《回流焊结构原理》课件

回流焊结构原理回流焊是一种常见的表面贴装技术,通过在加热和冷却过程中实现焊料熔化和固化,将电子器件可靠地连接在电路板上。本节将详细介绍回流焊的工作原理和结构特点。回流焊简介1定义回流焊是一种常见的表面贴装技术(SMT),通过加热使焊料熔化并形成可靠的焊点连接。2优势回流焊工艺自动化程度高,生产效率快,适合大批量生产,可实现电子元器件的精准放置和可靠焊接。3应用领域广泛应用于手机、电脑、家电、汽车电子等各类电子产品的制造。回流焊工艺流程1焊料上料自动将焊料精准定量输送到基板表面。2基板预热对基板进行温度预热,提高表面湿润性。3回流焊接在温度升降控制下,焊料熔化并与基板接合。4后续冷却控制冷却速度,确保焊点牢固可靠。回流焊工艺是通过控制温度曲线,使焊料在基板上熔化并与基板接合的一种表面贴装工艺。这个过程包括焊料上料、基板预热、回流焊接以及后续冷却等步骤。每个步骤都需要精细的温度控制,确保焊点质量。回流焊设备组成加热区域回流焊设备的主要部分是加热区域,用于将PCB板和焊料加热至熔化温度。这包括预热段和峰值段。运输系统PCB板通过输送带或传送机在回流焊设备内部移动,确保板材在各个加热区域的合适停留时间。气氛控制回流焊设备会通入惰性气体如氮气,保护焊点免受氧化,确保焊接质量。温度测量设备内部配有多个温度传感器,实时监测各区域的温度,确保工艺参数得到有效控制。烘烤段温度升高在烘烤段,PCB和零件被快速加热至预设温度,以去除残余湿气并预先热化待焊区域。温度控制通过精准的温度传感器和加热控制装置,确保温度曲线符合预定的回流焊工艺要求。气氛保护在烘烤段内部,通常会注入惰性气体如氮气,为焊点提供氧化防护环境。预热段1温度渐升在这个阶段,PCB板和焊料会缓慢升温到预热温度,为后续的高温烘焙做好充分准备。2焊点附着预热能使焊料更好地附着在PCB表面,增加焊点的牢固性。3应力释放合理的预热温度和时长可以有效释放PCB板和元器件之间的热应力,提高可靠性。流动段1温度维持保持焊区温度在最佳范围内2气流调控控制气流速度和方向3时间控制确保焊料在流动段停留足够时间流动段是回流焊工艺的关键环节,需要精细控制温度、气流和时间,确保焊料在最佳状态下流动,形成良好的润湿和焊接。通过优化流动段工艺参数,可以保证焊点质量,提高生产效率。峰值段1最高温度焊点达到最高温度2短暂保温保持焊点在最高温度下一段时间3焊料快速熔融确保焊料完全熔化并润湿焊点回流焊的峰值段是整个工艺流程中最关键的阶段。在这个阶段,焊点温度迅速上升到最高温度,焊料快速熔融并润湿焊点。此时,必须确保焊点温度控制在合适的范围内,以避免焊点过热或冷却不足。这个阶段的时间和温度控制是保证焊点质量的关键所在。冷却段1控制冷却速度在冷却段,通过精细调节冷却风扇和冷却水的流速,可以控制焊料的冷却速度,避免出现焊点开裂或错位等缺陷。2温度监测至关重要在整个冷却过程中,需要实时监测焊点温度,确保温度曲线符合工艺要求,保证焊点质量。3设备材质选择关键冷却段使用的材料需要具有良好的抗热性和机械强度,确保设备能稳定运行并提供均匀的冷却效果。回流焊工艺参数调整温度控制精确控制各段温度是保证焊接质量的关键,需要根据具体情况调整预热、峰值和冷却温度。穿孔参数合理设置穿孔时间和气压,可以有效防止焊料穿孔或溢出,确保焊点牢固可靠。焊料供给精准控制焊料的供给量和流动性,可以避免焊料过多或不足的问题,保证焊点外观整洁美观。温度曲线分析温度曲线是反映回流焊工艺过程中温度变化的关键指标。通过分析温度曲线可以了解焊料在加热、熔融、凝固过程中的温度变化规律,并进一步优化工艺参数以获得理想的焊接质量。温度曲线可以反映出各工艺段的温度波动情况,帮助工程师及时发现并解决可能出现的问题,确保生产过程的稳定性和焊接质量。预热温度预热温度是回流焊工艺中的关键参数。预热阶段的目的是逐步提升电子元器件和基板的温度,为后续的回流焊接做好充分准备。预热温度范围100-180°C预热时间1-5分钟预热温升速率1-5°C/秒峰值温度250°C峰值温度在回流焊工艺中,需要达到一定的峰值温度以确保焊点质量。280°C最高温度不同焊料有不同的熔点,一般要达到焊料熔点以上20-50°C的温度。5秒峰值保持时间为确保焊料充分熔化并实现良好的润湿,需要在峰值温度保持一定时间。冷却速度冷却速度是回流焊工艺中的关键参数之一。适当的冷却速度可以确保焊料在标准时间内凝固，并防止焊点出现裂纹或开裂。通常情况下,最佳冷却速度为3°C/秒,既可以确保焊料完全凝固,又避免了焊点出现开裂等缺陷。回流焊焊料选择焊料组成焊料主要由锡、铅等金属组成，可添加少量铜、银等元素改善性能。焊料熔点焊料选择需考虑电路板材料的耐热性，确保焊料熔点低于电路板最高工作温度。焊料流动性焊料应具有良好的流动性能，便于覆盖焊盘并形成均匀的焊点。焊料组成金属成分焊料主要由锡、铅等金属组成,决定了焊料的熔点和流动性。助焊剂助焊剂可以清洁焊料表面,提高润湿性,减少氧化反应。衬底涂层焊料表面通常涂有一层防氧化涂层,以提高焊接性能和焊点外观。焊料熔点焊料类型熔点范围锡基焊料183-239°C铅基焊料183-315°C铟基焊料156-157°C焊料的熔点决定了回流焊的温度曲线。不同材质的焊料有不同的熔点范围，需要根据工艺和材料选择合适的焊料。一般而言，焊料熔点应低于基材和元器件的承受温度。焊料流动性焊料的流动性是焊接质量的关键因素之一。良好的焊料流动性可确保焊点完整覆盖、无孔洞、无搭桥等缺陷。焊料流动性受焊料成分、粒子尺寸分布、助焊剂含量等多重因素影响。通过调整这些参数可优化焊料的流动性,确保焊点质量。如图所示,不同焊料组分对流动性有不同影响,需要进行实际测试并调整配方,以确保焊料具有理想的流动特性。回流焊工艺质量控制外观检查仔细检查焊点外观,确保焊料覆盖均匀,无气孔、裂纹和飞溅等缺陷。强度测试对焊点进行拉力、剪切、扭转等机械性能测试,以确保焊点满足设计要求。可靠性分析模拟实际使用环境,开展温度循环、湿度、振动等测试,评估焊点可靠性。焊点外观检查目测检查以目检的方式仔细观察焊点的外观,检查是否存在焊料搭桥、焊料溅射、焊点缺陷等问题。放大检查对重点部位进行放大检查,以发现肉眼无法察觉的细微缺陷。利用放大镜或者显微镜进行详细观察。图像分析采用图像检测技术,利用专业软件对焊点图像进行分析,自动检测缺陷并给出评估结果。测量分析利用测量工具如游标卡尺、三坐标测量机等,对焊点尺寸和形状进行精确测量分析。焊点强度测试焊点强度测试通过专业的焊点强度试验设备,可以对焊点的抗拉强度、剪切强度等进行准确测量,确保焊接质量达到要求。拉伸强度测试拉伸强度测试可以模拟焊点在实际使用过程中受到的拉力负荷,确保焊点具备足够的抗拉能力。剪切强度测试剪切强度测试评估焊点在剪切力作用下的承载能力,确保焊点结构的稳定性和可靠性。焊点可靠性分析焊点强度检查焊点是否能承受预期的机械应力和震动负荷。防腐蚀性确保焊点能抵御化学腐蚀和环境因素。热稳定性评估焊点在高温环境下的性能和耐久性。老化特性分析焊点长期使用后的性能衰减情况。回流焊故障分析与预防1焊料搭桥焊料在回流焊过程中可能形成相邻焊盘之间的电导性连接,导致焊料搭桥现象。这可能会引起短路和设备故障。2焊料溅射高温会使焊料发生溅射,散落在周围区域,可能造成焊点质量下降和设备污染。3焊点冲击快速冷却可能会导致焊点硬化变脆,降低焊点强度,使其更易遭受外部冲击而破坏。焊料搭桥焊料搭桥焊料搭桥是一种常见的焊接质量问题,发生在焊点附近,焊料沿着两个焊盘之间的距离形成一座桥状结构。这可能是由于焊料量过多、焊盘间距过大或焊接温度不合适导致的。产生原因焊料搭桥的主要原因包括焊料量过多、焊盘间距过大、焊接温度不适当等因素。这些问题会导致焊料无法完全润湿并形成稳定的焊点。预防措施控制焊料用量,保证适当的焊料量缩小焊盘间距,减小焊料流动距离调整焊接温度曲线,确保焊料完全润湿并形成良好焊点焊料溅射焊料溅射原因焊料溅射通常是由于温度过高或气流不稳造成的,会影响焊接质量。预防措施调整焊接温度、改善气流稳定性、使用表面张力更大的焊料等都可以降低焊料溅射。质量控制通过仔细检查焊点外观和测试焊点强度,可及时发现并解决焊料溅射问题。焊点冲击过度冷冻太快的冷却速度会导致焊点变脆,降低其抗冲击能力。需要控制冷却阶段的温度降低速率。焊料选型不当使用不适合的焊料类型会影响焊点的韧性,增加其受冲击损坏的风险。需要根据实际需求选