位置十分準(zhǔn)確，回流焊后反而會出現(xiàn)元件位置偏移、吊橋等焊接缺陷。PCB 焊盤設(shè)計應(yīng)掌握以下關(guān)鍵要素：a 對稱性兩端焊盤必須對稱，才能保證熔融焊錫表面張 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基本一致。圖4 各種元器件焊點結(jié)構(gòu)示意圖A 焊盤寬度A B 焊盤的長 G 焊盤間距S 焊盤剩余尺寸圖

6、 5 矩形片式元件焊盤結(jié)構(gòu)示意圖以矩形片式元件為例 ：焊盤寬度： A=Wmax-K電阻器焊盤的長度： B=Hmax+Tmax+KH電容器焊盤的長度： B=Hmax + Tmax-KBT焊盤間距： G=Lmax-2Tmax-K式中 ： L元件長度,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)計要求，回流焊時就會產(chǎn)生焊接缺陷，而且PCB焊盤設(shè)計的問題在生產(chǎn)工藝中是很難甚至是無法解決的。例如： a 當(dāng)焊盤間距G過大或過小時，回流焊時由于元件焊端不能與焊盤搭接交疊，會產(chǎn)生吊橋、移位 。 圖7

7、焊盤間距G過大或過小b 當(dāng)焊盤尺寸大小不對稱，或兩個元件的 端頭設(shè)計在同一個焊盤上時，由于表面張力不對稱，也會產(chǎn)生吊橋、移位 。圖 8 焊盤不對稱，或兩個元件的端頭設(shè)計在同一個焊盤上c 導(dǎo)通孔設(shè)計在焊盤上，焊料會從導(dǎo)通孔中流出，會造成焊膏量不足。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，還會加劇飛濺，形成焊錫球，同 時 還 會引起不潤濕等缺陷。另外，如果焊膏黏度過低或焊膏的保形性（觸變性）不好，印刷后焊膏圖形會塌陷，甚至造成

8、粘連，回流焊時也會形成焊錫球、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，水汽蒸發(fā)帶出金屬粉末，在高溫下水汽會使金屬粉末氧化，飛濺形成焊錫球，還會產(chǎn)生潤濕不良、等問題。(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，回流焊時會產(chǎn)生潤濕不良、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，在PCB設(shè)計正確、元器件和印制板質(zhì)量有保證的前提下，表面組裝質(zhì)量問題中有 70% 的質(zhì)量問題出在印刷工藝。影響印刷質(zhì)量的主要因素： a 首先是模板質(zhì)量

9、模板印刷是接觸印刷，因此模板厚度與開口尺寸確定了焊膏的印刷量。焊膏量過多會產(chǎn)生橋接，焊膏量過少會產(chǎn)生焊錫不足或虛焊。模板開口形狀以及開口是否光滑也會影響脫模質(zhì) 量 。 模板開口一定要喇叭口向下，否則脫模時會從喇叭口倒角處帶出焊膏； b 其次是焊膏的黏度 、印 刷性（滾動性、轉(zhuǎn)移性）、觸變性、常溫下的使用壽命等都會影響印刷質(zhì)量。如果焊膏的印刷性不好，嚴重時焊膏只是在模板上滑動，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，印刷

10、機的印刷精度和重復(fù)印刷精度也會起一定的作用。 e 對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，對焊點質(zhì)量都有影響回收的焊膏與新焊膏要分別存放，環(huán)境溫度過高會降低焊膏黏度，濕度過大時焊膏會吸收空氣中的水分，濕度過小時會加速焊膏中溶劑的揮發(fā)，環(huán)境中灰塵混入焊膏中會使焊點產(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，實時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)

11、定在比焊膏金屬熔點高3040左右（例如63Sn/37Pb 焊膏的熔點為183，峰值溫度應(yīng)設(shè)置在 215 左右），再流時 間為 30s 60s。峰值溫度低或再流時間短，會使焊接不充分，嚴重時會造成焊膏不熔。峰值溫度過高或再流時間長，造成金屬粉末氧化，還會增加共界金屬化合物的產(chǎn)生，使焊點發(fā)脆，影響焊點強度，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行設(shè)置（主要控制升溫速率、峰值溫度和回流時間）。 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 、

12、CSP 等特殊元器件進行設(shè)置。 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)點是熱效率高，溫度陡度大，易控制溫度曲線，雙面焊時PCB上、下溫度易控制。其缺點是溫度不均勻。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和大體積元器件達到焊接溫度，必須提高焊接溫度。熱風(fēng)爐主要是對流傳導(dǎo)。其優(yōu)點是溫度均勻、焊接質(zhì)量好。缺點是 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)溫度傳感器的實際位置來確定各溫區(qū)的設(shè)置溫度。 f 還

13、要根據(jù)排風(fēng)量的大小進行設(shè)置。 g 環(huán)境 溫度 對爐 溫也 有影 響， 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)達到 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 ， 考慮無焊

14、料或金屬基板，應(yīng)選擇 350 以上； f 傳送帶運行要平穩(wěn)，傳送帶震動會造成移位、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。SMT 回流焊接中常見的焊接缺陷分析與預(yù)防對策(1) 焊膏熔化不完全 全部或局部焊點周圍有未熔化的殘留焊膏。(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。3 焊料量不足與虛焊或斷路焊點高度達不到規(guī)定要求，會影響焊點的機械強度和電氣連接的可靠性，嚴重時會造成虛焊或斷路(4) 吊橋和移位 吊橋是指兩個焊端的表面組裝元件 ，經(jīng)過回流焊后其中一個端頭離開焊盤表面，整個元件呈斜立或直立，如石碑狀。又稱墓碑現(xiàn)象、

15、曼哈頓現(xiàn)象；移位是指元器件端頭或引腳離開焊盤的錯位現(xiàn)象。 (5) 焊點橋接或短路 橋接又稱連橋。元件端頭之間、元器件相鄰的焊點之間以及焊點與鄰近的導(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）。 (6) 焊錫球 又稱焊料球、焊錫珠。是指散布在焊點附近的微小珠狀焊料。(7) 氣孔 分布在焊點表面或內(nèi)部的氣孔、針孔?；蚍Q空(8) 焊點高度接觸或超過元件體（吸料現(xiàn)象焊接時焊料向焊端或引腳跟部移動，使焊料高度接觸元件體或超過元件體。 (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。焊點表面呈現(xiàn)焊錫紊亂痕跡。(15) 焊錫裂紋焊錫表面或內(nèi)部有裂縫