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1、回流焊接工艺回流焊接是表面贴装技术（SMT）特有的重要工艺，焊接工艺质量的优劣不仅影响正常生产，也影响最终的质量和可靠性。在使用表面贴装元件的印刷电路板(PCB)装配中，要得到优质的焊点，一条优化的回流温度曲线是最重要的因素之一。温度曲线是施加于电路装配上的温度对时间的函数，当在笛卡尔平面作图时，回流过程中在任何给定的时间上，代表 PCB 上一个特定点上的温度形成一条曲线。几个参数影响曲线的形状，其中最关键的是传送带速度和每个温区的温度设定。链速决定基板暴露在每个温区所设定的温度下的持续时间，增加持续时间可以允许更多时间使电路装配接近该温区的温度设定。每个温区所花的持续时间总和决定总共的处理时
2、间。每个区的温度设定影响 PCB 的温度上升速度。增加温区的设定温度允许基板更快地达到给定温度。因此，必须作出一个较好的图形来决定 PCB 的温度曲线，理想的温度曲线由基本的四个区组成，前面三个区加热、最后一个区冷却。回流炉的温区越多，越能使温度曲线的轮廓达到更准确和接近设定。大多数锡膏都能用四个基本温区成功回流。在回流焊接过程中，锡膏需经过溶剂挥发；焊剂清除焊件表面的氧化物；锡膏的熔融、再流动以及锡膏的冷却、凝固。以下就对温度曲线图及四个区进行介绍： 1 / 81Peak: 熔点 220以上冷却区回流区温度曲线图 profile210220180保温区预热区150温度 25020015010
3、0降 温 速 度 2102204/S 以下/1020S150180/60120S升温速度 0.30.5 /S升温速度 13/S50时间 S250S200S150S100S50S预热区：也叫斜坡区。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，溶剂挥发。较温和，对元器件的热冲击尽可能小，在这个区，尽量将升温速度控制在 25/S，较理想的升温速度为13 /S，时间控制在 6090S 之间。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，使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。
4、而温度上升太慢，锡膏会感温过度，没有足够的时间使 PCB 达到活性温度。锡炉的预热区一般占整个加热通道长度的 2533%。保温区：也称活性区、有时叫做干燥或浸润区。目的：保证在达到回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。在这个阶段助焊剂开始挥发，这个区一般占加热通道的 3350%。有两个功用：第一是将 PCB 在相当稳定的温度下感温，允许不同质量的元件在温度上同质，减少它们的相当温差；第二个功能是允许助焊剂活性化，挥发性的物质从锡膏中挥发。一般温度范围在 150180，时间范围在 60120S，升温速度控制在 0.30.5 /S。如果活性区的
5、温度设定太高，助焊剂没有足够的时间活性化，温度曲线的斜率是一个向上递增的斜率。虽然有的锡膏制造商允许活性化期间一些温度的增加，但是理想的曲线要求相当平稳的温度，这样使得 PCB 的温度在活性区开始和结束时间是相等的。回流区：有时叫做峰值区或最后升温区。目的：锡膏中的焊料使合金属粉开始熔化，再次呈流动状态，替代液态焊剂润湿焊盘和元器件，这种润湿作用导致焊料进一步扩展，对大多数焊料润湿时间为6090 秒。这个区的作用是将 PCB 装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度。活性温度总是比合金的熔点温度低一点，而峰值温度总是在熔点上。再流焊的温度要高于锡膏的熔点温度，一般要超过熔点温度 20 度才能
6、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。（有铅锡的熔点 183，无铅锡熔点 216220）其中温度在 210220范围内的时间控制相当关键，一般控制在1020S 为最佳。这个区的温度设定太高会使其温升斜率超过每秒25，或达到回流峰值温度比推荐的高。这种情况可能引起 PCB 的弯曲变形、脱层、烧损或烤黄，并损害元件的完整性，特别是一些耐热温度较低的元件。 冷却区：这一阶段锡膏开始凝固。元件被固定在 PCB 上，同样 的是降温的速度也不能够快，一般控制在 4以下，较理想的降温速度为 3。由于过快的降温速度会造成 PCB 产生冷变形，会影响焊点的表面质量。以下就对由于回流温度曲
7、线设定不合适而造成不良分析： 1. 锡粒问题: 回流焊接中出的锡粒，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，锡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，锡膏熔化变成液体，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，形成锡粒。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。 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。锡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，锡膏就不会被回流。预热区温度上升速度过快，达到平顶温度的
8、时间过短，使锡膏内部的水份、溶剂未完全挥发出来，到达回流焊温区时，引起水份、溶剂沸腾，溅出焊锡粒。实践证明， 将预热区温度的上升速度控制在 14C/s 是较理想的。 b) 如果在贴片至回流焊的时间过长，则因锡膏中焊料粒子的氧化，焊剂变质、活性降低，会导致锡膏不回流，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。 .锡珠(Solder Balls)：(1)、丝印孔与焊盘不对位，印刷不精确，使锡膏弄脏PCB。2、锡膏 在氧化环境中暴露过多、吸空气中水份太多。3、加热不精确，太慢并不 均匀。4、加热速率太快并预热区间太长。5、锡膏干得太快。6、助焊剂活 性不够。7、太多
9、颗粒小的锡粉。8、回流过程中助焊剂挥发性不适当。 锡球的工艺认可标准是：当焊盘或印制导线的之间距离为0.13mm时，锡珠 直径不能超过0.13mm，或者在600mm平方范围内不能出现超过五个锡珠。 2.竖立问题（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， 锡膏熔化有先后所致。 如何减少元件两端受热不均匀： a) 有缺陷的元件排列方向设计。我们设想在回流炉中有一条横跨锡炉宽度的回流焊限线，一旦锡膏通过它就会立即熔化。片式矩形元件的一个端头先通过回流焊限线，锡膏先熔化，完全浸润元件的金属表面，具有液态表面张力
10、;而另一端未达到有铅与无铅的熔点的液相温度，锡膏未熔化，只有焊剂的粘接力，该力远小于回流焊接的表面张力，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回流焊限线，使两端焊盘上的锡膏同时熔化，形成均衡的液态表面张力，保持元件位置不变。 b) 在进行汽相焊接时 PCB 预热不充分（氮气回流） 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，释放出热量而熔化锡膏。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，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 3216封装尺寸的片式元件浮起，从而产生竖立现象。我们
11、通过将被焊组件在烤箱内以 145 -150的温度预热 1-2 分钟，然后在汽相焊的平衡区内再预热 1 分钟左右，最后缓慢进入饱和蒸汽区焊接消除了竖立现象。 3.吹孔 BLOWHOLES 焊点中（SOLDER JOINT）所出现的孔洞，大者称为吹孔，小者叫做针孔，皆由膏体中的溶剂或水分快速氧化所致。对策；调整锡膏粘度。调整预热温度，以赶走过多的溶剂。提高锡膏中金属含量百分比。 4.锡桥(Bridging)：一般来说，造成锡桥的因素就是由于锡膏太稀，包括 锡膏内金属或固体含量低、摇溶性低、锡膏容易榨开，锡膏颗粒太大、助焊剂表面张力太小。焊 盘上太多锡膏，回流温度峰值太高等。 5.开路(Open)： 原因：1、锡膏量不够。2、元件引脚的共面性不够。3、锡湿不够(不够熔化、流动性不好)，锡膏太稀引起锡流失。4、引脚吸锡(象灯芯草一样)或附近有连线孔。引脚的共面性对密间距和超密间距引脚元件特别重要，一个解决方法是在焊盘上预先上锡。引脚吸锡可以通过放慢加热速度和底面加热多、上面加热少来防止。也可以用一种浸湿速度较慢、活性温度高的助焊剂或者用一种Sn/Pb不同比例的阻滞熔化的锡膏来减少引脚吸锡 （注：本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。请预览后才下载，期待您的好评与关注！）
