SMT之回流焊介紹

回流焊也就是再流焊,是電子科技工業(yè)SMT制程所須要的一種設(shè)備

SMT 設(shè)備流程示意圖

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再流焊工藝技術(shù)的研究
精倫電子有限公司 鮮飛
摘  要  隨著表面貼裝技術(shù)的發(fā)展，再流焊越來(lái)越受到人們的重視，本文從多個(gè)方面對(duì)再流焊工藝進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵字  再流焊  表面貼裝技術(shù)  表面組裝元件   溫度曲線(xiàn)
再流焊接是表面貼裝技術(shù)（SMT）特有的重要工藝，焊接工藝質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響正常生產(chǎn)，也影響*終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。因此對(duì)再流焊工藝進(jìn)行深入研究，并據(jù)此開(kāi)發(fā)合理的再流焊溫度曲線(xiàn)，是保證表面組裝質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。
影響再流焊工藝的因素很多，也很復(fù)雜，需要工藝人員在生產(chǎn)中不斷研究探討，本文將從多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行探討。
一、再流焊設(shè)備的發(fā)展
在電子行業(yè)中，大量的表面組裝元件（SMA）通過(guò)再流焊機(jī)進(jìn)行焊接，目前再流焊的熱傳遞方式經(jīng)歷了遠(yuǎn)紅外線(xiàn)--全熱風(fēng)--紅外/ 熱風(fēng)二個(gè)階段。
遠(yuǎn)紅外再流焊
八十年代使用的遠(yuǎn)紅外流焊具有加熱快、節(jié)能、運(yùn)作平穩(wěn)的特點(diǎn)，但由於印制板及各種元器件因材質(zhì)、色澤不同而對(duì)輻射熱吸收率有很大差異，造成電路上各種不同元器件測(cè)驗(yàn)不同部位溫度不均勻，即局部溫差。例如積體電路的黑色塑膠封裝體上會(huì)因輻射被吸收率高而過(guò)熱，而其焊接部位一銀白色引線(xiàn)上反而溫度低產(chǎn)生假焊。另外，印制板上熱輻射被阻擋的部位，例如在大（高）元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件就會(huì)加熱不足而造成焊接**。
全熱風(fēng)再流焊
全熱風(fēng)再流焊是一種通過(guò)對(duì)流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機(jī)來(lái)迫使氣流回圈，從而實(shí)現(xiàn)被焊件加熱的焊接方法。該類(lèi)設(shè)備在90年代開(kāi)始興起。由於采用此種加熱方式，印制板和元器件的溫度接近給定的加熱溫區(qū)的氣體溫度，完全克服了紅外再流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，故目前應(yīng)用較廣。
在全熱風(fēng)再流焊設(shè)備中，循環(huán)氣體的對(duì)流速度至關(guān)重要。為確保循環(huán)氣體作用於印制板的任一區(qū)域，氣流必須具有足夠快的速度。這在一定程度上易造成印制板的抖動(dòng)和元器件的移位。此外，采用此種加熱方式而言，效率較差，耗電較多。
紅外熱風(fēng)再流焊
這類(lèi)再流焊爐是在IR爐基礎(chǔ)上加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更均勻，是目前較為理想的加熱方式。這類(lèi)設(shè)備充分利用了紅外線(xiàn)穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，熱效率高，節(jié)電，同時(shí)有效克服了紅外再流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，并彌補(bǔ)了熱風(fēng)再流焊對(duì)氣體流速要求過(guò)快而造成的影響，因此這種IR+Hot的再流焊在國(guó)際上目前是使用*普遍的。
隨著組裝密度的提高，精細(xì)間距組裝技術(shù)的出現(xiàn)，還出現(xiàn)了氮?dú)獗Ｗo(hù)的再流焊爐。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下進(jìn)行焊接可防止氧化，提高焊接潤(rùn)濕力潤(rùn)濕速度加快，對(duì)未貼正的元件矯正人力，焊珠減少，更適合於免清洗工藝。
二溫度曲線(xiàn)的建立
溫度曲線(xiàn)是指SMA通過(guò)回爐時(shí)，SMA上某一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。溫度曲線(xiàn)提供了一種直觀的方法，來(lái)分析某個(gè)元件在整個(gè)回流焊過(guò)程中的溫度變化情況。這對(duì)於獲得*佳的可焊性，避免由於超溫而對(duì)元件造成損壞，以及保證焊接質(zhì)量都非常有用。
以下從預(yù)熱段開(kāi)始進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
預(yù)熱段：
該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱，以達(dá)到**個(gè)特定目標(biāo)，但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍以?xún)?nèi)，如果過(guò)快，會(huì)產(chǎn)生熱沖擊，電路板和元件都可能受損，過(guò)慢，則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質(zhì)量。由於加熱速度較快，在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對(duì)元件的損傷。一般規(guī)定*大速度為40C/S。然而，通常上升速率設(shè)定為1~30C/S。典型的升溫度速率為20C/S.
保溫段：
是指溫度從1200C~1500C升至焊膏熔點(diǎn)的區(qū)域。保溫段的主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨於穩(wěn)定，盡量減少溫差。在這個(gè)區(qū)域裏給予足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件，并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。到保溫段結(jié)束，焊盤(pán)、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去，整個(gè)電路板的溫度達(dá)到平衡。應(yīng)注意的是SMA上所有元件在這一段結(jié)束時(shí)應(yīng)具有相同的溫度，否則進(jìn)入到回流段將會(huì)因?yàn)楦鞑糠譁囟炔痪a(chǎn)生各種**焊接現(xiàn)象。
回流段:
在這一區(qū)域裏加熱器的溫度設(shè)置得*高，使元件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同，一般推薦為焊膏為焊膏的溶點(diǎn)溫度加20-400C.對(duì)於熔點(diǎn)為1830C的63Sn/37Pb焊膏和熔點(diǎn)為1790C的Sn62/Pb36/Ag2膏焊，峰值溫度一般為210-2300C，再流時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，以防對(duì)SMA造成**影響。理想的溫度曲線(xiàn)是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“**區(qū)”覆蓋的體積*小。
冷卻段
這段中焊膏中的鉛錫粉末已經(jīng)熔化并充分潤(rùn)濕被連接表面，應(yīng)該用盡可能快的速度來(lái)進(jìn)行冷卻，這樣將有助於得到明亮的焊點(diǎn)并有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致電路板的更多分解而進(jìn)入錫中，從而產(chǎn)生灰暗毛糙的焊點(diǎn)。在極端的情形下，它能引起沾錫**和弱焊點(diǎn)結(jié)合力。冷卻段降溫速率一般為3~100C/S,冷卻至750C即可。
測(cè)量再流焊溫度曲線(xiàn)測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱(chēng)測(cè)溫儀），其主體是扁平金屬盒子，一端插座接著幾個(gè)帶有細(xì)導(dǎo)線(xiàn)的微型熱電偶探頭。測(cè)量時(shí)可用焊料、膠粘劑、高溫膠帶固定在測(cè)試點(diǎn)上，打開(kāi)測(cè)溫儀上的開(kāi)關(guān)，測(cè)溫儀隨同被測(cè)印制板一起進(jìn)入爐腔，自動(dòng)按內(nèi)編時(shí)間程式進(jìn)行采樣記錄。測(cè)試記錄完畢，將測(cè)試儀與印表機(jī)連接， 便可列印出多根各種色彩的溫度曲線(xiàn)。測(cè)溫儀作為SMT工藝人員的眼睛與工具，在國(guó)外SMT行業(yè)中已相當(dāng)普遍地使用。
在使用測(cè)溫儀時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1.測(cè)定時(shí)，必須使用已完全裝配過(guò)的板。首先對(duì)印制板元器件進(jìn)行熱特性分析，由於印制板受熱性能不同，元器件體積大小及材料差異等原因，各點(diǎn)實(shí)際受熱升溫不相同，長(zhǎng)出*熱點(diǎn)，*冷點(diǎn)，分別設(shè)置熱電偶便何測(cè)量出*高溫度與*低溫度。
2.盡可能多設(shè)置熱電偶測(cè)試點(diǎn)，以求**反映印制板各部分真實(shí)受熱狀態(tài)。例如印制板中心與邊緣受熱程度不一樣，大體積元件與小型元件熱容量不同及熱敏感元件都必須設(shè)置測(cè)試點(diǎn)。
3.熱電偶探頭外形微小，必須用指定高溫焊料或膠粘劑固定在測(cè)試位置，否則受熱松動(dòng)，偏離預(yù)定測(cè)試點(diǎn)，引起測(cè)試誤差。
4.所用電池為鋰電池與可重復(fù)充電鎳鎘電池兩種。結(jié)合具體情況合理測(cè)試及時(shí)充電，以保證測(cè)試資料準(zhǔn)確性。
三影響再流焊加熱不均勻的主要因素：
在SMT再流焊工藝造成對(duì)元件加熱不均勻的原因主要有：再流焊元件熱容量或吸收熱量的差別，傳送帶或加熱器邊緣影響 ，再流焊產(chǎn)品負(fù)載等三個(gè)方面。
1. 通常PLCC、QFP與一個(gè)分立片狀元件相比熱容量要大，焊接大面積元件就比小元件更困難些。
2.在再流焊爐中傳送帶在周而復(fù)使傳送產(chǎn)品進(jìn)行再流焊的同時(shí)，也成為一個(gè)散熱系統(tǒng)，此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同，邊緣一般溫度偏低，爐內(nèi)除各溫區(qū)溫度要求不同外，同一載面的溫度也差異。
3.產(chǎn)品裝載量不同的影響。再流焊的溫度曲線(xiàn)的調(diào)整要考慮在空載，負(fù)載及不同負(fù)載因數(shù)情況下能得到良好的重復(fù)性。負(fù)載因數(shù)定義為：LF=L/(L+S);其中L=組裝基板的長(zhǎng)度，S=組裝基板的間隔。
再流焊工藝要得到重復(fù)性好的結(jié)果，負(fù)載因數(shù)愈大愈困難。通常再流焊爐的*大負(fù)載因數(shù)的范圍為0.5~0.9。這要根據(jù)產(chǎn)品情況（元件焊接密度、不同基板）和再流爐的不同型號(hào)來(lái)決定。要得到良好的焊接效果和重復(fù)性，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很重要的。
四、與再流焊相關(guān)焊接缺陷的原因分析
橋聯(lián)
焊接加熱過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生焊料塌邊，這個(gè)情況出現(xiàn)在預(yù)熱和主加熱兩種場(chǎng)合，當(dāng)預(yù)熱溫度在幾十至一百范圍內(nèi)，作為焊料中成分之一的溶劑即會(huì)降低粘度而流出，如果其流出的趨是下分強(qiáng)烈的，會(huì)同時(shí)將焊料顆粒擠出焊區(qū)外的含金顆粒，在溶融時(shí)如不能返回到焊區(qū)內(nèi)，也會(huì)形成滯留焊料球。
除上面的因素外SMD元件端電極是否平整良好，電路線(xiàn)路板布線(xiàn)設(shè)計(jì)與焊區(qū)間距是否規(guī)范，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等會(huì)是造成橋接的原因。
立碑（曼哈頓現(xiàn)象）
片式元件在遭受急速加熱情況下發(fā)生的翹立，這是因?yàn)榧睙嵩啥舜嬖诘臏夭?，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤(rùn)，而另一邊的焊料完全熔融而引起濕潤(rùn)**，這樣促進(jìn)了元件的翹立。因此，加熱時(shí)要從時(shí)間要素的角度考慮，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布，避免急熱的產(chǎn)生。
防止元件翹立的主要因素以下幾點(diǎn)：
①       選擇粘力強(qiáng)的焊料，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高。
②       元件的外部電極需要有良好的濕潤(rùn)性濕潤(rùn)穩(wěn)定性。推薦：溫度400C以下，濕度70％RH以下，進(jìn)廠元件的使用期不可超過(guò)6個(gè)月。
③       采用小的焊區(qū)寬度尺寸，以減少焊料溶融時(shí)對(duì)元件端部產(chǎn)生的表面張力。另外可適當(dāng)減小焊料的印刷厚度，如選用100um。
④       焊接溫度管理?xiàng)l件設(shè)定對(duì)元件翹立也是一個(gè)因素。通常的目標(biāo)是加熱要均勻，特別是在元件兩連接端的焊接圓角形成之前，均衡加熱不可出現(xiàn)波動(dòng)。
潤(rùn)濕**
潤(rùn)濕**是指焊接過(guò)程中焊料和電路基板的焊區(qū)（銅箔），或SMD的外部電極，經(jīng)浸潤(rùn)后不生成相互間的反應(yīng)層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區(qū)表面受到污染或沾上阻焊劑，或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物，錫的表面有氧化物都會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕**。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過(guò)0.005％以上時(shí)，由於焊劑的吸濕作用使活化程度降低，也可發(fā)生潤(rùn)濕**。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適和焊料，并設(shè)定合理的焊接溫度曲線(xiàn)。
再流焊接是SMT工藝中復(fù)雜而關(guān)鍵的工藝，涉及到自動(dòng)控制、材料、流體力學(xué)和冶金等多種科學(xué)、要獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量，必須深入研究焊接工藝的方方面面。
回答者： 公冶靜怡  | 六級(jí) | 2010-12-27 15:33 
         
 
由于電子產(chǎn)品PCB板不斷小型化的需要，出現(xiàn)了片狀元件，傳統(tǒng)的焊接方法已不能適應(yīng)需要。首先在混合集成電路板組裝中采用了回流焊工藝，組裝焊接的元件多數(shù)為片狀電容、片狀電感，貼裝型晶體管及二極管等。隨著SMT整個(gè)技術(shù)發(fā)展日趨完善，多種貼片元件（SMC）和貼裝器件(SMD)的出現(xiàn)，作為貼裝技術(shù)一部分的回流焊工藝技術(shù)及設(shè)備也得到相應(yīng)的發(fā)展，其應(yīng)用日趨廣泛，幾乎在所有電子產(chǎn)品領(lǐng)域都已得到應(yīng)用，而回流焊技術(shù)，圍繞著設(shè)備的改進(jìn)也經(jīng)歷以下發(fā)展階段。
編輯本段熱板傳導(dǎo)回流焊
  這類(lèi)回流焊爐依靠傳送帶或推板下的熱源加熱，通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式加熱基板上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3）基板厚膜電路的單面組裝，陶瓷基板上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。我國(guó)的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進(jìn)過(guò)此類(lèi)設(shè)備。  回流焊外觀

編輯本段紅外線(xiàn)輻射回流焊：
  此類(lèi)回流焊爐也多為傳送帶式，但傳送帶僅起支托、傳送基板的作用，其加熱方式主要依紅外線(xiàn)熱源以輻射方式加熱，爐膛內(nèi)的溫度比前一種方式均勻，網(wǎng)孔較大，適于對(duì)雙面組裝的基板進(jìn)行回流焊接加熱。這類(lèi)回流焊爐可以說(shuō)是回流焊爐的基本型。在我國(guó)使用的很多，價(jià)格也比較便宜。
編輯本段紅外加熱風(fēng)（Hot air）回流焊：
  這類(lèi)回流焊爐是在IR爐的基礎(chǔ)上加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更均勻，單純使用紅外輻射加熱時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)在同樣的加熱環(huán)境內(nèi)，不同材料及顏色吸收熱量是不同的，即（1）式中Q值是不同的，因而引起的溫升ΔT也不同，例如IC等SMD的封裝是黑色的酚醛或環(huán)氧，而引線(xiàn)是白色的金屬，單純加熱時(shí)，引線(xiàn)的溫度低于其黑色的SMD本體。加上熱風(fēng)后可使溫度更均勻，而克服吸熱差異及陰影**情況，IR + Hot air的回流焊爐在國(guó)際上曾使用得很普遍。
編輯本段充氮（N2）回流焊：
  隨著組裝密度的提高，精細(xì)間距（Fine pitch）組裝技術(shù)的出現(xiàn)，產(chǎn)生了充氮回流焊工藝和設(shè)備，改善了回流焊的質(zhì)量和成品率，已成為回流焊的發(fā)展方向。氮?dú)饣亓骱赣幸韵聝?yōu)點(diǎn)：   （1） 防止減少氧化   （2） 提高焊接潤(rùn)濕力，加快潤(rùn)濕速度   （3） 減少錫球的產(chǎn)生，避免橋接，得到列好的焊接質(zhì)量   得到列好的焊接質(zhì)量特別重要的是，可以使用更低活性助焊劑的錫膏，同時(shí)也能提高焊點(diǎn)的性能，減少基材的變色，但是它的缺點(diǎn)是成本明顯的增加，這個(gè)增加的成本隨氮?dú)獾挠昧慷黾?，?dāng)你需要爐內(nèi)達(dá)到1000ppm含氧量與50ppm含氧量，對(duì)氮?dú)獾男?*有天壤之別的?，F(xiàn)在的錫膏制造廠商都在致力于開(kāi)發(fā)在較高含氧量的氣氛中就能進(jìn)行良好的焊接的免洗焊膏，這樣就可以減少氮?dú)獾南摹?nbsp;  對(duì)于中回流焊中引入氮?dú)?，必須進(jìn)行成本收益分析，它的收益包括產(chǎn)品的良率，品質(zhì)的改善，返工或維修費(fèi)的降低等等，完整無(wú)誤的分析往往會(huì)揭示氮?dú)庖氩](méi)有增加*終成本，相反，我們卻能從中收益。   在目前所使用的大多數(shù)爐子都是強(qiáng)制熱風(fēng)循環(huán)型的，在這種爐子中控制氮?dú)獾南牟皇侨菀椎氖?。有幾種方法來(lái)減少氮?dú)獾南牧?，減少爐子進(jìn)出口的開(kāi)口面積，很重要的一點(diǎn)就是要用隔板，卷簾或類(lèi)似的裝置來(lái)阻擋沒(méi)有用到的那部分進(jìn)出口的空間，另外一種方式是利用熱的氮?dú)鈱颖瓤諝廨p且不易混合的原理，在設(shè)計(jì)爐的時(shí)候就使得加熱腔比進(jìn)出口都高，這樣加熱腔內(nèi)形成自然氮?dú)鈱?，減少了氮?dú)獾难a(bǔ)償量并維護(hù)在要求的純度上。
編輯本段雙面回流焊
  雙面PCB已經(jīng)相當(dāng)普及，并在逐漸變得復(fù)那時(shí)起來(lái)，它得以如此普及，主要原因是它給設(shè)計(jì)者提供了極為良好的彈性空間，從而設(shè)計(jì)出更為小巧，緊湊的低成本的產(chǎn)品。到今天為止，雙面板一般都有通過(guò)回流焊接上面（元件面），然后通過(guò)波峰焊來(lái)焊接下面（引腳面）。目前的一個(gè)趨勢(shì)傾向于雙面回流焊，但是這個(gè)工藝制程仍存在一些問(wèn)題。大板的底部元件可能會(huì)在**次回流焊過(guò)程中掉落，或者底部焊接點(diǎn)的部分熔融而造成焊點(diǎn)的可靠性問(wèn)題。   已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有幾種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)雙面回流焊：一種是用膠來(lái)粘住**面元件，那當(dāng)它被翻過(guò)來(lái)**次進(jìn)入回流焊時(shí)元件就會(huì)固定在位置上而不會(huì)掉落，這個(gè)方法很常用，但是需要額外的設(shè)備和操作步驟，也就增加了成本。**種是應(yīng)用不同熔點(diǎn)的焊錫合金，在做**面是用較高熔點(diǎn)的合金而在做**面時(shí)用低熔點(diǎn)的合金，這種方法的問(wèn)題是低熔點(diǎn)合金選擇可能受到*終產(chǎn)品的工作溫度的限制，而高熔點(diǎn)的合金則勢(shì)必要提高回流焊的溫度，那就可能會(huì)對(duì)元件與PCB本身造成損傷。對(duì)于大多數(shù)元件，熔接點(diǎn)熔錫表面張力足夠抓住底部元件話(huà)形成高可靠性的焊點(diǎn)，元件重量與引腳面積之比是用來(lái)衡量是否能進(jìn)行這種成功焊接一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，通常在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)使用30g/in2這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，第三種是在爐子低部吹冷風(fēng)的方法，這樣可以維持PCB底部焊點(diǎn)溫度在**次回流焊中低于熔點(diǎn)。但是潛在的問(wèn)題是由于上下面溫差的產(chǎn)生，造成內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生，需要用有效的手段和過(guò)程來(lái)消除應(yīng)力，提高可靠性。   以上這些制程問(wèn)題都不是很簡(jiǎn)單的。但是它們正在被成功解決之中。勿容置疑，在未來(lái)的幾年，雙面板會(huì)斷續(xù)在數(shù)量上和復(fù)雜性性上有很大發(fā)展。
編輯本段通孔回流焊
  通孔回流焊有時(shí)也稱(chēng)作分類(lèi)元件回流焊，正在逐漸興起。它可以去除波峰焊環(huán)節(jié)，而成為PCB混裝技術(shù)中的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。一個(gè)*大的好處就是可以在發(fā)揮表面貼裝制造工藝的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)使用通孔插件來(lái)得到較好的機(jī)械聯(lián)接強(qiáng)度。對(duì)于較大尺寸的PCB板的平整度不能夠使所有表面貼裝元器件的引腳都能和焊盤(pán)接觸，同時(shí)，就算引腳和焊盤(pán)都能接觸上，它所提供的機(jī)械強(qiáng)度也往往是不夠大的，很容易在產(chǎn)品的使用中脫開(kāi)而成為故障點(diǎn)。   盡管通孔回流焊可發(fā)取得償還好處，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍有幾個(gè)缺點(diǎn)，錫膏量大，這樣會(huì)增加因助焊劑的揮了冷卻而產(chǎn)生對(duì)機(jī)器污染的程度，需要一個(gè)有效的助焊劑殘留**裝置。另外一點(diǎn)是許多連接器并 沒(méi)有設(shè)計(jì)成可以承受回流焊的溫度，早期基于直接紅外加熱的爐子已不能適用，這種爐子缺少有效的熱傳遞效率來(lái)處理一般表面貼裝元件與具有復(fù)雜幾何外觀的通孔連接器同在一塊PCB上的能力。只有大容量的具有高的熱傳遞的強(qiáng)制對(duì)流爐子，才有可能實(shí)現(xiàn)通孔回流，并且也得到實(shí)踐證明，剩下的問(wèn)題就是如何保證通孔中的錫膏與元件腳有一個(gè)適當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€(xiàn)。隨著工藝與元件的改進(jìn)，通孔回流焊也會(huì)越來(lái)越多被應(yīng)用。   影響回流焊工藝的因素很多，也很復(fù)雜，需要工藝人員在生產(chǎn)中不斷研究探討，將從多個(gè)方面來(lái)進(jìn)行探討。
溫度曲線(xiàn)的建立
  溫度曲線(xiàn)是指SMA通過(guò)回流爐時(shí)，SMA上某一點(diǎn)的溫度隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。溫度曲線(xiàn)提供了一種直觀的方法，來(lái)分析某個(gè)元件在整個(gè)回流焊過(guò)程中的溫度變化情況。這對(duì)于獲得*佳的可焊性，避免由于超溫而對(duì)元件造成損壞，以及保證焊接質(zhì)量都非常有用。溫度曲線(xiàn)采用爐溫測(cè)試儀來(lái)測(cè)試，目前市面上有很多種爐溫測(cè)試儀供使用者選擇。
預(yù)熱段
  該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱，以達(dá)到**個(gè)特定目標(biāo)，但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍以?xún)?nèi)，如果過(guò)快，會(huì)產(chǎn)生熱沖擊，電路板和元件都可能受損；過(guò)慢，則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質(zhì)量。由于加熱速度較快，在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對(duì)元件的損傷，一般規(guī)定*大速度為4℃/s。然而，通常上升速率設(shè)定為1-3℃／s。典型的升溫速率為2℃／s。
保溫段
  保溫段是指溫度從120℃-150℃升至焊膏熔點(diǎn)的區(qū)域。其主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨于穩(wěn)定，盡量減少溫差。在這個(gè)區(qū)域里給予足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件，并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。到保溫段結(jié)束，焊盤(pán)、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去，整個(gè)電路板的溫度達(dá)到平衡。應(yīng)注意的是SMA上所有元件在這一段結(jié)束時(shí)應(yīng)具有相同的溫度，否則進(jìn)入到回流段將會(huì)因?yàn)楦鞑糠譁囟炔痪a(chǎn)生各種**焊接現(xiàn)象。
回流段
  在這一區(qū)域里加熱器的溫度設(shè)置得*高，使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同，一般推薦為焊膏的熔點(diǎn)溫度加上20-40℃。對(duì)于熔點(diǎn)為183℃的63Sn／37Pb焊膏和熔點(diǎn)為179℃的Sn62／Pb36／Ag2焊膏，峰值溫度一般為210-230℃，再流時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng)，以防對(duì)SMA造成**影響。理想的溫度曲線(xiàn)是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“**區(qū)”覆蓋的面積*小。
冷卻段
  這段中焊膏內(nèi)的鉛錫粉末已經(jīng)熔化并充分潤(rùn)濕被連接表面，應(yīng)該用盡可能快的速度來(lái)進(jìn)行冷卻，這樣將有助于得到明亮的焊點(diǎn)并有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致電路板的更多分解而進(jìn)入錫中，從而產(chǎn)生灰暗毛糙的焊點(diǎn)。在極端的情形下，它能引起沾錫**和減弱焊點(diǎn)結(jié)合力。冷卻段降溫速率一般為3-10℃／s，冷卻至75℃即可。
橋聯(lián)
  焊接加熱過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生焊料塌邊，這個(gè)情況出現(xiàn)在預(yù)熱和主加熱兩種場(chǎng)合，當(dāng)預(yù)熱溫度在幾十至一百度范圍內(nèi)，作為焊料中成分之一的溶劑即會(huì)降低粘度而流出，如果其流出的趨勢(shì)是十分強(qiáng)烈的，會(huì)同時(shí)將焊料顆粒擠出焊區(qū)外的含金顆粒，在熔融時(shí)如不能返回到焊區(qū)內(nèi)，也會(huì)形成滯留的焊料球。 除上面的因素外，SMD元件端電極是否平整良好，電路線(xiàn)路板布線(xiàn)設(shè)計(jì)與焊區(qū)間距是否規(guī)范，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等都會(huì)是造成橋聯(lián)的原因。
立碑(曼哈頓現(xiàn)象)
  片式元件在遭受急速加熱情況下發(fā)生的翹立，這是因?yàn)榧睙崾乖啥舜嬖跍夭?，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤(rùn)，而另一邊的焊料未完全熔融而引起濕潤(rùn)**，這樣促進(jìn)了元件的翹立。因此，加熱時(shí)要從時(shí)間要素的角度考慮，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布，避免急熱的產(chǎn)生。 防止元件翹立的主要因素有以下幾點(diǎn)：   ①選擇粘接力強(qiáng)的焊料，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高；   ②元件的外部電極需要有良好的濕潤(rùn)性和濕潤(rùn)穩(wěn)定性。推薦：溫度40℃以下，濕度70％RH以下，進(jìn)廠元件的使用期不可超過(guò)6個(gè)月；   ③采用小的焊區(qū)寬度尺寸，以減少焊料熔融時(shí)對(duì)元件端部產(chǎn)生的表面張力。另外可適當(dāng)減小焊料的印刷厚度，如選用100μm；   ④焊接溫度管理?xiàng)l件設(shè)定也是元件翹立的一個(gè)因素。通常的目標(biāo)是加熱要均勻，特別在元件兩連接端的焊接圓角形成之前，均衡加熱不可出現(xiàn)波動(dòng)。
潤(rùn)濕**
  潤(rùn)濕**是指焊接過(guò)程中焊料和電路基板的焊區(qū)(銅箔)或SMD的外部電極，經(jīng)浸潤(rùn)后不生成相互間的反應(yīng)層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區(qū)表面受到污染或沾上阻焊劑，或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物、錫的表面有氧化物都會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕**。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過(guò)0．005％以上時(shí)，由于焊劑的吸濕作用使活化程度降低，也可發(fā)生潤(rùn)濕**。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適的焊料，并設(shè)定合理的焊接溫度曲線(xiàn)。   無(wú)鉛焊接的五個(gè)步驟：   1選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾头椒?nbsp;  在無(wú)鉛焊接工藝中，焊接材料的選擇是*具挑戰(zhàn)性的。因?yàn)閷?duì)于無(wú)鉛焊接工藝來(lái)說(shuō)，無(wú)鉛焊料、焊膏、助焊劑等材料的選擇是*關(guān)鍵的，也是*困難的。在選擇這些材料時(shí)還要考慮到焊接元件的類(lèi)型、線(xiàn)路板的類(lèi)型，以及它們的表面涂敷狀況。選擇的這些材料應(yīng)該是在自己的研究中證明了的，或是權(quán)威機(jī)構(gòu)或文獻(xiàn)推薦的，或是已有使用的經(jīng)驗(yàn)。把這些材料列成表以備在工藝試驗(yàn)中進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)它們進(jìn)行深入的研究，了解其對(duì)工藝的各方面的影響。   對(duì)于焊接方法，要根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，如元件類(lèi)型：表面安裝元件、通孔插裝元件；線(xiàn)路板的情況；板上元件的多少及分布情況等。對(duì)于表面安裝元件的焊接，需采用回流焊的方法；對(duì)于通孔插裝元件，可根據(jù)情況選擇波峰焊、浸焊或噴焊法來(lái)進(jìn)行焊接。波峰焊更適合于整塊板(大型)上通孔插裝元件的焊接；浸焊更適合于整塊板(小型)上或板上局部區(qū)域通孔插裝元件的焊接；局噴焊劑更適合于板上個(gè)別元件或少量通孔插裝元件的焊接。另外，還要注意的是，無(wú)鉛焊接的整個(gè)過(guò)程比含鉛焊料的要長(zhǎng)，而且所需的焊接溫度要高，這是由于無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)比含鉛焊料的高，而它的浸潤(rùn)性又要差一些的緣故。   在焊接方法選擇好后，其焊接工藝的類(lèi)型就確定了。這時(shí)就要根據(jù)焊接工藝要求選擇設(shè)備及相關(guān)的工藝控制和工藝檢查儀器，或進(jìn)行升級(jí)。焊接設(shè)備及相關(guān)儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣，也是相當(dāng)關(guān)鍵的。   2確定工藝路線(xiàn)和工藝條件   在**步完成后，就可以對(duì)所選的焊接材料進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)確定工藝路線(xiàn)和工藝條件。在試驗(yàn)中，需要對(duì)列表選出的焊接材料進(jìn)行充分的試驗(yàn)，以了解其特性及對(duì)工藝的影響。這一步的目的是開(kāi)發(fā)出無(wú)鉛焊接的樣品。   3開(kāi)發(fā)健全焊接工藝   這一步是**步的繼續(xù)。它是對(duì)**步在工藝試驗(yàn)中收集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而改進(jìn)材料、設(shè)備或改變工藝，以便獲得在實(shí)驗(yàn)室條件下的健全工藝。在這一步還要弄清無(wú)鉛合金焊接工藝可能產(chǎn)生的沾染知道如何預(yù)防、測(cè)定各種焊接特性的工序能力(CPK)值，以及與原有的錫／鉛工藝進(jìn)行比較。通過(guò)這些研究，就可開(kāi)發(fā)出焊接工藝的檢查和測(cè)試程序，同時(shí)也可找出一些工藝失控的處理方法。   4. 還需要對(duì)焊接樣品進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，以鑒定產(chǎn)品的質(zhì)量是否達(dá)到要求。如果達(dá)不到要求，需找出原因并進(jìn)行解決，直到達(dá)到要求為止。一旦焊接產(chǎn)品的可靠性達(dá)到要求，無(wú)鉛焊接工藝的開(kāi)發(fā)就獲得成功，這個(gè)工藝就為規(guī)模生產(chǎn)做好了準(zhǔn)準(zhǔn)備就緒后的操作一切準(zhǔn)備就緒，現(xiàn)在就可以從樣品生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到工業(yè)化生產(chǎn)。在這時(shí)，仍需要對(duì)工藝進(jìn)行****以維持工藝處于受控狀態(tài)。   5 控制和改進(jìn)工藝   無(wú)鉛焊接工藝是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的舞臺(tái)。工廠必須警惕可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題以避免出現(xiàn)工藝失控，同時(shí)也還需要不斷地改進(jìn)工藝，以使產(chǎn)品的質(zhì)量和合格晶率不斷得到提高。對(duì)于任何無(wú)鉛焊接工藝來(lái)說(shuō)，改進(jìn)焊接材料，以及更新設(shè)備都可改進(jìn)產(chǎn)品的焊接性能。
編輯本段工藝簡(jiǎn)介
  通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤(pán)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(pán)之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。   1、回流焊流程介紹   回流焊加工的為表面貼裝的板，其流程比較復(fù)雜，可分為兩種：?jiǎn)蚊尜N裝、雙面貼裝。   A，單面貼裝：預(yù)涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。   B，雙面貼裝：A面預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 →B面預(yù)涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝）→ 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。