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1、毕业设计论文作者 学号 系部 机电学院 专业 电子组装技术及设备 题目 回流炉温度曲线的设定及相关缺陷分析 指导教师 评阅教师 完成时间： 题目：回流炉温度曲线的设定及相关缺陷分析摘要：随着电子产业的飞速发展，高集成度、高可靠性已经成为行业的新潮流。在这种趋势的推动下，SMT在中国也得到了进一步的推广和发展。很多公司在生产和研发中已经大量的应用了SMT工艺和表面组装元器件。因此，焊接过程也就无法避免的大量的使用回流焊机。回流焊接是表面组装技术特有的重要工艺,焊接工艺质量的优劣不仅影响正常生产,也影响最终产品的质量和可靠性。因此对回流焊工艺进行深入研究,并据此开发合理的回流焊温度曲线,是保证表面
2、组装质量的重要环节。影响回流焊工艺的因素很多,也很复杂,需要工艺人员在生产中不断研究探讨。本文介绍了回流焊的分类，回流焊温度的设定参数，回流焊曲线中的四大阶段，回流焊中出现的缺陷和检验方法以及回流焊的发展方向。关键字：回流焊接 温度设定参数 缺陷分析Title：reflow ovens temperature profile setting and related defect analysisAbstract: with the rapid development of electronic industry, high level of integration, high reliabil
3、ity has become the industry trend. In this trend in China driven, SMT also got further promotion and development. Many companies already in production and r&d of the SMT process and application of surface mount components. Therefore, the welding process cannot be avoided a lot of use backflow welder
4、. Reflow soldering surface mount technology is an important technology, special welding quality fit and unfit quality not only affect the normal production, also influence the end product of quality and reliability. So the reflow process in-depth research, and accordingly development reasonable refl
5、ow temperature curve, is to guarantee the quality of surface mount important segment. The factors affect reflow soldering process, is also very complicated, many need continually during production process personnel study. This paper introduces the classification, reflow reflow temperature setting pa
6、rameters, reflow reflow soldered the four stages, the defects in and testing methods and the development direction of reflow soldering.Key word: reflow soldering temperature setting parameters defect analysis目录1 引言2 回流焊的分类3 回流炉的温度曲线设定3.1 锡膏特性与回流曲线的重要关系3.2 PCB板的特性与回流曲线的关系3.3 回流炉设备的特点与回流曲线的关系4 回流焊常见缺陷
7、及质量检测方法4.1 回流焊常见缺陷分析4.2 回流焊后的质量检验方法结论致谢参考文献1 引言由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。首先在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着SMT整个技术发展日趋完善，多种贴片元件（SMC）和贴装器件(SMD)的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用，而回流焊技术，围绕着设备的改进也经历以下发展阶段。回流焊接是表面组装技术(SMT) 特有的重要工艺,焊接工艺质量的优劣不仅
8、影响正常生产,也影响最终产品的质量和可靠性。因此对回流焊工艺进行深入研究,并据此开发合理的回流焊温度曲线,是保证表面组装质量的重要环节。2 回流焊的分类随着回流焊的一路发展而来，回流焊也被分为了好几类：（1） 热板传导回流焊 这类回流焊炉依靠传送带或推板下的热源加热，通过热传导的方式加热基板上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3）基板厚膜电路的单面组装，陶瓷基板上只有贴放在传送带上才能得到足够的热量，其结构简单，价格便宜。我国的一些厚膜电路厂在80年代初曾引进过此类设备。（2） 红外线辐射回流焊 此类回流焊炉也多为传送带式，但传送带仅起支托、传送基板的作用，其加热方式主要依红外线热源以辐射方式加热
9、，炉膛内的温度比前一种方式均匀，网孔较大，适于对双面组装的基板进行回流焊接加热。这类回流焊炉可以说是回流焊炉的基本型。在我国使用的很多，价格也比较便宜。（3） 红外加热风回流焊 这类回流焊炉是在IR炉的基础上加上热风使炉内温度更均匀，单纯使用红外辐射加热时，人们发现在同样的加热环境内，不同材料及颜色吸收热量是不同的，因而引起的温升也不同，例如IC等SMD的封装是黑色的酚醛或环氧，而引线是白色的金属，单纯加热时，引线的温度低于其黑色的SMD本体。加上热风后可使温度更均匀，而克服吸热差异及阴影不良情况，IR + Hot air的回流焊炉在国际上曾使用得很普遍。（4） 充氮回流焊 随着组装密度的提高
10、，精细间距（Fine pitch）组装技术的出现，产生了充氮回流焊工艺和设备，改善了回流焊的质量和成品率，已成为回流焊的发展方向。氮气回流焊有以下优点： 1) 防止减少氧化 2) 提高焊接润湿力，加快润湿速度 3) 减少锡球的产生，避免桥接，得到列好的焊接质量得到列好的焊接质量特别重要的是，可以使用更低活性助焊剂的锡膏，同时也能提高焊点的性能，减少基材的变色，但是它的缺点是成本明显的增加，这个增加的成本随氮气的用量而增加，当你需要炉内达到1000ppm含氧量与50ppm含氧量，对氮气的需求是有天壤之别的。现在的锡膏制造厂商都在致力于开发在较高含氧量的气氛中就能进行良好的焊接的免洗焊膏，这样就可
11、以减少氮气的消耗。 对于中回流焊中引入氮气，必须进行成本收益分析，它的收益包括产品的良率，品质的改善，返工或维修费的降低等等，完整无误的分析往往会揭示氮气引入并没有增加最终成本，相反，我们却能从中收益。 在目前所使用的大多数炉子都是强制热风循环型的，在这种炉子中控制氮气的消耗不是容易的事。有几种方法来减少氮气的消耗量，减少炉子进出口的开口面积，很重要的一点就是要用隔板，卷帘或类似的装置来阻挡没有用到的那部分进出口的空间，另外一种方式是利用热的氮气层比空气轻且不易混合的原理，在设计炉的时候就使得加热腔比进出口都高，这样加热腔内形成自然氮气层，减少了氮气的补偿量并维护在要求的纯度上。（5） 双面回
12、流焊 双面PCB已经相当普及，并在逐渐变得复那时起来，它得以如此普及，主要原因是它给设计者提供了极为良好的弹性空间，从而设计出更为小巧，紧凑的低成本的产品。到今天为止，双面板一般都有通过回流焊接上面（元件面），然后通过波峰焊来焊接下面（引脚面）。目前的一个趋势倾向于双面回流焊，但是这个工艺制程仍存在一些问题。大板的底部元件可能会在第二次回流焊过程中掉落，或者底部焊接点的部分熔融而造成焊点的可靠性问题。 已经发现有几种方法来实现双面回流焊：一种是用胶来粘住第一面元件，那当它被翻过来第二次进入回流焊时元件就会固定在位置上而不会掉落，这个方法很常用，但是需要额外的设备和操作步骤，也就增加了成本。第二
13、种是应用不同熔点的焊锡合金，在做第一面是用较高熔点的合金而在 做第二面时用低熔点的合金，这种方法的问题是低熔点合金选择可能受到最终产品的工作温度的限制，而高熔点的合金则势必要提高回流焊的温度，那就可能会对元件与PCB本身造成损伤。对于大多数元件，熔接点熔锡表面张力足够抓住底部元件话形成高可靠性的焊点，元件重量与引脚面积之比是用来衡量是否能进行这种成功焊接一个标准，通常在设计时会使用30g/in2这个标准，第三种是在炉子低部吹冷风的方法，这样可以维持PCB底部焊点温度在第二次回流焊中低于熔点。但是潜在的问题是由于上下面温差的产生，造成内应力产生，需要用有效的手段和过程来消除应力，提高可靠性。 以
14、上这些制程问题都不是很简单的。但是它们正在被成功解决之中。勿容置疑，在未来的几年，双面板会断续在数量上和复杂性性上有很大发展。（6） 通孔回流焊 通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。一个最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触，同时，就算引脚和焊盘都能接触上，它所提供的机械强度也往往是不够大的，很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。 尽管通孔回流焊可发取得偿还好处，但是在实际应用中仍有几个缺点，锡
15、膏量大，这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度，需要一个有效的助焊剂残留清除装置。另外一点是许多连接器并 没有设计成可以承受回流焊的温度，早期基于直接红外加热的炉子已不能适用，这种炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流炉子，才有可能实现通孔回流，并且也得到实践证明，剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进，通孔回流焊也会越来越多被应用。 影响回流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，将从多个方面来进行探讨。3 回流炉的温度曲线设定温度曲线是指SMA通过回流炉时，SMA上某一点的温
