回流焊工艺.ppt

1、回流焊工艺，学习情境4，广东科技职业学院，1回流焊定义为回流焊，通过重熔预分布在印制板焊盘上的膏状焊料，实现表面贴装元件的焊接端子或引脚与印制板焊盘之间的机械和电气连接的软钎焊。2回流焊原理，图1回流焊温度曲线，从温度曲线分析回流焊原理(见图1):当印刷电路板进入加热区域(干燥区域)时，焊膏中的溶剂和气体蒸发，同时焊膏中的焊剂润湿焊盘、元件端和引脚，焊膏软化、塌陷并覆盖焊盘，将焊盘和元件引脚与氧气隔离；当印刷电路板进入绝缘区时，印刷电路板和元器件被充分预热，防止印刷电路板突然进入焊接高温区，损坏印刷电路板和元器件；当印刷电路板进入焊接区时，温度迅速上升，使焊膏熔化，液态焊料润湿、扩散、溢出或回

2、流印刷电路板的焊盘、元器件端和引脚，形成焊点；印刷电路板进入冷却区固化焊点。此时，回流焊完成。3回流焊工艺特点(与波峰焊技术相比)1)与波峰焊不同，元件直接浸入熔融焊料中，因此对元件的热影响很小。然而，由于回流焊的不同加热方法，有时会在器件上施加较大的热应力；2)只需在焊盘上施加焊料，焊料的施加量可以控制，避免了虚焊、桥接等焊接缺陷的产生，焊接质量好，可靠性高；3)自对准当元件的放置位置由于熔融焊料的表面张力而偏离到一定程度时，当所有的焊料端子或引脚以及相应的焊盘同时被润湿时，它们在表面张力的作用下自动被拉回到近似的目标位置；4)焊料中不会混入杂质，使用焊膏时能正确保证焊料成分；5)可以使用局

3、部加热源，从而可以在同一基板上使用不同的焊接工艺进行焊接；6)工艺简单，修板工作量极小。从而节省人力、电力和材料。4回流焊的分类1)根据回流焊加热区域，可分为两类：一类是对整个印刷电路板进行回流焊，另一类是对局部印刷电路板进行回流焊。2)印刷电路板的加热和回流焊可分为热板回流焊、红外回流焊、热风回流焊、热风加红外回流焊和气相回流焊。3)印刷电路板的局部加热回流焊可分为激光回流焊、聚焦红外回流焊、电子束回流焊和热风回流焊。5回流焊接的工艺要求1)回流焊接是表面贴装生产中的一个关键工艺。根据回流焊的原理，设定合理的温度曲线，保证回流焊的质量。不适当的温度曲线会导致焊接缺陷，如焊接不完全、元件翘起、

4、焊球多等，影响产品质量。温度曲线的实时测试应定期进行。2)印刷电路板设计时，应根据焊接方向进行焊接。3)焊接过程中，印刷电路板应平稳轻放在传送带上，以防止传送带振动，并注意在机器出口处连接电路板，以防止电路板脱落，损伤较早出来的电路板上的贴片引脚。4)必须检查第一块印制板的焊接效果。检查焊接是否充分，焊膏是否有熔化不充分的痕迹，焊点表面是否光滑，焊点形状是否为半月形，有无焊球和焊渣，有无连续焊接和虚焊。还要检查印刷电路板表面的颜色变化。回流焊后，印刷电路板允许有很少但均匀的颜色变化。并根据检测结果调整温度曲线。在整个批量生产过程中定期检查焊接质量。影响回流焊质量的因素回流焊是表面贴装的关键工艺

5、之一。表面组装的质量直接反映在回流焊的结果上。然而，回流焊的焊接质量问题并不存在因为回流焊的质量不仅与焊接温度(温度曲线)直接相关，而且与生产线的设备条件、印刷电路板的焊盘和工艺设计、元件的可焊性、焊膏质量、印刷电路板的加工质量、每个表面贴装工艺的工艺参数，甚至操作人员的操作都密切相关。(1)印制板焊盘设计贴片组装质量与印制板焊盘设计有着直接而非常重要的关系。如果印刷电路板焊盘设计正确，由于回流焊过程中熔融焊料的表面张力(称为自定位或自校正效应)，可以校正安装过程中的少量偏斜。相反，如果印刷电路板焊盘设计不正确，即使安装位置非常准确，回流焊后也会出现元件位置偏差、吊桥等焊接缺陷。印刷电路板焊盘

6、设计应掌握以下关键要素：对称性两端的焊盘必须对称，以确保熔融焊料表面张力的平衡。焊盘间距确保元件端或引脚与焊盘之间的搭接尺寸合适。焊盘的剩余尺寸必须确保焊点能够形成弯月面。d焊盘的宽度应与元件端子或引脚的宽度基本一致。图4各元件焊点结构示意图，A焊盘宽度A B焊盘长度g焊盘间距s焊盘剩余尺寸，图5矩形芯片元件焊盘结构示意图，以矩形芯片元件为例：焊盘宽度：A=Wmax-K电阻焊盘长度：B=Hmax Tmax K电容焊盘长度：B=Hmax Tmax-K BT焊盘间距：g=lmax-2 Tmax AW元件宽度，mm；自动测试组件焊接端的宽度，毫米；生长激素元件的高度，毫米；常数，一般为0.25毫米。

7、图6显示了矩形芯片组件及其焊盘的意图。如果违反设计要求，在回流焊过程中会出现焊接缺陷，在生产过程中印刷电路板焊盘设计的问题很难甚至不可能解决。例如：a .当焊盘间距g太大或太小时，会出现悬桥和位移，因为在回流焊接过程中，元件焊接端不能与焊盘重叠。图7垫片G之间的间隙太大或太小，B当垫片的尺寸不对称或两个部件的端部设计在同一个垫片上时，由于不对称的表面张力也会产生吊桥和位移。图8焊盘不对称，或者两个元件的末端设计在同一个焊盘上，C过孔设计在焊盘上，因此焊料会从过孔中流出，导致焊膏不足。(2)焊膏的质量和焊膏的正确使用对焊膏中金属微粉的含量、氧含量、粘度和金属粉末的触变性有一定的要求。如果焊膏中的

8、金属微粉含量高，在回流焊接过程中，金属微粉会随着溶剂和气体的蒸发而飞溅。如果金属粉末中的氧含量高，会加剧飞溅，形成焊球，同时会造成不润湿等缺陷。此外，如果焊膏的粘度太低或焊膏的保形性(触变性)不好，印刷的焊膏图案会塌陷，甚至导致粘连，并且在回流焊期间还会形成焊球、桥和其他焊接缺陷。焊膏使用不当，如从低温柜中取出焊膏直接使用，会导致水蒸气凝结，因为焊膏的温度低于室温。当回流焊温度上升时，水蒸气蒸发并带出金属粉末。在高温下，水蒸气将氧化金属粉末并飞溅形成焊球，这也将导致诸如润湿不良的问题。(3)印刷电路板的元件和焊盘的焊接端子和引脚的质量当印刷电路板的元件和焊盘的焊接端子和引脚被氧化或污染，或者印

9、刷电路板被弄湿时，在回流焊过程中会出现焊接缺陷，例如润湿不良、虚焊、焊球和空隙。(4)焊膏印刷质量据统计，在正确的印刷电路板设计和保证元器件及印刷电路板质量的前提下，70%的表面组装质量问题是由印刷工艺造成的。影响印刷质量的主要因素：首先，模版质量模版印刷是接触印刷，因此模版厚度和开口尺寸决定了焊膏的印刷量。过多的焊膏会导致桥接，而过少的焊膏会导致焊料不足或模板的开口必须在喇叭口处向下，否则脱模时焊膏会从喇叭口的倒角处带出；其次，焊膏的粘度、印刷适性(滚动性和转印性)、触变性和室温下的使用寿命会影响印刷质量。如果焊膏的印刷适性不好，在严重的情况下，焊膏只会在模板上滑动，在这种情况下，焊膏根本无

10、法印刷。c印刷工艺参数如刮刀速度、刮刀压力、刮刀与网板的夹角、焊膏的粘度都有一定的制约关系，因此只有正确控制这些参数才能保证焊膏的印刷质量。设备精度当印刷高密度、窄间距的产品时，印刷机的印刷精度和重复印刷精度也会起到一定的作用。e .回收焊膏的使用和管理、环境温度、湿度和环境卫生对焊点质量有影响。回收焊膏和新焊膏应分开存放。如果环境温度过高，焊膏会吸收空气中的水分。如果湿度太低，会加速焊膏中溶剂的挥发。环境中的灰尘会导致焊点。(5)保证贴装质量的贴装元件三要素：A元件正确，B位置准确，C压力(贴装高度)(6)回流焊温度曲线温度曲线是保证焊接质量的关键，实时温度曲线和焊膏温度曲线的上升斜率和峰值

11、温度应基本一致。160前的升温速率控制在1/s 2/s。如果升温速率过快，一方面会使元器件和印刷电路板受热过快，容易损坏元器件，造成印刷电路板变形。另一方面，焊膏中的焊剂挥发过快，容易溢出金属成分，产生焊球；一般来说，峰值温度设定为比焊膏的金属熔点高3040左右(例如63Sn/37Pb焊膏的熔点为183，峰值温度应设定在215左右)，回流时间为30s-60s。低峰值温度或短回流时间将导致焊接不足，在严重情况下，焊膏不会熔化。过高的峰值温度或较长的回流时间会导致金属粉末氧化，增加边界金属化合物的生成，使焊点变脆，影响焊点强度，甚至损坏元器件和印刷电路板。设置回流焊温度曲线的依据：不同金属含量的焊

12、膏有不同的温度曲线，应根据焊膏加工厂提供的温度曲线进行设置(主要控制加热速率、峰值温度和回流焊时间)。根据材料、厚度、多层板和印刷电路板的尺寸。c根据表面贴装板上贴装元件的密度和尺寸以及是否有特殊元件如BGA和CSP进行设置。d、还应根据设备的物理条件进行设置，如加热区的长度、加热源材料、回流焊炉结构和热传导方式。热风炉和红外线炉有很大的区别。红外线炉以辐射传导为主，具有热效率高、温度陡度高、温度曲线容易控制、双面焊接时印刷电路板上下温度容易控制的优点。它的缺点是温度不均匀。在同一印刷电路板上，由于器件的颜色和尺寸不同，它们的温度也不同。为了使深色器件和大体积元件周围的焊点达到焊接温度，必须提

13、高焊接温度。热风炉主要是对流传导。其优点是温度均匀，焊接质量好。缺点是上下印刷电路板之间的温差和沿焊接炉长度的温度梯度难以控制。根据温度传感器的实际位置，确定每个温度区的设定温度。f也是根据排气量的大小来设定的。环境温度也对炉温有影响，尤其是短加热温度区。(7)回流焊设备的质量回流焊质量与设备密切相关。影响回流焊质量的主要参数如下：一、温度控制上下加热器应独立控制，以调节和控制温度曲线。e最高加热温度一般为300-350，考虑到没有焊料或金属基体，最高加热温度应在350以上；f、输送带运行平稳，输送带振动会产生位移、吊桥、冷焊等缺陷；g设备应具有温度曲线测试功能，否则应购买温度曲线采集器。综上

14、所述，可以看出回流焊质量与印刷电路板焊盘设计、元器件的可焊性、焊膏质量、印刷电路板的加工质量、生产线设备、每个贴片工艺的工艺参数甚至操作人员的操作都有着密切的关系。同时，可以看出，PCB设计、PCB加工质量、元器件和焊膏质量是保证回流焊质量的基础，因为这些问题在生产过程中很难甚至不可能解决。因此，只要印刷电路板设计正确，印刷电路板、元器件和焊膏都是合格的，回流焊质量可以通过印刷、安装和回流焊来控制。SMT回流焊常见焊接缺陷分析及预防措施(1)焊膏未完全熔化或局部焊点周围残留焊膏未熔化。(2)润湿不良也称为不润湿或半润湿。印刷电路板的元件、引脚或焊盘的焊接端不含锡或局部锡。3。焊料量不足和焊点高

15、度达不到规定要求会影响焊点的机械强度和电气连接的可靠性。在严重的情况下，它会导致虚焊或开路。(4)悬索桥和变位悬索桥是指两端焊接的表面组装构件。回流焊后，一端离开焊盘表面，整个组件倾斜或直立，如一块石碑。也被称为墓碑现象和曼哈顿现象；位移指的是元件末端或引脚从焊盘上错位。(5)焊点桥接或短路桥接也称为连接桥。组件末端、组件的相邻焊点、焊点和相邻导线、过孔和其他不应电连接的部件通过焊接连接在一起(桥接不一定是短路，但短路必须是桥接)。焊球也称为焊球和焊珠。指散布在焊点附近的微小焊珠。(7)气孔分布在焊点表面或内部的气孔和针孔中。或者是空的，(8)焊点高度接触或超出元件本体(吸力现象)。焊接时，焊料移动到焊接端或引脚的根部，使焊料高度接触或超出元件本体。(9)焊料端子、引脚、焊料端子或引脚与锡线组件的通孔之间的细锡线。(10)构件裂纹缺陷，构件本体或端部有不同程度的裂纹或缺陷现象。(11)元件端部的涂层剥落。元件端部的电极涂层不同程度地剥落，暴露出元件主体的材料。(12)元件站在侧面，以及(13)附着到元件的倒装电阻器的字符面朝下。冷焊也称为焊接障碍。焊点表面有焊料紊乱的痕迹。(15)焊料裂纹焊料表面或内部有裂