SMT回流焊工艺控制

1SMT回流焊工藝控制2

預熱區：PCB與材料(元器件)預熱，針對回流焊爐說的是前一到兩個加熱區間的加熱作用．

【更高預熱，使被焊接材質達到熱均衡，錫膏開始活動，助焊劑等成份受到溫度上升而開始適量的揮發，此針對回流焊爐說的是第三到四個加熱區間的加熱作用．】恒溫區：除去表面氧化物，一些氣流開始蒸發(開始焊接)溫度達到焊膏熔點（此時焊膏處在將溶未溶狀態），此針對回流焊爐的是第五六七三個加熱區間的加熱作用．回焊區：從焊料溶點至峰值再降至溶點，焊料熔溶的過程，PAD與焊料形成焊接，此針對回流焊爐的是第八、九、十、三個加區間的加熱作用．冷卻區：從焊料溶點降至50度左右，合金焊點的形成過程。

爐溫要求平緩﹑平穩，讓氣流完全蒸發(急速升溫和降溫都會產生氣泡，或是焊點粗糙，假焊，焊點有裂痕等現象)

爐溫曲線分析（profile）3爐溫曲線分析（profile）40℃120℃175℃183℃200℃0℃

PH1

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PH4

最高峰值220℃±5℃時間(sec)有鉛制程（profile）有鉛回流爐溫工藝要求:1.起始溫度(40℃)到120℃時的溫升率為1~3℃/s2.120℃~175℃時的恒溫時間要控制在60~120秒3.高過183℃的時間要控制在45~90

秒之間4.高過200℃的時間控制在10~20

秒,最高峰值在220℃±5℃5.降溫率控制在3~5℃/s之間為好6.一般爐子的傳送速度控制在

70~90cm/Min為佳溫度(℃)（圖一）4爐溫曲線分析（profile）40℃130℃200℃217℃230℃0℃

PH1

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最高峰值240℃±5℃時間(sec)無鉛制程（profile）無鉛回流爐溫工藝要求:1.起始溫度(40℃)到150℃時的溫升率為1~3℃/s2.150℃~200℃時的恒溫時間要控制在60~120秒3.高過217℃的時間要控制在30~70

秒之間4.高過230℃的時間控制在10~30

秒,最高峰值在240℃±5℃5.降溫率控制在3~5℃/s之間為好

6.一般爐子的傳送速度控制在

70~90cm/Min為佳溫度(℃)（圖二）5SMT回流焊接分析¤

在生產雙面板或陰陽板時,貼第二面(二次)過爐時,相對應的下溫區不易與上溫區設定參數值差異太大,一般在5~10℃左右.

a.如果差異太大了會導致錫膏內需要蒸發的氣流不能完全的蒸發(產生氣泡)b.一般第一次焊接後的錫在第二次過爐時,它的溶點溫度會比第一次高10%左右c.氣泡應控制在15%以內,不影響功能6SMT回流焊接分析●BGA虛焊形成和處理（此內容保留，屬個人觀點）一般PCB上BGA位都會有凹(彎曲)現象,BGA在焊接時優先焊接的是BGA的四邊,等四邊焊完後才會焊接中間部位的錫球,這時可能因爐溫的差異沒能使錫膏和BGA焊球完全的熔溶焊接上,這樣就產生了虛焊.或是冷焊現象,用熱吹風機加熱達到焊接溫度時,可能再次重焊完成.

處理這種現象可加長回焊的焊接時間(183℃或是217℃的時間).手機主機板蔽屏蓋內BGA（無鉛），230℃以上時間應在28-45之間為宜7SMT回流焊接分析●特殊性的制程式控制制一般在有鉛錫膏和無鉛無件混合制程時,回流焊爐的溫區設定值(實測值)要比全有鉛制程的高5~10℃,比全無鉛制程的低5~10℃.混合制程的最高爐溫峰值控制在230~238℃為佳.

『混合制程中,不良率較高的現象主要體現在虛焊方面,因這種特殊性制程很難去控制有鉛與無鉛完全熔溶的最佳溫度.只能在調整爐溫時以最重要的元件去考慮如何設定各溫區值.在BGA/IC等晶片級元件焊接正常後去觀察其它元件的變化,再做適當的調動.』8SMT回流焊接分析●手機主機板製造工藝控制（此內容保留，屬個人觀點）手機主機板製造工藝中，不良率較高的現象主要體現在J類（連接器元件尺寸較大）、I類（遮罩蓋內BGA/IC）、濾波器、音訊供放（小型BGA\QFN)假焊、連焊;整體來講，以上不良產生的本質原因是溫度的差異所造成的。

PCB在過爐時因元件大小不一，各元件吸熱不同，會出現各元件升溫速率不同，J類PCBPAD升溫速率大於元件引腳升溫的速率，焊膏內的助焊劑會快速地浸潤PCBPAD最終導致焊料和整個PAD潤濕過程。I類遮罩蓋設計會造成焊盤的熱容量變大，導致升溫滯後，出現潤濕過程不同步；元件尺寸及焊盤大小差異很大時,需要一定的升溫速率和恒溫區域來保障二者同時達到某一工藝溫度的需求9

回流焊接工藝及調試運輸速度從生產效率的角度來看，爐子的速度愈快，單位時間爐內通過的產品數量越多。但考慮到元件的耐熱衝擊性以及每一種爐子的熱補償能力，運輸速度只能是在滿足標準錫膏曲線的前提下儘量提升。20406080100120140160180200220240260050100150200250300Temperatur(C)Aktivierungszone50-70Sek.typicalReflowZone50-60Sek.typischPeakTemp.(235-245oC)Vorheizzone40-70Sek.typischVorheizzone=110-150°CoAktivierungszone=150-220°CoReflowZone=220°Co

Anstiegstemp.0.5-

Aktivierung:50-70sec.

Peak:235°C–245°C20sec20sec

Profil:(SnAgCu)

Reflow:50-60sec.

10°C10°C10°C10°C10運輸速度運輸和熱補償性能結合在一起可直接作為一個恒量爐子性能好壞的指標。一般來講，我們在滿足生產正常產量的情況下，爐子的最高溫度設定與PCB板面實測溫度越接近，我們說這台爐子的熱補償性能好。SV值與PV值差值越小越好11對於PCB板來講，過快或過慢的速度會使元件經歷太長或太短的加熱時間，造成助焊劑的揮發和焊點吃錫性的變化，超過元件所允許的升溫速率也將會對元件造成一定程度的損傷。所以在爐子的運輸速度方面，在不同的客戶處，我們是在滿足標準曲線的前提下，在盡最大可能滿足客戶生產要求的前提下，調整出適當的運輸速度。

AB沾錫角超過90度,NG首先滿足標準曲線OK其次滿足元器件升溫速率OKOK12風速爐體熱風馬達的轉速快慢將直接改變單位面積內的熱風流速。在熱風回流焊中，風速的高低在某些PCB焊接中可以作為一個可調節的工藝因素，但是在目前的發展趨勢下，電子元器件的小型化，微型化在逐步得到廣泛的應用，較強的風速將會導致小型元件的位置偏移和掉落爐膛內部。從表面來看，風速的變化會影響爐子的熱傳導能力，但在實際的生產中，風機馬達和加熱器的失效才是減少爐膛內相對熱流量的主要因素。所以我們在某些程式上犧牲了風機速度的可調節性，但我們保證了生產中不出現掉件狀況。0402020113

助焊劑在回流焊接工藝中，助焊劑在高溫下揮發所產生的煙霧會有一部分殘留在爐膛內，過量的殘留物累積在爐膛內會堵塞風孔因而導致熱交換率的降低或降低冷卻器的熱交換率。堵塞風孔污染PCBA14另外它也會造成氣體的流動方式改變，而導致溫度的均勻性差，影響焊接的品質造成焊接不良；在製冷方面降低了PCB的冷卻速率，造成焊點的性質不良，影響焊點的機械性能，所以爐膛內部的清潔是爐子日常保養的一個重要環節。CRACK引發的品質不量15

冷焊或焊點暗淡在回流焊接工藝中，焊點光澤暗淡和錫膏未完全融現象的產生本質，原因是潤濕性差。當塗敷了焊膏的PCB通過高溫氣體對流的爐膛時，如果錫膏的峰值溫度不能達到或回流時間不足夠，助焊劑的活性將不能夠被釋放出來，，焊盤和元件引腳表面的氧化物和其它物質不能得到淨化，從而造成焊接時的潤濕不良。OKNGNG引發的潤濕不良16

較為嚴重的情況是由於設定的溫度不夠，PCB表面錫膏的焊接溫度不能達到錫膏內金屬焊料發生相變所必須達到的溫度，從而導致焊點處冷焊現象的產生。或者講由於溫度不夠，錫膏熔融時內部的一些殘留助焊劑得不到揮發，在經過冷卻時沉澱在焊點內部，造成焊點的光澤暗淡。另一方面，由於錫膏本身性質較差，即使其它的相關條件能夠達到曲線的要求，但是焊接後的焊點的機械性以及外觀不能達到焊接工藝的要求。引腳上錫不良,機械強度差17

冷卻在無鉛回流焊接工藝中，元件的升溫速率與降溫速率是兩個重要的技術指標。由於無鉛焊接的普及，製冷的重要性被日益受到重視。無鉛工藝中，由於無鉛焊錫的共相區過長，焊點表面易氧化，易產生裂痕；另一方面由於高溫狀態下的錫與PCB在冷卻時兩者的冷卻速率不一致，會造成焊盤與PCB板的剝離。而在強制製冷的環境下，使焊點快速脫離高溫區，就可以避免上述情況的出現。就目前一些客戶來看，所要求的冷卻速率為3-5℃/S。產生裂縫,強度變低18

焊料球指焊點或PCB上形成的球形顆粒。在生產工藝裡，如果PCB表面升溫速度過快，焊膏內部的液態物質由於急劇受熱，體積膨脹導致爆裂濺起錫膏，從而在PCB上產生錫珠。此故障需要重新調校各溫區參數設置，讓板面溫度緩慢上升，從而消除此現象。板面產生錫珠19

另一方面，由於錫膏必須冷藏才可保證其品質，所以當我們從冷櫃中拿出錫膏後，請在室溫下存放兩小時後再打開瓶蓋。可防止空氣中的水分結露溶於焊膏，導致焊膏在高溫下出現爆裂。如果焊料粉末或元件引腳、焊盤氧化較嚴重，在焊接時由於浸潤不夠，焊料得不到好的潤濕，則會在焊點表面堆積。焊點包錫20

元件立碑片狀貼片元件兩端受力不均衡，致使其中一端發生翹立，在生產中出現此情況的形成原因大致有以下幾點：

立碑211、印刷不良，錫膏印刷偏離：由於印刷時錫膏一端印在了焊盤上，一端卻發生了偏離，在升溫過程中電極兩端吸收不均勻，先熔化的一端的表面張力大過未熔的另一端，在這種情況下，未熔一端的電極將會豎立起來。坍塌與拖尾OKNGNGNG222、Chip元件兩端電極大小不對稱：這種情況的出現多半是設計錯誤或者是來料不當，可針對具體細節作出調整。

T

元件電極大小須一致233

元件升溫過快，兩端溫差過大：由於元件的大小，焊盤的大小各有差異，導致它們的升溫速率和熱容量是不一致的，如果讓它們在高溫下升溫速度過快，會導致兩端的溫差過大;在應力作用下使升溫速率慢的一端電極豎立起來。墓碑(側立)24

虛焊虛焊形成的本質是潤濕不良，在實際生產中形成原因大致有下面三個原因：1、

溫度低：由於設置溫度太低或其它原因造成溫區溫度過低，助焊劑的活性得不到釋放或錫膏的相變溫度沒有達到所造成的問題。低溫將導致潤濕不良OK252、焊盤或元件引腳污染：如果元器件引腳或PCB板面銅受到污染，則污染物在焊接區將會形成阻焊層，熔融的焊膏將不能對盤或元器件進行潤濕，這樣就會形成虛焊。元件引腳焊料污染物形成阻焊層263、錫膏不良：如果焊料成份本身不良（如焊料粉末氧化、焊劑還原性差等），在焊接時將不能對焊盤與元件引腳進行浸潤，達到潤濕效果。OKOKNG錫膏不良或溫度不當導致釺接不良(焊料在電極表面的形狀不良)274、開路：指的是焊點上焊料不足，焊縫上沒有形成電氣互聯。一般情況下產生這種情況是由於上工程中印刷不良所造成，爐子本身不會產生這種情況。

OKNG正視側視28

橋連相鄰導體之間焊料過多堆積形成的現象。其產生的原因大致有以下幾點：1、前工程印刷不良：