讲课稿再流焊工艺

再流焊工艺技术基础知识

及其锡膏的应用reflowsoldering一、再流焊技术概述

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。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，它直接影响电子装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、焊接材料、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。一般情况下，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基本区别在于热源与焊料供给方式不同。再流焊工艺概述

在表面贴装的连接材料是焊料膏（又称为锡膏），通过印刷或者滴注等方法将锡膏涂敷在PCB的焊盘（连接盘）上，再用专用设备——贴片机在上面放置SMD，然后加热使得焊膏熔化，再次流动，从而实现连接。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，将它通过自动传动运输装置，经过回流焊炉内而进行加热。

一般使用的回流焊炉，多采用红外辐射加热和强制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，一般分为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。再流焊设备再流焊技术的特点及技术演变元器件受到的热冲击小，但有时会给器件较大的热应力。仅在需要部位施放焊膏，能控制焊膏施放量，能避免桥接等缺陷的产生。熔融焊料的表面张力能够校正元器件的贴放位置的微小偏差。可以采用局部加热热源，从而在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接。焊料中一般不会混入不纯物。使用焊膏时，能正确的保持焊料的组成。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、光束再流焊实际情况下，所有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，是最早应用的再流焊方法。第二代：红外再流焊炉一般采用隧道加热炉，热源以红外线辐射为主，适用于流水线大批量生产。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。第三代代：红红外+热风风再流流焊炉炉对流传传热的的原理理：是是热能能依靠靠媒介介的运运动而而发生生传递递，在在红外外热风风再流流焊炉炉中，，媒介介是空空气或或氮气气，对对流传传热的的快慢慢取决决于热热风的的的速速度。。通常风风速控控制在在1.0~1.8m/s的范范围之之内。。热风传传热能能起到到热的的均衡衡作用用。在红外外热风风再流流焊炉炉中，，热量量的传传递是是以辐辐射导导热为为主。。再流焊焊温度度曲线线与温温度区区再流焊与波波峰焊不同同的是焊接接时的助焊焊剂与焊料料（焊膏））已预先涂涂敷在焊接接部位,而而再流焊设设备只是向向SMA提提供一个加加温的通道道。所以再流焊焊过程中需需要控制的的参数只有有一个，就就是SMA表面温度度随时间的的变化，通通常用一条条“温度曲曲线”来表表示（横坐坐标为时间间，纵坐标标为SMA的表面温温度）。从焊点形成成机理来看看它是经过过三个过程程：预热、、焊接、冷冷却，这三三个过程有有着不同的的温度要求求，所以我我们可将焊焊接全过程程分为三个个温区：预预热区、再再流区和冷冷却区。焊接时PCB板面温温度要高于于焊料熔化化温度约30~40℃。温度不正确确会导致元元件焊接质质量差，甚甚至会损毁毁元件。升温区通常指由室室温升到150℃℃左右的区区域。在这个区域域里，SMA平稳升升温，焊膏膏中的部分分溶剂开始始挥发，元元器件特别别是IC器器件缓缓升升温，以适适应以后的的高温。升温过快，，会导致元元器件开裂裂、PCB变形、IC芯片损损坏，同时时焊膏中溶溶剂挥发太太快，导致致锡珠产生生。通常升温速速率控制在在2℃/s以下为为最佳。确定的具体体原则是：：˙预热结束束时温度：：140℃℃-160℃；˙预热时间间：160-180S；˙升温的速速率≤3℃℃/s；再流焊区在再流焊区区的保温区区，温度通通常维持在在150℃℃±10℃的区区域。此时焊膏处处于熔化前前夕，焊膏膏中的挥发发物进一步步被除去，，活化剂开开始激活，，并有效地地去除焊接接表面的氧氧化物。SMA表面面温度受热热风影响，，不同大小小、不同质质地的元器器件温度能能保持均匀匀，板面温温差达到最最小值。保温区曲线线形态是评评估再流焊焊炉工艺性性的一个窗窗口。保温时间一一般为60~90s。SMA进入入再流焊区的的焊接区后迅迅速升温，，并超出焊焊膏熔点约约30~40℃，，即板面温温度瞬时达达到215~225℃（峰峰值温度）），处在峰峰值温度的的时间为5~10s。在焊接区，，焊膏很快快融化，并并迅速润湿湿焊盘。随随着温度进进一步升高高，焊料表表面张力降降低，会爬爬至元器件件引脚的一一定高度，，并形成一一个“弯月月面”。在焊接区，，焊膏溶化化后产生的的表面张力力能适度的的校准由贴贴片过程中中产生的元元器件引脚脚偏移；同同时也会由由于焊盘设设计不正确确引起多种种焊接缺陷陷，如立碑碑、桥连等等。焊接区峰值温度：：一般推荐荐为焊膏合合金熔点温温度加20℃-40℃，红外外焊为210230℃；；汽相焊为为205-215℃℃；焊接时间：：控制在1560s，最最长不要超超过90s，其中，，处于225℃以上上的时间小小于10s，215℃以上的的时间小于于20s。。冷却区SMA运行行到冷却区区后，焊点点迅速降温温，焊料凝凝固。焊点迅速冷冷却可使焊焊料晶格细细化，提高高结合强度度，使焊点点光亮，表表面连续，，呈“弯月月面”。风冷和水冷冷。理想的冷却却曲线与焊焊接区升温温曲线呈镜镜面对称分分布。降温速率大大于10℃℃/S；冷却终止温温度不大于于75℃。。无铅焊的工工艺特点采用无铅焊焊料，焊接接工艺上的的改变对基基板材料的的性能影响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）217℃183℃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270℃2．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导性工艺条件要点（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）装载有表面面贴装元器器件的PCB，通过过传送装置置连续在再再流焊炉内内进行加热热的过程中中，其加热热温度随着着加热时间间的延续分分为四个阶阶段：（1）预热阶阶段；（2）温度保保持阶段；；（3）再再次升温至至峰值温度度；（4））冷却。““快速升温温，再长时时间保持””的再流焊焊温度曲线线，已得到到了业界的的广泛应用用。表三个个国际（或或国家）机机构所推荐荐的无铅化化回流焊工工艺温度曲曲线参数J-STD-020BIEC60068-2-58JEITA预热150-200℃/60-180s150—180℃/60-120s150—180℃/90-120s温度保持217℃/60-150s230℃/25±5s220℃/30-60s再升温至峰值230℃/25±5s230℃/25±5s230℃/25±5sIEC-国国际电工工委员会JEITA-日本电电子信息技技术产业协协会二、再流焊的焊焊膏印刷工工艺焊膏印刷是是SMT生生产中关关键工序之之一，其控控制直接影影响着组装装板的质量量。焊膏印刷1.锡膏②丝网漏印焊焊锡膏手动刮锡膏膏自动刮锡膏膏自动刮锡膏膏焊膏印刷的的新技术锡膏喷印技技术锡膏喷印技技术是最近近几年SMT设备备领域中最最具革命性性的新技术术。在最新新推出的焊焊膏喷印机机上，机器器以每秒500点的的速度在电电路板的焊焊盘上滑动动，喷印焊焊膏。锡膏通过一个个螺旋杆进进入到一个个密封的压压力舱，然然后由一个个压杆压出出。由于无无需网板，，使它具备备众多优点点，极大地地减少了生生产转换和和交货的时时间。如同同计算机的的喷墨打印印机一样。。在生产过程程中，你不不必再调整整刮刀压力力、速度或或其他的丝丝网印刷参参数。因为程序完完全由软件件控制，你你可以根据据需要随时时调整焊膏膏量，也可可以控制每每个元件或或个别焊盘盘的焊膏量量，而这在在传统丝网网印刷机中中是无法实实现的。封闭式印刷刷技术焊膏喷印技技术印刷时的不不良与对策策不良照片原因对策焊锡不足（かすれ）・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ウィッキング・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.再流流焊用焊膏膏的主要性性能要求及及种类焊膏产品概概述焊膏(Solder））。它是由由粉末状焊焊料合金、、焊剂和一一些起粘性性作用及其其他作用的的添加剂混混合制成具具有一定粘粘度和良好好触变性的的焊料膏。。简称焊膏膏(又叫锡锡膏）。锡膏的主要要成分：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与电路的连接松香，甘油硬脂酸脂盐酸，联氨，三乙醇酸金属表面的净化松香，松香脂，聚丁烯净化金属表面，与SMD保持粘性丙三醇，乙二醇对焊膏特性的适应性Castor石腊（腊乳化液）软膏基剂防离散，塌边等焊接不良40（1）合金金焊粉颗粒粒焊膏颗粒的的形状、表表面氧化程程度对焊膏膏性能影响响很大。由于球形颗颗粒表面积积小，氧化化程度低，，印刷性能能良好，故故广泛采用用。球形颗颗粒的大小小用目数来来表示。目数的定义义：每英寸寸长度（25.4mm）中网网眼的数目目。也可以直接接用球径大大小表示，，单位为μμm。焊膏主要性性能要求41（2）焊膏膏粘度粘度是焊膏膏的一个重重要指标，，不同的涂涂布方法，，使用不同同粘度的焊焊膏。700Pa.s－1200Pa.s模模板印印刷：适适合间距0.5mm400Pa.s－600Pa.s丝丝网印印刷：适合合间距1.27mm350Pa.s－450Pa.s分分配器器：适合间间距1.27mm焊膏粘度测测量按照IPC－SP－819进行。。焊膏－25℃-5r/min42（3）焊膏膏的印刷性性焊膏的印刷刷性是指焊焊膏多次从从模板、分分配器上顺顺利地漏印印到PCB上的性能能。焊膏的的印刷性不不好，会堵堵塞模板的的孔眼，影影响到整条条生产线的的生产。影响焊膏的的印刷性的的原因：a)焊膏膏中缺少阻阻印剂。b)焊膏膏用量不足足。c)焊膏膏颗粒粗大大，与开口口不相匹配配。（开口口内装装5个小小球）d)球径径分布不符符合要求。。80％合合金粉在规规定范围内内。如何测试焊焊膏的印刷刷性：43（4）焊膏膏的黏结力力焊焊膏的黏黏结力是保保持元件在在贴装后不不位移的能能力。（（5）焊焊膏的塌陷陷度焊焊膏印刷到到PCB后后，经过一一段时间高高温后保持持原来形状状的程度。。再流焊后后出现的桥桥连、焊球球现象与其其有关。按按有关关标准进行行，也可用用已由模板板试验。（（6）焊焊球状态如如果焊焊球氧化或或含有水份份，过再流流焊时会造造成飞溅，，形不成圆圆球。44（7）焊膏膏的扩展率率（润湿性性）焊焊膏的扩扩展率是检检查焊膏的的活性程度度，即焊膏膏在氧化的的铜皮上的的润湿和铺铺展能力，，反应焊膏膏的焊接性性能指标。。方方法法：印刷直直径6.5mm，厚厚0.2mm的焊膏膏，再流焊焊后其直径径应扩大10％－20％。（（8））焊膏中的的合金含量量（90％％）合合金含量高高，粘度高高，印刷图图形较厚，，塌陷小。。印印刷时间长长，会产生生助焊剂挥挥发，粘度度增高引起起焊接缺缺陷，，如桥接、、漏印等。。45（9）焊膏膏的腐蚀性性能焊焊膏不仅可可焊性好，，同时要求求焊后对板板的腐蚀性性要小，特特别是采用用免清洗技技术，更应应有一定要要求。焊焊膏的腐蚀蚀性能指标标有：干干燥度、含含氯量、、铜镜试验验、水溶液液电阻、绝绝缘电阻、、酸酯。46焊剂的主主要性能能要求及及种类焊剂是焊焊膏载体体的主要要组分之之一，现现有的焊焊膏焊剂剂有三大大类型：：R型（（松香焊焊剂），，RMA型（适适度活化化的松香香）以用用RA型型（全部部活化的的松香））。一般采用用的是含含有RMA型焊焊剂是以以松香和和称为活活化剂的的盐溶液液组成的的。这种种焊剂靠靠盐激活活，适合合于消除除轻微的的氧化膜膜及其它它污染，，增加了了熔化的的焊料与与焊盘、、元件端端焊头或或孔线之之间的润润湿作用用。47常用焊剂剂品种松香型：：助焊剂主要要成分为为松香。。由于松松香有优优良的助助焊性能能，焊后后残留物物成膜性性好，对对焊点有有保护作作用；松松香第二二个作用用是增加加焊膏的的黏接力力，使贴贴装的元元件不产产生位移移；第三三个作用用是和松松香和其其他成分分混合，，起到调调节粘度度的作用用，使金金属粉末末不沉淀淀、不分分层。松松香型焊焊膏主要要有两大大类：中中等活性性松香（（RMA）和活活性松香香型（RA）。。水溶型（（WS或OA）：助助焊剂主要要成分为为有机的的水溶性性物质，，焊后可可水清洗洗，有利利于环保保，但由由于无松松香，焊焊膏黏性性不够大大，应用用收到一一定限制制。48免清洗型型（NC））：助焊剂中不不含卤素素，同时时尽量减减少的松松香含量量，增加加其他有有机物的的用量，，但松香香含量减减少到一一定程度度，焊剂剂的活性性就会降降低，防防止焊接接区二次次氧化的的作用也也会降低低，采用用氮气保保护焊接接解决问问题。免免清洗工工艺虽然然是发展展方向，，但军品品慎重使使用。49各类型焊焊剂的成成分比较较中等活性性松香（（RMA）和活活性松香香型（RA）配方是相相似的。。然而，，RA含含有卤卤化物活活性剂。。水溶性助助焊剂（WS或OA）含有高的的活化剂剂。免洗类型型（NC））似于RA、RMA，除除在松香香树脂含含量上不不同。其它成份份是表面面活化剂剂、增稠稠剂、增增韧剂等等常见主要要焊锡膏的种类类: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(℃

)243/236227/227221/221219/217219/217219/217199/199197/187138/138比重7.37.47.47.47.47.47.37.38.7拉力強度(Kgf/mm2)5.13.43.23.63.53.54.67.17.0Sn-3.5Ag-0.7Cu219/2177.43.6Sn-3.5Ag-4.0In-0.5Bi211/1907.45.25No.12310111268Sn-3.5Ag-8.0In-0.5Bi206/1707.56.597无铅焊膏膏也越来来越应用用广泛，，目前已已有1／／3的产产品使用用无铅焊焊接。最最常用焊焊膏的是是无铅焊焊料成份份加各种种焊剂组组成四、再流焊中中因焊膏膏引起的的主要质质量问题题焊盘外锡锡球元器件中中部锡珠珠立碑细间距搭搭桥/短短路焊接点开开路焊点表面面粗糙不不光滑桥连SMT生生产中常常见缺陷陷之一，，会引起起元件之之间的短短路，遇遇到桥连连必须返返修。焊接质量量缺陷及及解决办办法焊膏中金金属含量量偏高，，导致IC引脚脚桥连；；焊膏粘粘度低或或塌落度度差，预预热后漫漫流到焊焊盘外。。53焊盘外锡锡球元器件中中部锡珠珠54立碑焊盘之间间印膏量量不同立碑现象象再流焊中中，片式式元器件件经常出出现立起起的现象象，成为为立碑，，又称为为吊桥、、曼哈顿顿现象。。立碑现象象发生的的根本原原因是元元件两边边的润湿湿力不平平衡，因因而元件件两端的的力矩也也不平衡衡，从而而导致立立碑现象象的发生生。56细间距搭桥/短路焊锡膏外溢或或锡膏成形对对位不良过量锡膏崩塌塌印膏过厚锡膏印刷效果果不良焊接点开路可焊性不良助焊剂活性不不足57细间距搭桥/短路焊锡膏外溢或或锡膏成形对位不良过量锡膏崩塌塌印膏过厚锡膏印刷效果果不良焊接点开路可焊性不良助焊剂活性不不足9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨中中黄叶叶树，，灯下下白头头人。。。21:54:1821:54:1821:5412/28/20229:54:18PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2221:54:1821:54Dec-2228-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。21:54:1821:54:1821:54Wednesday,December28,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2221:54:1821:54:18December28,202214、他他乡乡生生白白发发，，旧旧国国见见青青山山。。。。28十十二二月月20229:54:18下下午午21:54:1812月月-2215、比不不了得得就不不比，，得不不到的的就不不要。。。。十二月月229:54下下午午12月月-2221:54December28,202216、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2022/12/2821:54:1821:54:1828December202217、做前，，能够环环视四周周；做时时，你只只能或者者最好沿沿着以脚脚为起点点的射线线向前。。。9:54:18下午午9:54下午午21:54:1812月-229、没有失败，，只有暂时停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。21:54:1821:54:1821:5412/28/20229:54:18PM11、成成功功就就是是日日复复一一日日那那一一点点点点小小小小努努力力的的积积累累。。。。12月月-2221:54:1821:54Dec-2228-Dec-2212、世间成成事，不不求其绝绝对圆满满，留一一份不足足，可得得无限完完美。。。21:54:1821:54:1821:54Wednesday,December28,202213、不知香积积寺，数里里入云峰。。。12月-2212月-2221:54:1821:54:18December28,202214、意志坚坚强的人人能把世世界放在在手中像像泥块一一样任意意揉捏。。28十十二月20