讲课稿-再流焊工艺

1、 再流焊工艺技术根底知识 及其锡膏的运用 reflow soldering.一、再流焊技术概述 再流焊是外表组装技术的关键中心技术之一，再流焊又被称为：“回流焊或“重熔群焊，它是顺应SMT而研制的一种新型的焊接方法，它适用于焊接全外表安装组件。焊接是SMT中最主要的工艺技术，焊接质量是SMA可靠性的关键，它直接影响电子配备的性能可靠性和经济利益，而焊接质量取决于所用的的焊接方法、焊接资料、焊接工艺技术和焊接设备。 SMT中采用的焊接技术主要有波峰焊和再流焊。普通情况下，波峰焊用于混合组装方式，再流焊用于全变面组装方式。 波峰焊与再流焊之间的根本区别在于热源与焊料供应方式不同。再流焊工艺概述.

2、在外表贴装的衔接资料是焊料膏又称为锡膏，经过印刷或者滴注等方法将锡膏涂敷在PCB的焊盘衔接盘上，再用公用设备 贴片机在上面放置SMD，然后加热使得焊膏熔化，再次流动，从而实现衔接。所以顾名思义叫：“回流焊又称为“回流焊。 当在PCB上贴装好元器件后，将它经过自动传动运输安装，经过回流焊炉内而进展加热。 普通运用的回流焊炉，多采用红外辐射加热和强迫热风对流加热两种并用的加热方式。较先进的回流焊炉的加热箱部分，普通分为6个以上的单独控温室，这有利于回流焊温度曲线的再现性。，完成焊接加工。.再流焊过程. 再流焊是外表组装技术的关键中心技术之一，再流焊又被称为：“回流焊或“重熔群焊，它是顺应SMT而研

3、制的一种新型的焊接方法，它适用于焊接全外表安装组件。再流焊设备.再流焊技术的特点及技术演化元器件遭到的热冲击小，但有时会给器件较大的热应力。仅在需求部位施放焊膏，能控制焊膏施放量，能防止桥接等缺陷的产生。熔融焊料的外表张力可以校正元器件的贴放位置的微小偏向。可以采用部分加热热源，从而在同一基板上，采用不同焊接工艺进展焊接。焊料中普通不会混入不纯物。运用焊膏时，能正确的坚持焊料的组成。.热传导方式传导热板、热丝再流焊、气相再流对流热风、热气流再流焊辐射激光、红外、光束再流焊 实践情况下，一切传导方式都以不同的比例同时存在 ！.第一代：热板式再流焊炉它是利用热板的传导热来加热的再流焊，是最早运用的

4、再流焊方法。.第二代：红外再流焊炉普通采用隧道加热炉，热源以红外线辐射为主，适用于流水线大批量消费。红外线有远红外线和近红外线两种，前者多用于预热，后者多用于再流加热。.第三代：红外+热风再流焊炉对流传热的原理：是热能依托媒介的运动而发生传送，在红外热风再流焊炉中，媒介是空气或氮气，对流传热的快慢取决于热风的的速度。通常风速控制在1.01.8m/s的范围之内。热风传热能起到热的平衡作用。在红外热风再流焊炉中，热量的传送是以辐射导热为主。.再流焊温度曲线与温度区 再流焊与波峰焊不同的是焊接时的助焊剂与焊料焊膏已预先涂敷在焊接部位,而再流焊设备只是向SMA提供一个加温的通道。 所以再流焊过程中需求

5、控制的参数只需一个，就是SMA外表温度随时间的变化，通常用一条“温度曲线来表示横坐标为时间，纵坐标为SMA的外表温度。 . 从焊点构成机理来看它是经过三个过程：预热、焊接、冷却，这三个过程有着不同的温度要求，所以我们可将焊接全过程分为三个温区：预热区、再流区和冷却区。.焊接时PCB板面温度要高于焊料熔化温度约30 40。温度不正确会导致元件焊接质量差，甚至会损毁元件。. 升温区 通常指由室温升到150 左右的区域。在这个区域里，SMA平稳升温，焊膏中的部分溶剂开场挥发，元器件特别是IC器件渐渐升温，以顺应以后的高温。升温过快，会导致元器件开裂、PCB变形、IC芯片损坏，同时焊膏中溶剂挥发太快，

6、导致锡珠产生。通常升温速率控制在2 /s以下为最正确。确定的详细原那么是： 预热终了时温度：140-160； 预热时间：160-180 S； 升温的速率3/s；.再流焊区在再流焊区的保温区，温度通常维持在150 10 的区域。此时焊膏处于熔化前夕，焊膏中的挥发物进一步被除去，活化剂开场激活，并有效地去除焊接外表的氧化物。SMA外表温度受热风影响，不同大小、不同质地的元器件温度能坚持均匀，板面温差到达最小值。保温区曲线形状是评价再流焊炉工艺性的一个窗口。保温时间普通为6090s。.SMA进入再流焊区的焊接区后迅速升温，并超出焊膏熔点约30 40，即板面温度瞬时到达215225 峰值温度，处在峰值

7、温度的时间为510s。在焊接区，焊膏很快融化，并迅速润湿焊盘。随着温度进一步升高，焊料外表张力降低，会爬至元器件引脚的一定高度，并构成一个“弯月面。在焊接区，焊膏溶化后产生的外表张力能适度的校准由贴片过程中产生的元器件引脚偏移；同时也会由于焊盘设计不正确引起多种焊接缺陷，如立碑、桥连等。.焊接区峰值温度：普通引荐为焊膏合金熔点温度加20-40，红外焊为210230；汽相焊为205-215； 焊接时间：控制在1560s，最长不要超越90s，其中，处于225以上的时间小于10s，215以上的时间小于20s。.冷却区SMA运转到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。焊点迅速冷却可使焊料晶格细化，提高结合

8、强度，使焊点光亮，外表延续，呈“弯月面。风冷和水冷。理想的冷却曲线与焊接区升温曲线呈镜面对称分布。降温速率大于10/S； 冷却终止温度不大于75。.无铅焊的工艺特点采用无铅焊料，焊接工艺上的改动对基板资料的性能影响方面 焊料类别 性能项目 性能对比焊接工艺上改变对基板材料的性能影响SAC305Sn63-Pb37熔点（mp）217183比有铅焊料提高了34。在回流焊方面至少提高25。波峰焊提高20，达到2702液态经历时间（TAL）90秒60秒板材在TAL延长了30秒的情况下，在高温热冲击的时间拉长3蘸锡时间2秒0.6秒使得焊接行程缓慢4.焊后降温速度为减少裂纹发生需要迅速降温:6 /秒升温与降

9、温的速率,可保持同步:3/秒无铅化的快速降温工艺,对板的尺寸稳定性、层间粘接性、平整度等都构成威胁.图. JEITA提出的对回流焊中无铅化基板耐热性评价的指点性工艺条件要点图中的实线是指在波峰焊方式下，图中的虚线是指在回流焊方式下. 装载有外表贴装元器件的PCB，经过传送安装延续在再流焊炉内进展加热的过程中，其加热温度随着加热时间的延续分为四个阶段：1预热阶段；2温度坚持阶段；3再次升温至峰值温度；4冷却。“快速升温，再长时间坚持的再流焊温度曲线，已得到了业界的广泛运用。 表 三个国际或国家机构所引荐的无铅化回流焊工艺温度曲线参数 J- STD-020B IEC 60068-2-58 JEIT

10、A预热150-200/60-180s150180/60-120s150180/90-120s温度保持217/60-150s230/255s220/30-60s再升温至峰值230/255s230/255s230/255sIEC- 国际电工委员会 JEITA-日本电子信息技术产业协会.二、再流焊的焊膏印刷工艺 焊膏印刷是SMT 消费中关键工序之一，其控制直接影响着组装板的质量。 . 焊膏印刷 .1. 锡膏 .丝网漏印焊锡膏 手动刮锡膏.自动刮锡膏.自动刮锡膏.焊膏印刷的新技术锡膏喷印技术 锡膏喷印技术是最近几年SMT 设备领域中最具革命性的新技术。在最新推出的焊膏喷印机上，机器以每秒500点的速度

11、在电路板的焊盘上滑动，喷印焊膏。锡膏经过一个螺旋杆进入到一个密封的压力舱，然后由一个压杆压出。由于无需网板，使它具备众多优点，极大地减少了消费转换和交货的时间。好像计算机的喷墨打印机一样。 在消费过程中，他不用再调整刮刀压力、速度或其他的丝网印刷参数。 由于程序完全由软件控制，他可以根据需求随时调整焊膏量，也可以控制每个元件或个别焊盘的焊膏量，而这在传统丝网印刷机中是无法实现的。. 封锁式印刷技术 . 焊膏喷印技术. 印刷时的不良与对策不良照片原因对策焊锡不足（）版上的焊膏量太少印刷速度太快焊膏的粘度过高在版上投入适量的焊膏调整印刷速度调整焊膏的粘度焊锡过多印圧太低间隙太宽调整印圧调整间隙形状

12、不良（角、欠缺）焊膏过软增粘比太低调整焊膏的粘度调整焊膏的增粘比渗出印圧过高间隙太宽印刷速度太慢焊膏的粘度过低调整印圧调整间隙调整印刷速度调整焊膏的粘度.不良照片原因对策焊锡未溶融加热不足、加热过剩因经时变化，焊锡粉末氧化焊锡量少变更回流焊的条件更换新焊膏增加焊锡量焊锡少焊膏塗布量少印刷速度快因经时变化粘度上升调整印刷条件更换新焊膏润湿不足焊锡量少材料电极的氧化加热不足、过剩加热对母材的润湿性差增加焊锡量防止材料的氧化变更回流焊条件变更适合母材的焊膏锡桥焊锡量多部品装载时的倒塌焊膏的坍陷多焊锡流动性差减少焊锡量变更基板的垫圈形状调整装载压减缓升温速度.不良照片原因对策锡球因经时变化，焊锡粉末氧

13、化加熱不足焊膏的坍陷多更换新焊膏变更回流焊条件减缓升温速度减少焊锡量位置偏移装载、搬送时的偏移垫圈太大润湿不均匀温度分布不均一提升装载精度消除搬送时的振动变更垫圈形状减缓升温速度部品浮起焊锡量不均匀装载、搬送时的偏离焊膏润湿性差润湿不均匀提升印刷、装载精度消除搬送时的振动更换适合母材的焊膏减缓升温速度立碑焊锡量不均匀装载时的位置偏离垫圈过大润湿不均匀提升印刷、装载精度变更垫圈形状减缓升温速度.不良照片原因对策残渣中的泡因焊膏的反应而产生气体由基板产生的气体回流焊温度高变更基板的种类防止材料吸湿变更回流焊条件空洞焊膏的反应气体对母材的润湿性差因助焊剂成份关系，气体较 难释放增加溶融时间减缓升温速

14、度更换适合母材的焊膏更换用空洞对策的焊膏气泡焊膏的反应气体因助焊剂成份关系，气体较难释放焊锡表面氧化物多增加溶融时间变更回流焊条件更换为气泡对策的焊膏焊锡量太少温度上升不均一（部品的温度先上升）增加焊锡量调整回流焊条件变更加热方法.38三. 再流焊用焊膏的主要性能要求及种类焊膏产品概述 焊膏(Solder 。它是由粉末状焊料合金、焊剂和一些起粘性作用及其他作用的添加剂混合制成具有一定粘度和良好触变性的焊料膏。简称焊膏(又叫锡膏 。.锡膏的主要成分：成 分焊料合金粉末助焊剂主 要 材 料作 用 Sn/PbSn/Pb/Ag 活化剂增粘剂溶 剂摇溶性附加剂 SMD与电路的衔接 松香，甘油硬脂酸脂盐酸

15、，联氨，三乙醇酸 金属外表的净化 松香，松香脂，聚丁烯净化金属外表，与SMD保持粘性丙三醇，乙二醇对焊膏特性的顺应性Castor石腊腊乳化液软膏基剂防离散，塌边等焊接不良.401合金焊粉颗粒 焊膏颗粒的外形、外表氧化程度对焊膏性能影响很大。 由于球形颗粒外表积小，氧化程度低，印刷性能良好，故广泛采用。球形颗粒的大小用目数来表示。 目数的定义：每英寸长度25.4mm中网眼的数目。也可以直接用球径大小表示，单位为m 。焊膏主要性能要求.412焊膏粘度 粘度是焊膏的一个重要目的，不同的涂布方法，运用不同粘度的焊膏。 700 Pa.s 1200 Pa.s 模板印刷： 适宜间距 0.5mm 400 Pa

16、.s 600 Pa.s 丝网印刷：适宜间距 1.27mm 350 Pa.s 450 Pa.s 分配器：适宜间距 1.27mm 焊膏粘度丈量按照IPCSP819进展。 焊膏 25 -5r/min.423焊膏的印刷性 焊膏的印刷性是指焊膏多次从模板、分配器上顺利地漏印到PCB上的性能。焊膏的印刷性不好，会堵塞模板的孔眼，影响到整条消费线的消费。 影响焊膏的印刷性的缘由： a) 焊膏中短少阻印剂。 b) 焊膏用量缺乏。 c) 焊膏颗粒粗大，与开口不相匹配。开口内 装 5个小球 d) 球径分布不符合要求。80合金粉在规定范围内。 如何测试焊膏的印刷性：.434焊膏的黏结力 焊膏的黏结力是坚持元件在贴装

17、后不位移的才干。 5焊膏的塌陷度 焊膏印刷到PCB后，经过一段时间高温后坚持原来外形的程度。再流焊后出现的桥连、焊球景象与其有关。 按有关规范进展，也可用已由模板实验。6焊球形状 假设焊球氧化或含有水份，过再流焊时会呵斥飞溅，形不成圆球。 .447焊膏的扩展率润湿性 焊膏的扩展率是检查焊膏的活性程度，即焊膏在氧化的铜皮上的润湿和铺展才干，反响焊膏的焊接性能目的。 方法：印刷直径6.5mm，厚0.2mm的焊膏，再流焊后其直径应扩展1020。 8焊膏中的合金含量90 合金含量高，粘度高，印刷图形较厚，塌陷小。 印刷时间长，会产生助焊剂挥发，粘度增高引起焊接 缺陷，如桥接、漏印等。.459焊膏的腐蚀

18、性能 焊膏不仅可焊性好，同时要求焊后对板的腐蚀性要小，特别是采用免清洗技术，更应有一定要求。焊膏的腐蚀性能目的有：枯燥度、 含氯量、铜镜实验、水溶液电阻、绝缘电阻、酸酯。.46焊剂的主要性能要求及种类 焊剂是焊膏载体的主要组分之一，现有的焊膏焊剂有三大类型：R型松香焊剂，RMA型适度活化的松香以用RA型全部活化的松香。 普通采用的是含有RMA型焊剂是以松香和称为活化剂的盐溶液组成的。这种焊剂靠盐激活，适宜于消除细微的氧化膜及其它污染，添加了熔化的焊料与焊盘、元件端焊头或孔线之间的润湿作用。 .47常用焊剂种类 松香型：助焊剂主要成分为松香。由于松香有优良的助焊性能，焊后残留物成膜性好，对焊点有

19、维护作用；松香第二个作用是添加焊膏的黏接力，使贴装的元件不产生位移；第三个作用是和松香和其他成分混合，起到调理粘度的作用，使金属粉末不沉淀、不分层。松香型焊膏主要有两大类：中等活性松香RMA和活性松香型RA。 水溶型WS或OA ：助助焊剂主要成分为有机的水溶性物质，焊后可水清洗，有利于环保，但由于无松香，焊膏黏性不够大，运用收到一定限制。 .48免清洗型NC ：助焊剂中不含卤素，同时尽量减少的松香含量，添加其他有机物的用量，但松香含量减少到一定程度，焊剂的活性就会降低，防止焊接区二次氧化的作用也会降低，采用氮气维护焊接处理问题。免清洗工艺虽然是开展方向，但军品慎重运用。.49各类型焊剂的成分比较 中等活性松香RMA和活性松香型RA配方是类似的。然而，RA 含有卤化物活性剂。 水溶性助焊剂WS或OA含有高的活化剂。 免洗类型NC似于RA、RMA，除在松香树脂含量上不同。 其它成份是外表活化剂、增稠剂、增韧剂等. 常见主要焊锡膏的种类 :4Sn-3.9Ag-0.6CuSn-3.8Ag-0.7Cu合金組成Sn-5.0SbSn-0.7CuSn-3.5AgSn-3.0Ag-0.5CuSn-8.8ZnSn-8.0Zn-3.0BiSn-58Bi熔点( )243/236227/227221/