第四章第五节-再流焊技术

SMAIntroduceREFLOW(再流焊）一、再流焊的基本知识1、工作原理：利用外部热源加热，使焊料熔化而再次流动浸润，完成电路板的焊接。2、特点：元件不直接浸渍在熔融焊料中，受到的热冲击小。在前道工序中控制焊料的施加量，减少了虚焊桥接等焊接缺陷，焊接一致性好，可靠性高。能自动校正偏差，将元器件拉回到近似准确的位置（熔融焊料表面张力产生自定位效应）。焊料纯度容易保证。（和波峰焊比）工艺简单，返修工作量小SMAIntroduceREFLOW(再流焊）3、再流焊设备简介分类:属整体加热的再流焊设备有汽相、红外、红外热风、热板、热风等：属局部加热的再流焊设备有激光、聚焦红外、光束机等。

注：局部加热的再流焊设备主要是利用高能量进行瞬时微细焊接。由于把热量集中在焊接部位进行局部加热，对器件本身、PCB和相邻影响很小，故常使用于对热敏感性强的器件的焊接。因为此类设备造价较昂贵，焊接效率较低，但易形成高质量的焊点，故常用于军事和空间电子设备中的电路器件的焊接。

SMAIntroduceREFLOW(再流焊）汽相再流焊设备：主要有两种形式：批量式和连续式。批量式热冲击较大，过氟化物蒸气损失严重，推广应用困难。先进的连续式汽相再流焊设备包括了预热和强制对流冷却环节，有效克服了的批量式汽相再流焊设备的缺点，使汽相再流焊获得了新生。该类设备非常复杂，维修费用较高，目前市场并不多见。热板再流焊：是利用热板的热传导加热被焊件的一种方法，其特点是热冲击小，可快速冷却，设备价格低谦，体积小，适用于小型单面印制板的表面组装焊接及厚膜电路和金属基板的组装生产。由于不适合于大型基板的及双面印制板的再流焊接，从而在一定程度上影响了该类设备的推广使用。目前，市场上占较大份额的主要是以下三类再流焊设备：(1)红外再流焊：曾在80年代作为主导产品广泛应用于SMT领域。缺点是加热不均匀，对较大印制板其中心到边缘位置可产生很大的温度差异，同时易受器件位置分布的影响，不适用于要求较高的印制板的组装焊接。SMAIntroduceREFLOW(再流焊）(2)强制对流热风再流焊：强制对流热风再流焊是一种通过对流喷射管嘴或者耐热风机来迫使气流循环，从而实现被焊件加热的焊接方法。该类设备自90年代开始兴起，由于采用此种加热方式，印制板和元器件的温度接近给定的加热温区的气体温度，完全克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，目前应用较广。在强制对流热风再流焊设备中，循环气体的对流速度至关重要。为确保循环气体作用于印制板的任一区域，气流必须具有足够快的速度。这在一定程度上易造成薄型印制板的抖动和元器件的移位。此外，采用此种加热方式就热交换方式而言，效率较差，耗电较多。(3)红外热风再流焊：这是一种将热风对流和远红外加热组合在一起的加热方式。采用此种方式，有效结合了红外再流焊和强制对流热风再流焊两者的长处，是目前较为理想的加热方式。该类设备自90年代中期开始出现，由于它充分利用了红外线辐射穿透力强的特点，热效率高，节电，同时它又有效的克服了红外再流焊的温差和遮蔽效应，弥补了热风再流焊对气体流速要求过快而造成的影响，因此市场前景非常广阔。SMAIntroduceREFLOWTemperatureTime(BGABottom)1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling回流焊过程中，焊膏需经过以下几个阶段:溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；焊膏的熔融、再流动以及焊料的冷却、凝固。

二、基本工艺：SMAIntroduceREFLOW工艺曲线：Temperature1-3℃/Sec200℃Peak225℃±5℃60-90Sec140-170℃

60-120Sec

PreheatDryoutReflowcooling预热区保温区冷却区再流焊区SMAIntroduceREFLOW工艺分区：（一）预热区

目的：使PCB和元器件预热，达到平衡，同时除去焊膏中的水份、溶剂，以防焊膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢，升温过快会造成对元器件的伤害（如会引起多层陶瓷电容器开裂）；同时还会造成焊料飞溅，在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。SMAIntroduceREFLOW目的：保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥，同时还起着焊剂活化的作用，清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒，根据焊料的性质有所差异。工艺分区：（二）保温区SMAIntroduceREFLOW目的：焊膏中的焊料开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用使焊料进一步扩展，大多数焊料润湿时间为60~90秒。再流焊的温度要高于焊膏的熔点温度，一般要超过熔点温度20度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区，即熔融区和再流区。（四）冷却区

焊料随温度的降低而凝固，使元器件与焊料形成良好的电接触，冷却速度要求同预热速度相同。（三）再流焊区工艺分区：SMAIntroduceREFLOW几种焊接缺陷及其解决措施回流焊中的锡球

回流焊接中出的锡球，常常藏于矩形片式元件两端之间的侧面或细距引脚之间。在元件贴装过程中，焊膏被置于片式元件的引脚与焊盘之间，随着印制板穿过回流焊炉，焊膏熔化变成液体，如果与焊盘和器件引脚等润湿不良，液态焊锡会因收缩而使焊缝填充不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊锡会从焊缝流出，形成锡球。因此，焊锡与焊盘和器件引脚润湿性差是导致锡球形成的根本原因。

SMAIntroduce原因分析与控制方法以下主要分析与相关工艺有关的原因及解决措施：

a)回流温度曲线设置不当。焊膏的回流是温度与时间的函数，如果未到达足够的温度或时间，焊膏就不会回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的时间过短，使焊膏内部的水分、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水分、溶剂沸腾，溅出焊锡球。实践证明，将预热区温度的上升速度控制在1～4°C/s是较理想的。

b)如果总在同一位置上出现焊球，就有必要检查金属模板设计结构。模板开口尺寸腐蚀精度达不到要求，对于焊盘大小偏大，以及表面材质较软（如铜模板），造成漏印焊膏的外形轮廓不清晰，互相桥连，这种情况多出现在对细间距器件的焊盘漏印时，回流焊后必然造成引脚间大量锡珠的产生。因此，应针对焊盘图形的不同形状和中心距，选择适宜的模板材料及模板制作工艺来保证焊膏印刷质量。

REFLOWSMAIntroducec)贴片至回流焊的时间过长，因焊膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致焊膏不回流，焊球则会产生。选用工作寿命长一些的焊膏（至少4小时），则会减轻这种影响。

d)另外，焊膏印错的印制板清洗不充分，使焊膏残留于印制板表面及通孔中。回流焊之前，被贴放的元器件重新对准、贴放，使漏印焊膏变形。这些也是造成焊球的原因。因此应加强操作者和工艺人员在生产过程的责任心，严格遵照工艺要求和操作规程行生产，加强工艺过程的质量控制。

REFLOWSMAIntroduceREFLOW立片问题（曼哈顿现象）矩形片式元件的一端焊接在焊盘上，而另一端则翘立，这种现象就称为曼哈顿现象。引起该种现象主要原因是元件两端受热不均匀，焊膏熔化有先后所致。

SMAIntroduceREFLOW如何造成元件两端热不均匀：a)有缺陷的元件排列方向设计。当片式矩形元件的一个端头先通过再流焊限线，焊膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力;而另一端未达到液相温度，焊膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于再流焊焊膏的表面张力，因而，使未熔化端的元件端头向上直立。因此，保持元件两端同时进入再流焊限线，使两端焊盘上的焊膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。

SMAIntroduce在进行汽相焊接时印制电路组件预热不充分。汽相焊是利用惰性液体蒸汽冷凝在元件引脚和PCB焊盘上时，释放出热量而熔化焊膏。汽相焊分平衡区和饱和蒸汽区，在饱和蒸汽区焊接温度高达217°C，在生产过程中我们发现，如果被焊组件预热不充分，经受一百多度的温差变化，汽相焊的汽化力容易将小于1206封装尺寸的片式元件浮起，从而产生立片现象。c)焊盘设计质量的影响。

若片式元件的一对焊盘大小不同或不对称，也会引起漏印的焊膏量不一致，小焊盘对温度响应快，其上的焊膏易熔化，大焊盘则相反，所以，当小焊盘上的焊膏熔化后，在焊膏表面张力作用下，将元件拉直竖起。焊盘的宽度或间隙过大，也都可能出现立片现象。严格按标准规范进行焊盘设计是解决该缺陷的先决条件。

REFLOWSMAIntroduceREFLOW细间距引脚桥接问题导致细间距元器件引脚桥接缺陷的主要因素有：

a)

漏印的焊膏成型不佳；

b)

印制板上有缺陷的细间距引线制作；

c)

不恰当的回流焊温度曲线设置等。因而，应从模板的制作、丝印工艺、回流焊工艺等关键工序的质量控制入手，尽可能避免桥接隐患。

SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW1.吹孔BLOWHOLES焊点中（SOLDERJOINT）所出现的孔洞，大的称为吹孔，小的叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。调整预热温度，以赶走过多的溶剂。调整锡膏粘度。提高锡膏中金属含量百分比。问题及原因对策2.空洞

VOIDS是指焊点中的氧体在硬化前未及时逸出所致，将使得焊点的强度不足，将衍生而致破裂。调整预热使尽量赶走锡膏中的氧体。增加锡膏的粘度。增加锡膏中金属含量百分比。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW问题及原因对策3.元件移位及偏斜MOVEMENTANDMISALIGNNENT造成元件焊后移位的原因可能有：锡膏印不准、厚度不均、零件放置不当、热传不均、焊垫或接脚的可焊性不良，助焊剂活性不足，情况较严重时甚至会形成立碑尤以轻的小零件为甚。改进零件的精确度。改进零件放置的精确度。调整预热及熔焊的参数。改进元件或板子的可焊性。增强锡膏中助焊剂的活性。SMAIntroduce回流焊接缺陷分析:REFLOW问题及原因对策4.缩锡DEWETTING零件脚或焊盘可焊性不佳。5.焊点灰暗DULLJINT可能有金属杂质污染或给锡成份不在共熔点，或冷却太慢，使得表面不亮。6.不沾锡NON-WETTING管脚或焊盘可焊性太差，或助焊剂活性不足，或热量不足所致。改进电路板及元件的可焊性。增强锡膏中助焊剂的活性。防止焊后装配板在冷却中发生震动。焊后加速板子的冷却率。提高熔焊温度。改进元件及板子的可焊性。增加助焊剂的活性。