SMT质量3-3再流焊工艺控制ppt课件

1、 再流焊再流焊Reflow soldringReflow soldring，经过重新熔化预先分配到，经过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现外表组装元器件焊印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现外表组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气衔接的软钎焊。端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气衔接的软钎焊。印刷印刷注射滴涂注射滴涂电镀电镀预制焊片预制焊片高速机高速机多功能高精机多功能高精机异形公用机异形公用机手工贴片手工贴片热板热板红外红外热风热风热风加红外热风加红外气相再流焊气相再流焊 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线 从温度曲线分析再流焊的原理：当PCB进入升温区枯燥区时，焊

2、膏中的溶剂、气体蒸发掉，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元件焊端与氧气隔离；PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB忽然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件；在助焊剂活化区，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元件焊端，并清洗氧化层；当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏到达熔化形状，液态焊锡润湿PCB的焊盘、元件焊端，同时发生分散、溶解、冶金结合，漫流或回流混合构成焊锡接点；PCB进入冷却区，使焊点凝固。此时完成了再流焊。 自定位效应自定位效应self alignmentself alignment当元器件贴放位置当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔融焊料外表张力作用，当其全部

3、有一定偏离时，由于熔融焊料外表张力作用，当其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在外表张力作用焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在外表张力作用下，自动被拉回到近似目的位置的景象；下，自动被拉回到近似目的位置的景象； 再流焊前再流焊前再流焊后再流焊后再流焊中再流焊中1) 设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。设置合理的温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。2) 要按照要按照PCB设计时的焊接方向进展焊接。设计时的焊接方向进展焊接。3) 焊接过程中严防传送带震动。焊接过程中严防传送带震动。4) 必需对首块印制板的焊接效果进展检查。必需对首块印制板的焊接效果进展检查。 检查焊接能否充分、焊点

4、外表能否光滑、焊点外形能否呈检查焊接能否充分、焊点外表能否光滑、焊点外形能否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查检查PCB外表颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度外表颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。曲线。 在整批消费过程中要定时检查焊接质量。在整批消费过程中要定时检查焊接质量。 过去我们通常以为，补焊和返修，使焊点更加结实，过去我们通常以为，补焊和返修，使焊点更加结实，看起来更加完美，可以提高电子组件的整体质量。但这看起来更加完美，可以提高电子组件的整体质量。但这一传统观念并不正确。一传统观念并不正确。 再流焊

5、是再流焊是SMTSMT关键工艺之一。外表组装的质量直接关键工艺之一。外表组装的质量直接表达在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量表达在再流焊结果中。但再流焊中出现的焊接质量问题不完全是再流焊工艺呵斥的。由于再流焊接质问题不完全是再流焊工艺呵斥的。由于再流焊接质量除了与焊接温度温度曲线有直接关系以外，量除了与焊接温度温度曲线有直接关系以外，还与消费线设备条件、还与消费线设备条件、PCBPCB焊盘和可消费性设计、焊盘和可消费性设计、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、元器件可焊性、焊膏质量、印制电路板的加工质量、以及以及SMTSMT每道工序的工艺参数、甚至与操作人员的每道工序的工艺参数

6、、甚至与操作人员的操作都有亲密的关系。操作都有亲密的关系。 SMT的组装质量与PCB焊盘设计有直接的、非常重要的关系。假设PCB焊盘设计正确，贴装时少量的歪斜可以在再流焊时，由于熔融焊锡外表张力的作用而得到纠正称为自定位或自校正效应；相反，假设PCB焊盘设计不正确，即使贴装位置非常准确，再流焊后反而会出现元件位置偏移、吊桥等焊接缺陷。 主焊点主焊点 矩形元件焊接点矩形元件焊接点 J J 形引脚焊接点形引脚焊接点 翼形引脚焊接点翼形引脚焊接点 图图 4 4 各种元器件焊点结构示意图各种元器件焊点结构示意图PCBPCB 焊盘设计应掌握以下关键要素：焊盘设计应掌握以下关键要素： a a 对称性两端焊

7、盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张力平衡。对称性两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张力平衡。b b 焊盘间距确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。焊盘间距确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。c c 焊盘剩余尺寸搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。焊盘剩余尺寸搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形成弯月面。d d 焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。焊盘宽度应与元件端头或引脚的宽度基本一致。 B SB S A A焊盘宽度焊盘宽度 A B A B焊盘的长度焊盘的长度 G G焊盘间距焊盘间距 S S焊盘剩余尺寸焊盘剩余尺寸 G G 图图 5 5 矩形片式元件焊盘结构示意图矩形片式

8、元件焊盘结构示意图 a a 当当焊焊盘盘间间距距 G G 过过大大或或过过小小时时，再再流流焊焊时时由由于于元元件件焊焊端端不不能能与与焊焊盘盘搭搭接接交交叠叠，会会产产生生吊吊桥桥、移移位位。 图图 7 7 焊焊盘盘间间距距 G G 过过大大或或过过小小b b 当当焊焊盘盘尺尺寸寸大大小小不不对对称称，或或两两个个元元件件的的端端头头设设计计在在同同一一个个焊焊盘盘上上时时，由由于于表表面面张张力力不不对对称称，也也会会产产生生吊吊桥桥、移移位位。 图图 8 8 焊焊盘盘不不对对称称，或或两两个个元元件件的的端端头头设设计计在在同同一一个个焊焊盘盘上上c c 导导通通孔孔设设计计在在焊焊盘盘

9、上上，焊焊料料会会从从导导通通孔孔中中流流出出，会会造造成成焊焊膏膏量量不不足足。 不不正正确确 正正确确 印印制制导导线线 图图 9 9 导导通通孔孔示示意意图图 焊膏中的金属微粉含量、颗粒度、金属粉末的含焊膏中的金属微粉含量、颗粒度、金属粉末的含氧量、黏度、触变性都有一定要求。氧量、黏度、触变性都有一定要求。 假设金属微粉含量高假设金属微粉含量高, ,再流焊升温时金属微粉随着再流焊升温时金属微粉随着溶剂、气体蒸发而飞溅；溶剂、气体蒸发而飞溅； 颗粒过大，印刷时会影响焊膏的填充和脱膜；颗粒过大，印刷时会影响焊膏的填充和脱膜； 如金属粉末的含氧量高，还会加剧飞溅，构成焊锡如金属粉末的含氧量高，

10、还会加剧飞溅，构成焊锡球，同时还会引起不润湿等缺陷；球，同时还会引起不润湿等缺陷； 另外，假设焊膏黏度过低或焊膏的保形性触变性另外，假设焊膏黏度过低或焊膏的保形性触变性不好，印刷后焊膏图形会塌陷，甚至呵斥粘连，再不好，印刷后焊膏图形会塌陷，甚至呵斥粘连，再流焊时也会构成焊锡球、桥接等焊接缺陷。流焊时也会构成焊锡球、桥接等焊接缺陷。 例如从低温柜取出焊膏直接运用，由于焊膏的温度例如从低温柜取出焊膏直接运用，由于焊膏的温度比室温低，产生水汽凝结，再流焊升温时，水汽蒸比室温低，产生水汽凝结，再流焊升温时，水汽蒸发带出金属粉末，在高温下水汽会使金属粉末氧化，发带出金属粉末，在高温下水汽会使金属粉末氧化

11、，飞溅构成焊锡球，还会产生润湿不良、等问题。飞溅构成焊锡球，还会产生润湿不良、等问题。 当元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污当元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮等情况下，再流焊时会产生润湿不染，或印制板受潮等情况下，再流焊时会产生润湿不良、虚焊，焊锡球、空洞等焊接缺陷。良、虚焊，焊锡球、空洞等焊接缺陷。(a)(a)尽量定点采购尽量定点采购要与元件厂签协议，必需满足可贴性、要与元件厂签协议，必需满足可贴性、可焊性和可靠性的要求；可焊性和可靠性的要求；(b)(b)假设分散采购，要建立入厂检验制度，抽测以下工程：假设分散采购，要建立入厂检验制度，抽测以下工程： 电

12、性能、电性能、 外观共面性、标识、封装尺寸、包装方式外观共面性、标识、封装尺寸、包装方式可焊性包括润湿性实验、抗金属分解实验。可焊性包括润湿性实验、抗金属分解实验。(c)(c)防静电措施。防静电措施。(d)(d)留意防潮保管。留意防潮保管。(e)(e)元器件的存放、保管、发放均有一套严厉的管理制度，元器件的存放、保管、发放均有一套严厉的管理制度，做到先进先出、帐、物、卡相符，库管人员遭到培训、库做到先进先出、帐、物、卡相符，库管人员遭到培训、库房条件能保证元器件的质量不至于受损。房条件能保证元器件的质量不至于受损。a PCBa PCB的焊盘图形及尺寸、阻焊膜、丝网、导通孔的设置应符合的焊盘图形

13、及尺寸、阻焊膜、丝网、导通孔的设置应符合SMTSMT印印制电路板设计要求。例：检查焊盘间距能否合理、丝网能否印到制电路板设计要求。例：检查焊盘间距能否合理、丝网能否印到焊盘上、导通孔能否做在焊盘上等焊盘上、导通孔能否做在焊盘上等b PCBb PCB的外形尺寸应一致，的外形尺寸应一致，PCB PCB 的外形尺寸、定位孔、基准标志等应的外形尺寸、定位孔、基准标志等应满足消费线设备的要求。满足消费线设备的要求。c PCBc PCB允许翘曲尺寸：允许翘曲尺寸：0.0075mm/mm0.0075mm/mm 向上向上/ /凸面：最大凸面：最大0.2mm/50mm0.2mm/50mm长度长度 凸面凸面 最大

14、最大0.5mm/0.5mm/整块整块PCBPCB长度方向长度方向 向下向下/ /凹面：最大凹面：最大0.2mm/50mm0.2mm/50mm长度长度 凹面凹面 最大最大1.5mm/1.5mm/整块整块PCBPCB长度方向长度方向d d 预防预防PCBPCB受潮或污染对已受潮、污染的受潮或污染对已受潮、污染的PCBPCB作清洗和烘烤处置作清洗和烘烤处置举例举例2： PCB质量控制质量控制 由于普通中、小企业都不具备资料的检测手段，因此对于焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等外表组装由于普通中、小企业都不具备资料的检测手段，因此对于焊膏、贴片胶、棒状焊料、焊剂、清洗剂等外表组装资料普通不作检验，

15、主要靠对焊膏、贴片胶等资料消费厂家的质量认证体系的鉴定，并固定进货渠道，定点采购。资料普通不作检验，主要靠对焊膏、贴片胶等资料消费厂家的质量认证体系的鉴定，并固定进货渠道，定点采购。有条件的大型企业应做质量认证有条件的大型企业应做质量认证 进货后主要检查产品的包装、型号、消费厂家、消费日期和有效运用期能否符号要求，检查外观、颜色、气味进货后主要检查产品的包装、型号、消费厂家、消费日期和有效运用期能否符号要求，检查外观、颜色、气味等方面能否正常。等方面能否正常。 另外，在运用过程中察看运用效果，发现问题及时与供应商或消费厂家获得联络。另外，在运用过程中察看运用效果，发现问题及时与供应商或消费厂家

16、获得联络。 初次运用的新焊膏，应做一些常规检测。如外观、气味、印刷性、触变性、常温运用寿命、焊点外观质量、焊初次运用的新焊膏，应做一些常规检测。如外观、气味、印刷性、触变性、常温运用寿命、焊点外观质量、焊后的锡球、残留物、清洗性等能否能满足要求。如高质量要求的产品，还要在产品的电性能测试中做验证。后的锡球、残留物、清洗性等能否能满足要求。如高质量要求的产品，还要在产品的电性能测试中做验证。 据资料统计，在据资料统计，在PCBPCB设计正确、元器件和印制板质量设计正确、元器件和印制板质量有保证的前提下，外表组装质量问题中有有保证的前提下，外表组装质量问题中有60%80%60%80%的的质量问题出

17、在印刷工艺。质量问题出在印刷工艺。 保证贴装质量的三要素：保证贴装质量的三要素：a a 元件正确元件正确b b 位置准确位置准确c c 压力贴片高度适宜。压力贴片高度适宜。正确正确不正确不正确 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升温斜率和峰值温度应根本一致。升温斜率和峰值温度应根本一致。160160前的升温速率控制在前的升温速率控制在1 1 2/s2/s。假设升温斜率速度太快，一方面使元器件及。假设升温斜率速度太快，一方面使元器件及PCBPCB受热太快，受热太快，易损坏元器件，易呵斥易损坏元器件，易呵斥PCBPC

18、B变形。另一方面，焊膏中的熔剂挥发速变形。另一方面，焊膏中的熔剂挥发速度太快，容易溅出金属成份，产生焊锡球；峰值温度普通设定在比度太快，容易溅出金属成份，产生焊锡球；峰值温度普通设定在比合金熔点高合金熔点高30403040左右例左右例63Sn/37Pb63Sn/37Pb焊膏的熔点为焊膏的熔点为183183，峰值，峰值温度应设置在温度应设置在215215左右，再流时间为左右，再流时间为6090s6090s。峰值温度低或再。峰值温度低或再流时间短，会使焊接不充分，不能生成一定厚度的金属间合金层。流时间短，会使焊接不充分，不能生成一定厚度的金属间合金层。严重时会呵斥焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长

19、，使金属间合严重时会呵斥焊膏不熔。峰值温度过高或再流时间长，使金属间合金层过厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏元器件和印制板。金层过厚，也会影响焊点强度，甚至会损坏元器件和印制板。 a 不同金属含量的焊膏有不同的温度曲线，首先应按照焊膏加工厂提供的温度曲线进展设置，由于焊膏中的焊料合金决议了熔点，助焊剂决议了活化温度主要控制各温区的升温速率、峰值温度和回流时间。 b 根据PCB板的资料塑料、陶瓷、金属、厚度、能否多层板、尺寸大小。 c 根据外表组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及有无BGA、CSP等特殊元器件进展设置。d d 还要根据设备的详细情况，例如加热区长度、加热源资还要根据设备的详细

20、情况，例如加热区长度、加热源资料、再流焊炉构造和热传导方式等要素进展设置。料、再流焊炉构造和热传导方式等要素进展设置。热风炉和红外炉有很大区别，红外炉主要是辐射传导，其热风炉和红外炉有很大区别，红外炉主要是辐射传导，其优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面优点是热效率高，温度陡度大，易控制温度曲线，双面焊时焊时PCBPCB上、下温度易控制。其缺陷是温度不均匀。在同上、下温度易控制。其缺陷是温度不均匀。在同一块一块PCBPCB上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。上由于器件的颜色和大小不同、其温度就不同。为了使深颜色器件周围的焊点和大体积元器件到达焊接为了使深颜色器件周围的焊点和大

21、体积元器件到达焊接温度，必需提高焊接温度。温度，必需提高焊接温度。热风炉主要是对流传导。其优点是温度均匀、焊接质量好。热风炉主要是对流传导。其优点是温度均匀、焊接质量好。缺陷是缺陷是PCBPCB上、下温差以及沿焊接炉长度方向温度梯度不上、下温差以及沿焊接炉长度方向温度梯度不易控制。易控制。e e 还要根据温度传感器的实践位置来确定各温区的设还要根据温度传感器的实践位置来确定各温区的设置温度。置温度。f f 还要根据排风量的大小进展设置。还要根据排风量的大小进展设置。g g 环境温度对炉温也有影响，特别是加热温区短、炉环境温度对炉温也有影响，特别是加热温区短、炉体宽度窄的再流焊炉，在炉子进出口处

22、要防止对流体宽度窄的再流焊炉，在炉子进出口处要防止对流风。风。a a 温度控制精度；温度控制精度；b b 传输带横向温度均匀，无铅焊接要求传输带横向温度均匀，无铅焊接要求22；c c 加热区长度越长、加热区数量越多，越容易调整和控制加热区长度越长、加热区数量越多，越容易调整和控制温度曲线，无铅焊接应选择温度曲线，无铅焊接应选择7 7温区以上；温区以上；d d 最高加热温度普通为最高加热温度普通为300350300350，思索无铅焊料或金属，思索无铅焊料或金属基板，应选择基板，应选择350350以上；以上；e e 要求传送带运转平稳，震动会呵斥移位、吊桥、冷焊等要求传送带运转平稳，震动会呵斥移位

23、、吊桥、冷焊等缺陷；缺陷；g g 应具备温度曲线测试功能，否那么应外购温度曲线采集应具备温度曲线测试功能，否那么应外购温度曲线采集器。器。 气流应有好的覆盖面，气气流应有好的覆盖面，气流过大、过小都不好流过大、过小都不好 对流效率速度，流量，对流效率速度，流量，流动性，浸透才干流动性，浸透才干 温区风速能否可调温区风速能否可调 PIDPID温度控制精度温度控制精度 加热源的热容量加热源的热容量 传送速度精度和稳定性传送速度精度和稳定性 排风要求及排风要求及FluxFlux处置才干处置才干 冷却效率冷却效率 导轨资料的比热，导轨加热导轨资料的比热，导轨加热 定轨缩进设计定轨缩进设计 导轨边上平行

24、度调整安装导轨边上平行度调整安装 3 3与与4 4区、区、5 5与与6 6区之间有支撑炉盖的区之间有支撑炉盖的压条，影响空气流动压条，影响空气流动传统的支撑条贯穿整个加热区，会妨碍传统的支撑条贯穿整个加热区，会妨碍空气向空气向PCB流动，添加流动，添加PCB上的温差。上的温差。改良：只在回流区和冷却区设置支撑构改良：只在回流区和冷却区设置支撑构造，去除预热区的支撑构造造，去除预热区的支撑构造(预热区预热区150，不容易呵斥，不容易呵斥PCB变形变形)。1 利用再流焊炉自带的具有耐高温导线的热电耦或温利用再流焊炉自带的具有耐高温导线的热电耦或温度采集器，及温度曲线测试软件度采集器，及温度曲线测试

25、软件 KIC 进展测试。进展测试。3热电偶的固定方法热电偶的固定方法预备一块焊好的实践产品外表组装板。预备一块焊好的实践产品外表组装板。运用运用假件假件、舍弃某些器件不贴片、光板，都不能反、舍弃某些器件不贴片、光板，都不能反响实践热容量与空气对流传导的效率。因此只能作响实践热容量与空气对流传导的效率。因此只能作实验实验至少选择三个以上测试点普通有至少选择三个以上测试点普通有39个测试点个测试点选取能反映出外表组装板上高热点、中、低冷选取能反映出外表组装板上高热点、中、低冷点有代表性的三个温度测试点。点有代表性的三个温度测试点。最高温度热点普通在炉堂中间，无元件或元件稀最高温度热点普通在炉堂中间

26、，无元件或元件稀少及小元件处；最低温度冷点普通在大型元器少及小元件处；最低温度冷点普通在大型元器件处如件处如PLCC、大面积布铜处、传输导轨或炉、大面积布铜处、传输导轨或炉堂的边缘处、热风对流吹不到的位置。堂的边缘处、热风对流吹不到的位置。 用高温焊料将三根热电耦的三个测试端焊在三个焊点上必需将原焊点上的焊料去除干净 。或用高温胶带纸将三根热电耦的三个测试端粘在PCB的三个温度测试点位置上，特别要留意，必需粘牢。假设测试端头翘起，采集到的温度不是焊点的温度，而是周围热空气温度。 将三根热电耦的另外一端插入机器台面的1、2、3插孔的位置上，或插入采集器的插座上。留意极性不要插反。并记住这三根热电

27、耦在外表组装板上的相对位置。 将被测的外表组装板置于再流焊机入口处的传送链将被测的外表组装板置于再流焊机入口处的传送链/网带网带上上 ，同时启动测试软件。随着，同时启动测试软件。随着PCB的运转，在屏幕上画的运转，在屏幕上画实时曲线。实时曲线。当当PCB运转过最后一个温区后，拉住热电耦线将外表组装运转过最后一个温区后，拉住热电耦线将外表组装板拽回，此时完成了一个测试过程。在屏幕上显示完好的板拽回，此时完成了一个测试过程。在屏幕上显示完好的温度曲线和峰值表。温度曲线和峰值表。假设运用采集器，应将采集器放在外表组装板后面，略留假设运用采集器，应将采集器放在外表组装板后面，略留一些间隔，并在出口处接

28、出，然后经过计算机软件调出温一些间隔，并在出口处接出，然后经过计算机软件调出温度曲线度曲线 测定实时温度曲线后应进展分析和调整，以获得最正确、最合理的温度曲线。1根据焊接结果，结合实时温度曲线和焊膏温度曲线作比较。并作适当调整以 Sn63/Pb37焊膏为例 a实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温度应根本一致。 b从室温到100为升温区。升温速度控制在2/s。或160前的升温速度控制在12/s。 37Pb/63Sn铅锡焊膏再流焊温度曲线 c c 从从100150100150160160为保温区。约为保温区。约6090s6090s。假设升温斜率速度太快，一方面使元器件及假设升温斜率速度太快，一方面使元器件及PCBPCB受热太快，受