波峰焊与再流焊工艺

1、波峰焊与再流焊工艺第1页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五一、 波峰焊设备 (P163) 类型:1.环行联动型（适用于“长插/二次焊接方式）第2页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 这种形式的设备常用于焊接通孔插装方式的消费类产品的单面印制电路板组件；第3页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五2.直线型（适用于“短插/一次焊接方式）第4页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 适用于“短插/一次焊接”的直线单体型，它适用于通孔插装及表面安装的各种类型的印制电路板组件的生产，这种运行方式可与插件线连成一体。 第5页，共50页，20

2、22年，5月20日，1点9分，星期五关键部件: 主要有:助焊剂发泡装置、预热器、波峰发生器等。1助焊剂发泡装置 (P164)第6页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(1)发泡法 第7页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 (2)波峰法 第8页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(3)喷射法第9页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 2. 预热器 (1) 强迫对流 第10页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 (2) 石英灯加热 它是一种通过红外辐射加热的方法，石英灯是一种短波长的红外线加热源，它能够做到快速地达到

3、任何所设置的预热温度。第11页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 (3) 热棒（板）加热 第12页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五3.波峰发生器 波峰发生器是实施焊接的关键装置，它是波峰焊机的心脏，衡量波峰焊机的先进性及兼容性(是否对SMT及THT均适应)的主要判定标准。 波峰发生器有多种类型，它的主要区别在于动力形式及波峰形状。 第13页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(1)动力形式 机械泵第14页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五传导式电磁泵 第15页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 感应式电磁

4、泵 第16页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(2)波峰形状第17页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(2)波峰形状第18页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五双泵双波峰 第一波峰为湍流波或喷射空心波， 第二波峰为层流波(常采用双向宽平波)， 从而组合成湍流-层流波或喷射空心波-层流波的双波峰。 第19页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 湍流波: 波峰口是2-3排交错排列的小孔或狭长缝，锡流从孔/缝中喷出，形成快速流动的、形如涌泉的波峰； 喷射空心波: 是从倾斜45的单向峰口喷出，锡流与SMA行走同向或逆向喷出。 由于它们

5、具有窜动现象，在焊接过程中有更多的动能，有利于在紧密间距的片状元器件之间注入焊料， 但湍流波与空心波峰形成的焊点是不均匀的，还可能有桥接和毛刺存在。第20页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 层流波： 波峰稳定平稳，可对焊点进行修整，以消除各种不良现象，所以该波又称为平滑修整补充波。第21页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五第22页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五第23页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 波 它属于一种振动波峰，它的主波是一个双向宽平波，在波中引入了超声振动，增加波面的动能。充气(超声)波 它与波一样，

6、也是一种振动波峰焊，它是在波峰内加入氮气形成波面抖动的波形，所以思路与波相同。第24页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 O形波 又称旋转波，在波中装入有S形槽口的振动片，使波峰口的锡流改变为旋转的锡流，使原来平整的平面形成有旋涡的波面。 第25页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 二、再流焊 (P170)（Reflow Soldering) 再流焊是表面组装技术的关键核心技术之一，再流焊又被称为：“回流焊”或“重熔群焊”，它是适应SMT而研制的一种新型的焊接方法，它适用于焊接全表面安装组件。 第26页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五（一

7、） 再流焊类型 再流焊由于采用不同的热源，再流焊机有：热板再流焊机、热风再流焊机、红外再流焊机、红外热风再流焊机、汽相再流焊机、激光再流焊机等。不同的加热方式，其工作原理是不同的。 第27页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五1.对流/红外再流焊(P170-171) （简称：IR） 加热方法:采用红外辐射及强制热风对流的复合加热方式。 优点： 可弥补下列问题 色彩灵敏度：基板组成材料和元件的包封材料对红外线的吸收比例不同； 阴影效应：辐射被遮挡而引起的升温不匀。 第28页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 第29页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，

8、星期五焊接原理: 焊接时，SMA随着传动链匀速地进入隧道式炉膛，焊接对象在炉膛内依次通过三个区域， 先进入预热区，挥发掉焊膏中的低沸点溶剂， 然后进入再流区，预先涂敷在基板焊盘上的焊膏在热空气中熔融，润湿焊接面，完成焊接， 进入冷却区使焊料冷却凝固。 优点：预热和焊接可在同一炉膛内完成，无污染，适合于单一品种的大批量生产； 缺点：循环空气会使焊膏外表形成表皮，使内部溶剂不易挥发，再流焊期间会引起焊料飞溅而产生微小锡珠，需彻底清洗。 第30页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 2热板再流焊 加热方法: SMA与热板直接接触传导热量。 与红外再流焊不同的是加热热源是热板。 焊接原

9、理：与上述相同。 适用性：小型单面安装的基板，通常应用于厚膜电路的生产。第31页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五3.汽相再流焊（简称：VPS） (P172)加热方法： 通过加热一种氟碳化合物液体（俗称“氟油”），使之达到沸腾（约215）而蒸发，用高温蒸气来加热SMA。 第32页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五第33页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 优点：是焊接温度控制方便，峰值温度稳定（等于工作液的沸点），因此更换产品化费的调机时间短（唯一需要调节的是传送速度），更适合于小批量多品种的生产。 缺点：不能对焊件进行预热，因此焊接时元器

10、件与板面温差大，容易发生因“吸吮现象”而引起的脱焊。 而且工作液（氟碳化合物）成本高，在工艺过程中容易损失，而且污染环境。第34页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五4激光再流焊(P172) 加热方法： 激光再流焊是一种新型的再流焊技术，它是利用激光光束直接照射焊接部位而产生热量使焊膏熔化, 而形成良好的焊点。 第35页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 激光焊是对其它再流焊方式的补充而不是替代，它主要应用在一些特定的场合。 优点： 可焊接一些其他焊接中易受热损伤或易开裂的元器件； 可以在元器件密集的电路上除去某些电路线条和增添某些元件，而无须对整个电路板加热

11、； 焊接时整个电路板不承受热应力，因此不会使电路板翘曲； 焊接时间短，不会形成较厚的金属间化物层，所以焊点质量可靠。 第36页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 缺点： 激光光束宽度调节不当时，会损坏相邻元器件； 虽然激光焊的每个焊点的焊接时间仅300ms，但它是逐点依次焊接，而不是整体一次完成，所以它比其它焊接方法缓慢， 设备昂贵，因此生产成本较高，阻碍了它的广泛应用。 第37页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五（二） 再流焊工艺参数的确定 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，

12、 所以再流焊过程中需要控制的参数只有一个，就是SMA表面温度随时间的变化，通常用一条“温度曲线”来表示（横坐标为时间，纵坐标为SMA的表面温度）。 Pre heat1 Pre heat2 Reflow Cooling第38页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五第39页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 为了取得良好的焊接质量，我们希望焊件通过再流焊设备的整个过程中，其表面温度随时间的变化能符合理想的焊接要求。 1温度曲线的确定原则 (P173) SMA在再流焊设备中，虽然是经过一个连续的焊接过程，但从焊点形成机理来看它是经过三个过程（预热、焊接、冷却），这三个

13、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。 第40页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五第41页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(1)预热区 确定的具体原则是： 预热结束时温度：140-160； 预热时间：160-180 S； 升温的速率3/s； 第42页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(2)再流区 峰值温度：一般推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，最长不要超过90s，其中，处于225以上的时间小于10s，215以上的时间

14、小于20s。 第43页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五(3)冷却区 降温速率大于10/S； 冷却终止温度不大于75。 第44页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 3温度曲线的测试方法 测试温度曲线的仪表是温度采集器，它可以直接打印出实测的温度曲线。测试方法及步骤如下：第45页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 (1)选取测试点（3个） 通常至少应选取三个测试点，它们分别能反映SMA的最高、最低及中间温度的变化。 (2)固定热电偶测试头 将热电偶测量头分别可靠的固定到焊接对象的测试点部位，固定方法可采用高温胶带、贴片胶或焊接。第46页，共5

15、0页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 (3)进入炉内测试 将SMA连同温度采集器一同置于再流焊机传送链/网带上, 随着传送链/网带的运行，温度采集器将自动完成测试全过程, 并将实测的三个“温度曲线”显示或打印出来, 它们分别代表了SMA表面最高、最低及中间温度的变化情况。 第47页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 2.实际温度曲线的确定 在实际应用中，影响焊件升温速率的因数很多，使焊件温度变化完全符合理想曲线，是不可能的。 不同的体积、表面积及包封材料的元器件， 不同材料、厚度及面积的印制电路板， 不同的焊膏及涂敷厚度均会影响升温速度， 因此，焊件上不同点的温度会有一定的差异，最终只能在诸多因素下确定一个相对最合理与折中的曲线。 第48页，共50页，2022年，5月20日，1点9分，星期五 实际温度曲线是通过调节炉温及传送带速度两个参数来实现 。 具体的调节步骤如下： (1) 按照生产量