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1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者陈硕学号21221P13系部机电学院专业电子组装技术与设备（SMT题目回流焊接缺陷及解决措施指导教师郝秀云安博评阅教师毕业设计（论文）中文摘要（题目）：回流焊接缺陷及解决措施摘要：在电子产品生产中，SMT回流焊接工艺是一项十分重要的技术。随着电子装联的小型化、高密度化的发展，回流焊接的工艺方法出现了越来越多的不足。主要是回流焊接时出现的不良现象。要完成这高质量的产品需要较强的诊断和分析能力。本篇论文着重讨论回流焊接缺陷，从回流焊接工艺要求、定义、流程图以及相应的缺陷介绍，回流焊接的缺陷主要有：锡膏不完全融化、湿润不良、虚焊、空焊、冷焊、偏位、桥接、焊锡球、气
2、孔、元器件裂纹等诸多不良。最后，分析原因结合资料从中找到解决措施，有效的预防这些缺陷。希望在回流焊接方面能有所帮助。关键词：回流焊接焊接缺陷温度曲线毕业设计（论文）外文摘要Title:DefectsandSolutionMeasuresofReflowSolderingAbstract:Reflowsolderingisaveryimportanttechnology.Astimechange,appearmanyproblemsinreflowsoldering.Itisnecessaryhasthestrongabilityofdiagnosisandanalysistoproductgo
3、odsthatmeettherequirement.Thispaperfocusesonthereflowsolderingdefects,introducereflowsolderingprocesscontent、requirement、chartandreflowsolderingdefects,suchasbridge,solderbump,tombstoneandsoon.Analysisreasonandfindsolutions.Keywords:ReflowsolderingSolderingdefectsTemperatureprofile目录1引言12回流焊基本工艺12.1
4、回流焊工艺的定义及特点12.2回流焊工艺要求22.3回流焊工艺流程33回流焊接缺陷及解决措施43.1影响回流焊接质量因素43.2常见的焊接缺陷及预防政策5结论11致谢12参考文献121引言表面组装技术是目前电子组装行业里流行的一种技术，简称SMTSMT技术直接将储式元器件或是和表面组装的微型元器件贴、装、焊到PCB板或其它基板表面规定位置上的装联技术，无需对印制板钻插装孔，它是从厚、薄膜混合电路演变而来的。电子产品不断小型化的需要，出现了片状元器件，传统的焊接方法已不能适应需要。开始，回流焊接工艺应用到混合集成电路板组装，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SM
5、T技术日趋完善，多种贴片元件（SMC和贴装器件（SMD的出现，回流焊接工艺作为贴装技术的一部分也得到相应的发展，其应用广泛，电子产品领域几都已得到应用。根据产品的热传递效率和焊接的可靠性的不断提升，回流焊大致可分为五个发展阶段。第一代：热板传导回流焊设备：热传递效率最慢，5-30W/m2K（不同材质的加热效率不一样），有阴影效应。第二代：红外热辐射回流焊设备：热传递效率慢，5-30W/m2K（不同材质的红外辐射效率不一样），有阴影效应，元器件的颜色对吸热量有大的影响。第三代：热风回流焊设备：热传递效率比较高，10-50W/m2K,无阴影效应，颜色对吸热量没有影响。第四代：气相回流焊接系统：热传
6、递效率高，200-300W/m2K,无阴影效应，焊接过程需要上下运动，冷却效果差。第五代：真空蒸汽冷凝焊接（真空汽相焊）系统：密闭空间的无空洞焊接，热传递效率最高，300W-500W/m2。焊接过程保持静止无震动。冷却效果优秀，颜色对吸热量没有影响。总体来讲，回流焊炉正朝着高效、多功能和智能化方向发展。2回流焊基本工艺2.1回流焊工艺的定义及特点回流焊是将元器件焊接到PCE板材上，是对表面贴装器件的。英文是Reflow，通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。回流焊是靠热气流对焊点的作用,焊膏剂在一定的高温气流下进行
7、物理反应来达到焊接的效果。回流焊工艺的特点有:组装性能高：片式元器件比传统穿孔元器件所占面积和重量都大为减小。采用SMT技术可使电子产品的体积减小到60%重量减轻75%元器件的引脚间距在25mil50mil(0.63m叶1.27mm),目前已达至U20mil(0.5mm)。(1) 牢靠性高：由于元器件小而轻，片式元器件的牢靠性高，所以它的抗震能力强，自动化程度咼。贴装牢靠性咼，焊点不良率就会减小。所以现在90%勺电子产品都采用回流焊接技术。(2) 高频性好：由于片式元器件牢靠性高，传统元器件的引线或短引线大多由引脚代替，这样就会提高电路的高频性，降低寄生电感和寄生电感的影响。(3) 低成本:S
8、MT技术的日趋完善使PCB基板的使用面积不断减小，制造PCB基板的时间、材料以及人力就会减小，所以成本就会降低。(4) 自动化生产效率高：在原印制板面积的基础上扩大40%才能更好实现安装元器件要完全自动化。有了足够的贴装空间间隙，这样保证自动插件的插装头准确的将元器件安装到规定的位置，否则会碰坏元器件。而自动贴片机采用真空吸嘴的方法吸放元器件，真空吸嘴只有小于元器件的外形，才能提高安装密度。(5) 热冲击性小：相对于波峰焊，回流焊不需要将元器件直接放在熔融的焊料中，所以元器件受到的热冲击性就会减小，焊接质量就会有所提高。2.2回流焊的工艺要求回流焊炉温区数量最少有3个，最多有15甚至更多温区，
9、温区长度一般为40cm50cm,理想的回流焊至少有4个温区，即预热区、活性区、回流区和冷却区，前面3个加热区、最后一个冷却区，在温度曲线控制好的前提下，回流焊炉的温区越多，回流焊接的质量就会越好。如图1所示：对四个温区简要介绍：预热区：其目的是将环境温度提升到活性温度，使焊膏内的挥发性溶剂蒸发，降低对元器件的热冲击，升温的速度太快会出现桥接及锡球等现象。该区的长度占加热区的25%30% 活性区：也叫保温区，是指温度在焊膏熔点的区域温度，并使PCB在达到回流区之前各部分的温度均匀。在该区的助焊剂开始起作用，温度在130C170C。但是特定的产品会有所不同，这个区一般占加热通道的30%45% 回流
10、区：就是峰值区，温度一般为215C235C。这个区的作用是将PCB贴片焊接时的温度从活性温度提高达到规定的峰值温度。此时锡膏中的金属颗粒开始熔化，在液态表面张力的作用下形成焊点，温度过低使焊料的湿润性变差。反之，会导致焊点变暗、元器件受损等缺陷，影响焊接质量。时间图1回流焊接温度曲线 冷却区：PCB贴片装配的冷却区域，是合金焊点形成区域。PCB基板进入冷却区域，控制好焊点的冷却速度是很重要的。冷却的速率过快，元器件因热应力过大而受损，焊点会裂纹。反之会形成大晶粒，影响焊点光亮。温度不高于75C。2.3回流焊工艺流程回流焊接工艺流程不同于其它产品制造流程。其过程：焊接材料一选择焊接方法一选择焊接
11、规范参数一焊接操作者一检验报告一焊接工艺评定结果一找到解决措施。同时要注意一下几点：材料的不同决定回流焊温度曲线：根据回流焊原理，设置合理的温度曲线。否则不恰当的温度曲线会出现很多焊接不良，如焊膏不完全熔化、虚汗、立碑、焊锡球等焊接缺陷，产品的质量会受到影响，所以要定期做温度曲线的测试。焊接方向正确：要按照PCB设计时的方向，一般PCBS板上都有方向指示，根据指示放在轨道上，直到PCB基板出回流焊炉都是一个方向。基板传送过程中：PCB基板在传送轨道上放要轻轻地平稳，禁止传送带震动，机器出口处接板要特别注意，防止后出来的基板掉落先出来的基板碰坏元器件。检验报告：首块PCE要进行焊接质量进行检查，
12、焊接是否充分、有无锡膏不融化现象、焊点表面是否光滑、焊点形状是否符合标准，焊球和残留物的情况等缺陷。根据检验结果来调节温度曲线，在生产过程中要定时检验焊接质量。3回流焊接缺陷及解决措施3.1影响回流焊接质量因素（1）PCB基板的设计：回流焊接质量与PCB基板有直接、十分重要的关系。PCB基板设计的正确，贴装时有少许的偏移，由于锡膏熔化时有表面张力的存在，锡膏会自然的焊接在焊盘上。相反，即使贴装准确，回流焊也会出现偏位、桥接等不良现象。（2）锡膏：锡膏是表面组装元器件和电子电路互联是的焊料，主要成分是助焊剂和焊料粉。锡膏应该密封形态放在恒温、恒湿的环境下，温度为OC10C。温度过高，锡膏中的合金
13、粉会和焊剂其化学反应，锡膏的粘度和活性会降低，影响其性能；温度过低，焊剂中的树脂回产生结晶现象，使焊膏形态变坏。保管过程中更重要的是注意保持“恒温”这一问题，不能让锡膏存在的环境出现不同的温度变化，同样会使锡膏的性能产生变化，从而影响焊接质量。另外，使用时应提前将锡膏放在恒温下，待锡膏达到室温再打开。同时使用的时候要根据规定写下时间、使用人。注意：不能把锡膏置于热风器、空调等加速它的升温。开封后，搅拌锡膏使锡膏内的成分均匀，降低锡膏的粘度。再按印刷设定量加到印刷钢网上，在长时间的印刷情况下，因锡膏的溶剂挥发，会影响到印刷时的脱膜性能，因此对存放锡膏的容器不能重复使用（只能一次性使用）。印刷后网
14、板上所剩的锡膏，应用其它清洁的的容器装存保管，下次再使用时，应先检查所剩的锡膏里有无结块或凝固状况，如果过分干燥，应添加适量的的锡膏稀释剂后在使用。操作人员工作时，要避免锡膏与皮肤的直接接触。另外，印刷完的PCB基板应当天完成焊接。(3) 印刷质量：据数据统计，表面组装的质量问题中有70%是出在印刷质量上。印刷位置是否正确、锡膏量是否合适、印刷锡膏图形是否有粘连等都直接影响表面组装的焊接质量。影响印刷质量的因素主要有：模板质量、印刷参数、锡膏的使用环境、设备的精度方面等。(4) 贴装元器件：元器件正确、位置准确、压力合适是贴装质量的三要素。回流焊接出符合生产要求的产品，贴片机就得使用正确的元器
15、件，准确的贴装在PCB焊盘规定的位置，如果贴片机没有做到这些，产品就得返修，会造成工时、材料的浪费，甚至影响产品的可靠性。(5) 回流焊接设备质量：回流焊接与设备有着十分密切的关系，设备要达到以下几点条件： 温度控制精度应达到土C； 传送带横向温差土5C以下，否则很难达到焊接要求； 加热区的长度越长、数量越多，温度曲线就越容易控制和调整； 回流焊炉的保温性能好，其热效率就高，焊接质量就稳定；传送系统：传送轨道链条的平稳性影响焊接质量，轨道不平稳导致PCB基板偏位，打件就偏位。其次是链条的实效和耐热性能，因为链条使用一段时间会变形，尤其在回流焊炉内更容易变形，所以要对链条进行实效和耐热处理。这样
16、才能保证焊接质量。(6) 氮气保护系统：由于回流焊炉内温度过高，PCB基板会与空气中的氧气接触，会快速氧化。所以要对炉内的PCB基板进行氮气保护。(7) 安全与维护： 要时刻保持SMT车间的环境，设备要定期的保养与维护，确保设备能够正常工作； 当设备报警时，要及时与上级报告，找技术人员解除报警； 作业人员作业时，不能分心。按照规定操作；禁止携带火种；3.2常见的焊接缺陷及预防政策锡膏不完全融化定义：全部或局部焊点周围有未融化的残留锡膏，元器件的引脚未能与焊膏焊接好，如图2所示，原因有：没有按照规定保存锡膏、拿出锡膏没有等到室温就开封、开封后没有搅拌锡膏或者搅拌时间不够等原因导致锡膏质量存在问题、金属粉和助焊剂添加比例不当影响锡膏性能、没有回温或使用过期锡膏等都不能达到生产的
