热风回流焊接工艺和设备

..资料资料总体构造

PCB传送等五大主体局部。见图3：炉体分为上下两个密封箱体，中间为传送带。局部炉体的长短主要依据加4~101~2PCB却。每个温区的温度可编程设定，一般可设温度范围从室温到275〕，回流焊炉另一个重要的区分在于它是否具备进展充氮气焊接的长短和炉子的气体环境要求。..资料资料加热区构造加热区构造4。在上下加热区各有一个马后，从多孔板里吹出，打到PCB的，如VITRONICS，可从1000~3000RPM，而有的炉是厂家出厂时已固定的BTU3000RPM，导致温度回流曲线的减低。因此有必要定期检查和清洁叶轮。..资料资料图4温度掌握PID5。假设加热区的温度消灭特别，例如不加温，或加温缓慢，一般需要检查固〔一般使用多年的回流炉简洁消灭这个问题〕。假设消灭温度显示错误，一般是热偶线已损坏。冷却区构造PCB热交换器。冷却风扇把热气吹到循环水换热器后，经降温的气体再打到PCB6。由于在冷却系统中，助焊剂〔Flux〕简洁分散，因此必需定期检查和清洁助却变差，导致产品的焊接质量下降。过热焊接的PCB降。虽然不同厂家的回流炉的冷却区的构造不尽一样,但根本的原理是一样上面装有冷却系统，而双面冷却在传送带上下两面都有冷却系统。图7.17.2BTU般来讲，用单面的冷却就可以满足一般电子产品的冷却需要。图7.1图7.2气体掌握气体掌握包括两个方面，一个是回流焊接需要气体的参加和炉内废气的排放。气体注入分为两种一种是氮气〔N2〕，另一种是压缩空气。氮气炉一般区内氧气含量。一般好的炉内的氧含量能低于50PPM[6] 当不需要使用氮气〔包括助焊剂的挥发〕应不断地排出炉外以维护炉内的正常气体环境和保护操作工的安康。炉体的排气管应与整个工厂的排气装置相连。传送带构造8。通过掌握传送带的驱动马达的转速来掌握带速。除了带速的稳定性外，传送带的机械运动的平稳性也很重要。由于在回流焊正在溶化过程时，传送带的振动都会带来焊接缺陷，如元件偏位，焊接虚配有不连续电源〔UPS〕，它可以在整个炉子电源意外中断时，维持传送带运5~10PCB回流焊接的过程回流焊的根本原理比较简洁，它首先对PCB〔SMD〕焊盘印刷锡膏，然后通过自动贴片机把SMD贴放到预先印制好锡膏的焊盘上。最终，通过回流焊接炉，在回流焊炉中渐渐加热，把锡膏溶化，称为回流〔Reflow〕，接着，把PCB板冷却，焊锡凝固，把元件和焊盘结实地焊接到一起〔9〕。在回流焊中，焊盘和元件管脚都不溶化。这是回流焊〔ReflowSoldering〕与金属融焊〔Welding〕的不同。件〔主要成分是铜原子〕的接触界面原子相互集中，形成金属间化合物〔IMC〕，首先形成的CuSn，称n-phase，它是形成焊接力的关键连接层，只有形成了n-phase，才表示有真正的牢靠焊6 5接。随着时间的推移，在n-phaseCuSn，称为∈-phase，它将减弱焊接力3量和减低长期牢靠性。在焊点剖面的金相图中，可以清楚地看到这个构造。〔见图10〕..资料资料10电子扫描显微镜〔SEM〕显示的Cu-SnIMC性带来的影响[4][10]。料的管脚一般在管脚镀层和金属之间加有镀镍层作为阻断层防止金属集中。这个镍镀层还用来阻挡与焊锡不行焊或不相容的金属与焊锡层的接触[5]。另一个有关镀层的问题是关于镀金层的问题，有文章[5]指出假设焊点中金的成分到达3~4%以上，焊点有潜在的脆性增大的危急。回流焊温度曲线要得到好的回流焊接效果必需有一个好的回流温度曲线〔Profile〕。那么什么是一个好的回流曲线PCB焊点不仅具有良好的外观品质而且有良好的内在品质的温度曲线。回流炉的参数设定Recipe。Recipe一般包括炉子每区的温度设定，传送带带速设定，以及是使用空气还是氮气。下表是BTU炉的一个Recipe的设定。温度设定：〔单位：℃〕1T2T3T4T5T6T7T1901701501501752352551B2B3B4B5B6B7B190170150150175235255带速设定：〔单位：cm/分〕传送带带速传送带带速75气体设定：氮气氮气空气OffOn1T~7T，1B~7B75cm/分，焊接环境使用空气，不使用氮气。，PCB点等。下面分别争论。锡膏特性与回流曲线的重要关系锡膏特性打算回流曲线的根本特性。不同的锡膏由于助焊剂〔Flux〕有不同的化学组分，因此它的化学用户可在此根底上依据自己的产品特性优化。图11是一个典型的Sn63/Pb37锡膏的温度回流曲线[6]〔P3-7〕4个主要阶段：PCB150℃1-3℃/秒。称预热〔Preheat〕阶段；把整个板子渐渐加热到183〔SoakEquilibrium〕60-90秒。把板子加热到溶化区〔183〕，使锡膏溶化。称回流〔ReflowSpike〕阶段。在回流阶段板子215℃+/-1045-60秒为宜，最大不超过90秒。曲线由最高温度点下降的过程。称冷却〔Cooling〕阶段。一般要求冷却的斜率为2-4℃/秒。图11典型的回流焊接温度曲改善剂，和溶剂。溶剂的作用主要作为松香的载体和保证锡膏的贮存时间。预热阶段需把过多的溶剂挥发掉，但是肯定要掌握升温斜率，太高的升温速度会造成元件的热应力冲击，损伤元件或减低元件性能和寿命，后者带来的危害更大，由于产品已流到了客户手里。另一个缘由是太高的升温速度会造成锡膏的塌陷，引起短路的危急，尤其对助焊剂含量较高〔达10%〕的锡膏[5]。均热阶段的设定主要应参考焊锡膏供给商的建议和PCB个是使整个PCB〔175℃左右〕，均热的目的是为了削减进入回流区的热应力冲焊剂开头发生活性反响，增大焊件外表润湿性能〔及外表能〕，使得溶化的焊锡能够很好地润湿焊件表程和防止焊接外表的再氧化。尤其是目前使用低残留，免清洗〔no-clean〕的焊锡膏技术越来越多的状况下，焊膏的活性不是很强，且回流焊接的也多为空气回流焊，更应留意不能在均热阶段把助焊剂消耗光。回流阶段，温度连续上升越过回流线〔183℃〕，锡膏溶化并发生润湿反响，开头生成金属间化合物层。到达最高温度〔215〕，然后开头降温，落到回流线以下，焊锡凝固。回流区同样应考虑温度的上升和下降斜率不能使元件受到热冲击。回流区的最高温度是由PCB30-60回流时间和较高温度，如回流时间大于90230度，会造成金属间化合物层增厚，影响焊点的长期牢靠性[4]。的，平滑的。而假设冷却效果不好，会产生很多问题诸如元件翘起，焊点发暗，焊点外表不光滑，以及会造成金属间化合物层增厚等问题。因此回流焊接必需供给良好的冷却曲线，既不能过慢造成冷却不良，又不能太快，造成元件的热冲击。PCB板的特性与回流曲线的关系回流曲线的设定，与要焊接的PCB测量回流曲线，来反映真实的回流焊接过程是格外重要的。常用的测量回流焊曲线的方法有三种：用回流炉本身配备的长热偶线〔一般常用的工业标准是K〕，热偶线的一端焊接到PCB口端拉回来。在测量的同时温度曲线就可显示到设备的显示器上。一般回流炉都带有多个K口，因此可连接多根热偶线，同时测量PCBPCB此可连接多根热偶线。记录器里存放的温度数据，只有在出炉后，才可输到电脑里分析或从打印机中输出。2温时，在存储温度数据的同时把数据用无线方式传到外面的承受器上，承受器与电脑相连。温焊锡丝，温度在300℃以上〔高于回流最高温度〕热偶线就不会在回流区脱落。焊点的位置一般为选取元件的焊脚和焊盘接触的地方。焊点不能太大，QFP的器件如BGAPCB板下钻孔，把热偶线穿到BGA12说明白QFP和BGA偶线焊接方法。热偶线的安装位置一般依据PCB..资料资料IC，BGA〔如金属屏蔽罩四周，散热器四周元件〕肯定要放置。还有就是你认为要争论的焊接出了问题的元件。回流炉设备的特点与回流曲线的关系和长短不同，气流的大小不同，炉温的容量不同，对回流曲线都会造成影响。设备对回流曲线的影响可归纳为下面几点：加热区数目的因素。对加热区多的回流炉〔8个加热区〕，由于每一个炉区都能单独设定炉温，因此调整回流温度曲线比较简洁。对要求较简单的回流曲线同样可以做到。但短炉子〔4个加热区〕，由于它只有四个可调温区，要想得到简单的曲线比较难，但对于没有特别要求的SMT焊接，短炉子也能满足要求，而且价钱廉价。另1炉的1倍以上。当大批量生产线追求产能时，这一点是至关重要的。热风气流的因素。速和一样的温度设定下，风扇的转速越高，回流曲线的温度越高。当风扇马达消灭故障时，如停转，即使炉温显示正常，炉温的曲线测量也会比正常曲线低很多，假设故障马达在回流区，则PCBPCBVITRONICS，风扇的转速也是需要常常检查的参数之一。炉温的容量的因素。回流焊接有时会消灭这样的现象，当焊接一块小尺寸的PCB寸的PCB打算的，因此是炉子厂家设计时已经固定了的。用户在选择回流炉时必需考虑这个因素。热容量越大越好，固然炉子消耗的功率也越多。氮气回流焊与空气回流焊氮气回流焊的使用主要是为了增加焊接质量，使焊接发生在氧含量极少〔100PPM〕以下的环境下，可要是保证氮气气源的纯度，一般工业用氮气纯度可达5PPM，炉内氧含量主要跟炉子的密封设计的好坏有过对氧含量对焊接的影响。多数的回流焊接都在使用空气回流焊，只有个别的特别怕氧化的元件才考虑用氮气焊接。回流焊的常见缺陷和可能缘由IPCIPC-A-610，电子装联的承受标准[8]。其中包括了SMT回流焊常见的缺陷一般的缘由和建议解决措施可归纳为下表，可同时参考IPC-S-816[9]：冷焊Coldsolder焊点不亮solderBridging焊点锡缺乏Insufficientsolder

可能缘由1、回流曲线的回流时间太短。2、PCB大的地线层。1、Profile活性未充分作用。2、冷却不好。3、锡膏可能过期或贮存有问题。1、锡膏太高。2、钢网开孔太大。3、元件贴放偏位。4、被无意遇到或振动。1、锡膏太低。2、钢网开孔太小。3、钢网堵孔。

解决方法1、确认回流曲线的溶化时间2、加大温度，从测量Profile。1、增大回流区温度。2、检查冷却区温度曲线是否有变化。3、检查锡膏。1、检查锡膏高度，或降低钢网厚度。2、减小钢网开孔。3、检查贴片位置。4、查碰件或振动的缘由。1、检查锡膏高度。2、加大钢网开孔。3、清洁钢网。3、元件润湿性太强，把焊锡全部吸走。 3、检查元件可焊性。锡珠Solderball元件未上锡Non-wetting

1、回流曲线不好，发生溅锡。3、锡膏氧化外。5、焊盘设计问题。6、PCB1、元件可焊性差。2、元件或焊盘被污染。

间。2、换锡膏。3、换锡膏。4、缩小钢网开孔。5、修改焊盘设计。6、预先烘PCB1、检查元件可焊性。2、检查污染源。或De-wetting 3、元件镀层太薄，被焊锡吃光。。2、两边焊盘大小不全都。

3、更换元件。1、把元件贴正。2、该焊盘设计。元件翘起Tomestone

3、焊盘大小距离设计有问题。4、锡膏太高，增加两边的张力。元件两边焊锡不能同时熔化。6、元件本身两端润湿速率不全都。

3、该焊盘设计。4、减低锡膏。5Profile。6、更换元件。1、冷却不好。 1、检查Profile。元件或焊点裂 机损坏。Cracked 3、温度太高。Componet/Solder

2、检查贴片机。3Profile。焊点有空洞

4、元件吸潮。

4、预先烘元件。1Profile。Voids 2、锡膏本质不好，溶剂不能充分挥发。 2、更换锡膏。回流焊后的质量检验方法回流焊的焊接质量的方法目前常用的有目检法，自动光学检查法〔AOI〕，电测试法〔ICT〕，X-光检查法，以及超声波检测法。1〕目检法2〕自动光学检查法〔AOI〕BGA，DCA元件无法检查。3〕电测试法〔ICT〕艺性能，例如焊点光亮程度，焊点质量等无法检验。另外，随着电子产品装连越来越向微型化，高密度以BGA，CSP，ICT的测针方法受到越来越多的局限。4〕X-光检查法..资料资料自动化。可以检查几乎全部的工艺缺陷。通过X-Ray的透视特点，检查焊点的外形，和电脑库里标准BGA，DCA但对错件的状况不能判别。缺点价格目前相当昂贵。5〕超声波检测法QFP，BGAIC层等缺陷。它的缺点是要把PCB对于各种检查方法，既各有特色，又相互掩盖，它们的相互关系可用图13来说明。由图中可以看出，BGA，元件外观，及元件值的检验分别为XICT检测法特有的X-Ray检查不行见的元件焊点如BGA，DCA，插件过孔的焊锡状况，但假设不用ICT，元件值错无法检查；又例如，用ICT检查开路，短路等电性能，用X-Ray检查仪对外观破损的元件亦无法检验。因此，只有综合使用或依据产品具体状况来安排检查方法才能得到满足的检查结果。..资料资料回流焊设备的进展回流焊的演化始终是跟随电子装联技术的进展而变化的。从目前的电子装高科技领域更加显著。分别元件如阻容元件，从08050603，再到0402〔1.0mmX0.5mm)0302，0201、现在也有人尝试把小元件直接PCBIC芯片，半导体的集程度越来越高，从大规模集成电路〔VLSI〕，到超大规模集成电路〔ULSI〕。同时IC封装尺寸越来越小，管脚IC〔Pitch<0.5mm〕进展到极限时，又引入了BGA，Flip-Chip，CSP功能更强大的电子设备。因此，回流焊如何去适应这种变化便是将来回流焊工艺的要求。例如现在的加热方式是否能满足超小元件的焊接，热风吹力