講課稿-再流焊工藝

1、 再流焊工藝技術(shù)根底知識(shí) 及其錫膏的運(yùn)用 reflow soldering.一、再流焊技術(shù)概述 再流焊是外表組裝技術(shù)的關(guān)鍵中心技術(shù)之一，再流焊又被稱為：“回流焊或“重熔群焊，它是順應(yīng)SMT而研制的一種新型的焊接方法，它適用于焊接全外表安裝組件。焊接是SMT中最主要的工藝技術(shù)，焊接質(zhì)量是SMA可靠性的關(guān)鍵，它直接影響電子配備的性能可靠性和經(jīng)濟(jì)利益，而焊接質(zhì)量取決于所用的的焊接方法、焊接資料、焊接工藝技術(shù)和焊接設(shè)備。 SMT中采用的焊接技術(shù)主要有波峰焊和再流焊。普通情況下，波峰焊用于混合組裝方式，再流焊用于全變面組裝方式。 波峰焊與再流焊之間的根本區(qū)別在于熱源與焊料供應(yīng)方式不同。再流焊工藝概述.

2、在外表貼裝的銜接資料是焊料膏又稱為錫膏，經(jīng)過印刷或者滴注等方法將錫膏涂敷在PCB的焊盤銜接盤上，再用公用設(shè)備 貼片機(jī)在上面放置SMD，然后加熱使得焊膏熔化，再次流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)銜接。所以顧名思義叫：“回流焊又稱為“回流焊。 當(dāng)在PCB上貼裝好元器件后，將它經(jīng)過自動(dòng)傳動(dòng)運(yùn)輸安裝，經(jīng)過回流焊爐內(nèi)而進(jìn)展加熱。 普通運(yùn)用的回流焊爐，多采用紅外輻射加熱和強(qiáng)迫熱風(fēng)對(duì)流加熱兩種并用的加熱方式。較先進(jìn)的回流焊爐的加熱箱部分，普通分為6個(gè)以上的單獨(dú)控溫室，這有利于回流焊溫度曲線的再現(xiàn)性。，完成焊接加工。.再流焊過程. 再流焊是外表組裝技術(shù)的關(guān)鍵中心技術(shù)之一，再流焊又被稱為：“回流焊或“重熔群焊，它是順應(yīng)SMT而研

3、制的一種新型的焊接方法，它適用于焊接全外表安裝組件。再流焊設(shè)備.再流焊技術(shù)的特點(diǎn)及技術(shù)演化元器件遭到的熱沖擊小，但有時(shí)會(huì)給器件較大的熱應(yīng)力。僅在需求部位施放焊膏，能控制焊膏施放量，能防止橋接等缺陷的產(chǎn)生。熔融焊料的外表張力可以校正元器件的貼放位置的微小偏向?？梢圆捎貌糠旨訜釤嵩?，從而在同一基板上，采用不同焊接工藝進(jìn)展焊接。焊料中普通不會(huì)混入不純物。運(yùn)用焊膏時(shí)，能正確的堅(jiān)持焊料的組成。.熱傳導(dǎo)方式傳導(dǎo)熱板、熱絲再流焊、氣相再流對(duì)流熱風(fēng)、熱氣流再流焊輻射激光、紅外、光束再流焊 實(shí)踐情況下，一切傳導(dǎo)方式都以不同的比例同時(shí)存在 ！.第一代：熱板式再流焊爐它是利用熱板的傳導(dǎo)熱來加熱的再流焊，是最早運(yùn)用的

4、再流焊方法。.第二代：紅外再流焊爐普通采用隧道加熱爐，熱源以紅外線輻射為主，適用于流水線大批量消費(fèi)。紅外線有遠(yuǎn)紅外線和近紅外線兩種，前者多用于預(yù)熱，后者多用于再流加熱。.第三代：紅外+熱風(fēng)再流焊爐對(duì)流傳熱的原理：是熱能依托媒介的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生傳送，在紅外熱風(fēng)再流焊爐中，媒介是空氣或氮?dú)?，?duì)流傳熱的快慢取決于熱風(fēng)的的速度。通常風(fēng)速控制在1.01.8m/s的范圍之內(nèi)。熱風(fēng)傳熱能起到熱的平衡作用。在紅外熱風(fēng)再流焊爐中，熱量的傳送是以輻射導(dǎo)熱為主。.再流焊溫度曲線與溫度區(qū) 再流焊與波峰焊不同的是焊接時(shí)的助焊劑與焊料焊膏已預(yù)先涂敷在焊接部位,而再流焊設(shè)備只是向SMA提供一個(gè)加溫的通道。 所以再流焊過程中需求

5、控制的參數(shù)只需一個(gè)，就是SMA外表溫度隨時(shí)間的變化，通常用一條“溫度曲線來表示橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為SMA的外表溫度。 . 從焊點(diǎn)構(gòu)成機(jī)理來看它是經(jīng)過三個(gè)過程：預(yù)熱、焊接、冷卻，這三個(gè)過程有著不同的溫度要求，所以我們可將焊接全過程分為三個(gè)溫區(qū)：預(yù)熱區(qū)、再流區(qū)和冷卻區(qū)。.焊接時(shí)PCB板面溫度要高于焊料熔化溫度約30 40。溫度不正確會(huì)導(dǎo)致元件焊接質(zhì)量差，甚至?xí)p毀元件。. 升溫區(qū) 通常指由室溫升到150 左右的區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域里，SMA平穩(wěn)升溫，焊膏中的部分溶劑開場(chǎng)揮發(fā)，元器件特別是IC器件漸漸升溫，以順應(yīng)以后的高溫。升溫過快，會(huì)導(dǎo)致元器件開裂、PCB變形、IC芯片損壞，同時(shí)焊膏中溶劑揮發(fā)太快，

6、導(dǎo)致錫珠產(chǎn)生。通常升溫速率控制在2 /s以下為最正確。確定的詳細(xì)原那么是： 預(yù)熱終了時(shí)溫度：140-160； 預(yù)熱時(shí)間：160-180 S； 升溫的速率3/s；.再流焊區(qū)在再流焊區(qū)的保溫區(qū)，溫度通常維持在150 10 的區(qū)域。此時(shí)焊膏處于熔化前夕，焊膏中的揮發(fā)物進(jìn)一步被除去，活化劑開場(chǎng)激活，并有效地去除焊接外表的氧化物。SMA外表溫度受熱風(fēng)影響，不同大小、不同質(zhì)地的元器件溫度能堅(jiān)持均勻，板面溫差到達(dá)最小值。保溫區(qū)曲線形狀是評(píng)價(jià)再流焊爐工藝性的一個(gè)窗口。保溫時(shí)間普通為6090s。.SMA進(jìn)入再流焊區(qū)的焊接區(qū)后迅速升溫，并超出焊膏熔點(diǎn)約30 40，即板面溫度瞬時(shí)到達(dá)215225 峰值溫度，處在峰值

7、溫度的時(shí)間為510s。在焊接區(qū)，焊膏很快融化，并迅速潤(rùn)濕焊盤。隨著溫度進(jìn)一步升高，焊料外表張力降低，會(huì)爬至元器件引腳的一定高度，并構(gòu)成一個(gè)“彎月面。在焊接區(qū)，焊膏溶化后產(chǎn)生的外表張力能適度的校準(zhǔn)由貼片過程中產(chǎn)生的元器件引腳偏移；同時(shí)也會(huì)由于焊盤設(shè)計(jì)不正確引起多種焊接缺陷，如立碑、橋連等。.焊接區(qū)峰值溫度：普通引薦為焊膏合金熔點(diǎn)溫度加20-40，紅外焊為210230；汽相焊為205-215； 焊接時(shí)間：控制在1560s，最長(zhǎng)不要超越90s，其中，處于225以上的時(shí)間小于10s，215以上的時(shí)間小于20s。.冷卻區(qū)SMA運(yùn)轉(zhuǎn)到冷卻區(qū)后，焊點(diǎn)迅速降溫，焊料凝固。焊點(diǎn)迅速冷卻可使焊料晶格細(xì)化，提高結(jié)合

8、強(qiáng)度，使焊點(diǎn)光亮，外表延續(xù)，呈“彎月面。風(fēng)冷和水冷。理想的冷卻曲線與焊接區(qū)升溫曲線呈鏡面對(duì)稱分布。降溫速率大于10/S； 冷卻終止溫度不大于75。.無鉛焊的工藝特點(diǎn)采用無鉛焊料，焊接工藝上的改動(dòng)對(duì)基板資料的性能影響方面 焊料類別 性能項(xiàng)目 性能對(duì)比焊接工藝上改變對(duì)基板材料的性能影響SAC305Sn63-Pb37熔點(diǎn)（mp）217183比有鉛焊料提高了34。在回流焊方面至少提高25。波峰焊提高20，達(dá)到2702液態(tài)經(jīng)歷時(shí)間（TAL）90秒60秒板材在TAL延長(zhǎng)了30秒的情況下，在高溫?zé)釠_擊的時(shí)間拉長(zhǎng)3蘸錫時(shí)間2秒0.6秒使得焊接行程緩慢4.焊后降溫速度為減少裂紋發(fā)生需要迅速降溫:6 /秒升溫與降

9、溫的速率,可保持同步:3/秒無鉛化的快速降溫工藝,對(duì)板的尺寸穩(wěn)定性、層間粘接性、平整度等都構(gòu)成威脅.圖. JEITA提出的對(duì)回流焊中無鉛化基板耐熱性評(píng)價(jià)的指點(diǎn)性工藝條件要點(diǎn)圖中的實(shí)線是指在波峰焊方式下，圖中的虛線是指在回流焊方式下. 裝載有外表貼裝元器件的PCB，經(jīng)過傳送安裝延續(xù)在再流焊爐內(nèi)進(jìn)展加熱的過程中，其加熱溫度隨著加熱時(shí)間的延續(xù)分為四個(gè)階段：1預(yù)熱階段；2溫度堅(jiān)持階段；3再次升溫至峰值溫度；4冷卻?！翱焖偕郎?，再長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)持的再流焊溫度曲線，已得到了業(yè)界的廣泛運(yùn)用。 表 三個(gè)國(guó)際或國(guó)家機(jī)構(gòu)所引薦的無鉛化回流焊工藝溫度曲線參數(shù) J- STD-020B IEC 60068-2-58 JEIT

10、A預(yù)熱150-200/60-180s150180/60-120s150180/90-120s溫度保持217/60-150s230/255s220/30-60s再升溫至峰值230/255s230/255s230/255sIEC- 國(guó)際電工委員會(huì) JEITA-日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì).二、再流焊的焊膏印刷工藝 焊膏印刷是SMT 消費(fèi)中關(guān)鍵工序之一，其控制直接影響著組裝板的質(zhì)量。 . 焊膏印刷 .1. 錫膏 .絲網(wǎng)漏印焊錫膏 手動(dòng)刮錫膏.自動(dòng)刮錫膏.自動(dòng)刮錫膏.焊膏印刷的新技術(shù)錫膏噴印技術(shù) 錫膏噴印技術(shù)是最近幾年SMT 設(shè)備領(lǐng)域中最具革命性的新技術(shù)。在最新推出的焊膏噴印機(jī)上，機(jī)器以每秒500點(diǎn)的速度

11、在電路板的焊盤上滑動(dòng)，噴印焊膏。錫膏經(jīng)過一個(gè)螺旋桿進(jìn)入到一個(gè)密封的壓力艙，然后由一個(gè)壓桿壓出。由于無需網(wǎng)板，使它具備眾多優(yōu)點(diǎn)，極大地減少了消費(fèi)轉(zhuǎn)換和交貨的時(shí)間。好像計(jì)算機(jī)的噴墨打印機(jī)一樣。 在消費(fèi)過程中，他不用再調(diào)整刮刀壓力、速度或其他的絲網(wǎng)印刷參數(shù)。 由于程序完全由軟件控制，他可以根據(jù)需求隨時(shí)調(diào)整焊膏量，也可以控制每個(gè)元件或個(gè)別焊盤的焊膏量，而這在傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷機(jī)中是無法實(shí)現(xiàn)的。. 封鎖式印刷技術(shù) . 焊膏噴印技術(shù). 印刷時(shí)的不良與對(duì)策不良照片原因?qū)Σ吆稿a不足（）版上的焊膏量太少印刷速度太快焊膏的粘度過高在版上投入適量的焊膏調(diào)整印刷速度調(diào)整焊膏的粘度焊錫過多印圧太低間隙太寬調(diào)整印圧調(diào)整間隙形狀

12、不良（角、欠缺）焊膏過軟增粘比太低調(diào)整焊膏的粘度調(diào)整焊膏的增粘比滲出印圧過高間隙太寬印刷速度太慢焊膏的粘度過低調(diào)整印圧調(diào)整間隙調(diào)整印刷速度調(diào)整焊膏的粘度.不良照片原因?qū)Σ吆稿a未溶融加熱不足、加熱過剩因經(jīng)時(shí)變化，焊錫粉末氧化焊錫量少變更回流焊的條件更換新焊膏增加焊錫量焊錫少焊膏塗布量少印刷速度快因經(jīng)時(shí)變化粘度上升調(diào)整印刷條件更換新焊膏潤(rùn)濕不足焊錫量少材料電極的氧化加熱不足、過剩加熱對(duì)母材的潤(rùn)濕性差增加焊錫量防止材料的氧化變更回流焊條件變更適合母材的焊膏錫橋焊錫量多部品裝載時(shí)的倒塌焊膏的坍陷多焊錫流動(dòng)性差減少焊錫量變更基板的墊圈形狀調(diào)整裝載壓減緩升溫速度.不良照片原因?qū)Σ咤a球因經(jīng)時(shí)變化，焊錫粉末氧

13、化加熱不足焊膏的坍陷多更換新焊膏變更回流焊條件減緩升溫速度減少焊錫量位置偏移裝載、搬送時(shí)的偏移墊圈太大潤(rùn)濕不均勻溫度分布不均一提升裝載精度消除搬送時(shí)的振動(dòng)變更墊圈形狀減緩升溫速度部品浮起焊錫量不均勻裝載、搬送時(shí)的偏離焊膏潤(rùn)濕性差潤(rùn)濕不均勻提升印刷、裝載精度消除搬送時(shí)的振動(dòng)更換適合母材的焊膏減緩升溫速度立碑焊錫量不均勻裝載時(shí)的位置偏離墊圈過大潤(rùn)濕不均勻提升印刷、裝載精度變更墊圈形狀減緩升溫速度.不良照片原因?qū)Σ邭堅(jiān)械呐菀蚝父嗟姆磻?yīng)而產(chǎn)生氣體由基板產(chǎn)生的氣體回流焊溫度高變更基板的種類防止材料吸濕變更回流焊條件空洞焊膏的反應(yīng)氣體對(duì)母材的潤(rùn)濕性差因助焊劑成份關(guān)系，氣體較 難釋放增加溶融時(shí)間減緩升溫速

14、度更換適合母材的焊膏更換用空洞對(duì)策的焊膏氣泡焊膏的反應(yīng)氣體因助焊劑成份關(guān)系，氣體較難釋放焊錫表面氧化物多增加溶融時(shí)間變更回流焊條件更換為氣泡對(duì)策的焊膏焊錫量太少溫度上升不均一（部品的溫度先上升）增加焊錫量調(diào)整回流焊條件變更加熱方法.38三. 再流焊用焊膏的主要性能要求及種類焊膏產(chǎn)品概述 焊膏(Solder 。它是由粉末狀焊料合金、焊劑和一些起粘性作用及其他作用的添加劑混合制成具有一定粘度和良好觸變性的焊料膏。簡(jiǎn)稱焊膏(又叫錫膏 。.錫膏的主要成分：成 分焊料合金粉末助焊劑主 要 材 料作 用 Sn/PbSn/Pb/Ag 活化劑增粘劑溶 劑搖溶性附加劑 SMD與電路的銜接 松香，甘油硬脂酸脂鹽酸

15、，聯(lián)氨，三乙醇酸 金屬外表的凈化 松香，松香脂，聚丁烯凈化金屬外表，與SMD保持粘性丙三醇，乙二醇對(duì)焊膏特性的順應(yīng)性Castor石臘臘乳化液軟膏基劑防離散，塌邊等焊接不良.401合金焊粉顆粒 焊膏顆粒的外形、外表氧化程度對(duì)焊膏性能影響很大。 由于球形顆粒外表積小，氧化程度低，印刷性能良好，故廣泛采用。球形顆粒的大小用目數(shù)來表示。 目數(shù)的定義：每英寸長(zhǎng)度25.4mm中網(wǎng)眼的數(shù)目。也可以直接用球徑大小表示，單位為m 。焊膏主要性能要求.412焊膏粘度 粘度是焊膏的一個(gè)重要目的，不同的涂布方法，運(yùn)用不同粘度的焊膏。 700 Pa.s 1200 Pa.s 模板印刷： 適宜間距 0.5mm 400 Pa

16、.s 600 Pa.s 絲網(wǎng)印刷：適宜間距 1.27mm 350 Pa.s 450 Pa.s 分配器：適宜間距 1.27mm 焊膏粘度丈量按照IPCSP819進(jìn)展。 焊膏 25 -5r/min.423焊膏的印刷性 焊膏的印刷性是指焊膏多次從模板、分配器上順利地漏印到PCB上的性能。焊膏的印刷性不好，會(huì)堵塞模板的孔眼，影響到整條消費(fèi)線的消費(fèi)。 影響焊膏的印刷性的緣由： a) 焊膏中短少阻印劑。 b) 焊膏用量缺乏。 c) 焊膏顆粒粗大，與開口不相匹配。開口內(nèi) 裝 5個(gè)小球 d) 球徑分布不符合要求。80合金粉在規(guī)定范圍內(nèi)。 如何測(cè)試焊膏的印刷性：.434焊膏的黏結(jié)力 焊膏的黏結(jié)力是堅(jiān)持元件在貼裝

17、后不位移的才干。 5焊膏的塌陷度 焊膏印刷到PCB后，經(jīng)過一段時(shí)間高溫后堅(jiān)持原來外形的程度。再流焊后出現(xiàn)的橋連、焊球景象與其有關(guān)。 按有關(guān)規(guī)范進(jìn)展，也可用已由模板實(shí)驗(yàn)。6焊球形狀 假設(shè)焊球氧化或含有水份，過再流焊時(shí)會(huì)呵斥飛濺，形不成圓球。 .447焊膏的擴(kuò)展率潤(rùn)濕性 焊膏的擴(kuò)展率是檢查焊膏的活性程度，即焊膏在氧化的銅皮上的潤(rùn)濕和鋪展才干，反響焊膏的焊接性能目的。 方法：印刷直徑6.5mm，厚0.2mm的焊膏，再流焊后其直徑應(yīng)擴(kuò)展1020。 8焊膏中的合金含量90 合金含量高，粘度高，印刷圖形較厚，塌陷小。 印刷時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生助焊劑揮發(fā)，粘度增高引起焊接 缺陷，如橋接、漏印等。.459焊膏的腐蝕

18、性能 焊膏不僅可焊性好，同時(shí)要求焊后對(duì)板的腐蝕性要小，特別是采用免清洗技術(shù)，更應(yīng)有一定要求。焊膏的腐蝕性能目的有：枯燥度、 含氯量、銅鏡實(shí)驗(yàn)、水溶液電阻、絕緣電阻、酸酯。.46焊劑的主要性能要求及種類 焊劑是焊膏載體的主要組分之一，現(xiàn)有的焊膏焊劑有三大類型：R型松香焊劑，RMA型適度活化的松香以用RA型全部活化的松香。 普通采用的是含有RMA型焊劑是以松香和稱為活化劑的鹽溶液組成的。這種焊劑靠鹽激活，適宜于消除細(xì)微的氧化膜及其它污染，添加了熔化的焊料與焊盤、元件端焊頭或孔線之間的潤(rùn)濕作用。 .47常用焊劑種類 松香型：助焊劑主要成分為松香。由于松香有優(yōu)良的助焊性能，焊后殘留物成膜性好，對(duì)焊點(diǎn)有

19、維護(hù)作用；松香第二個(gè)作用是添加焊膏的黏接力，使貼裝的元件不產(chǎn)生位移；第三個(gè)作用是和松香和其他成分混合，起到調(diào)理粘度的作用，使金屬粉末不沉淀、不分層。松香型焊膏主要有兩大類：中等活性松香RMA和活性松香型RA。 水溶型WS或OA ：助助焊劑主要成分為有機(jī)的水溶性物質(zhì)，焊后可水清洗，有利于環(huán)保，但由于無松香，焊膏黏性不夠大，運(yùn)用收到一定限制。 .48免清洗型NC ：助焊劑中不含鹵素，同時(shí)盡量減少的松香含量，添加其他有機(jī)物的用量，但松香含量減少到一定程度，焊劑的活性就會(huì)降低，防止焊接區(qū)二次氧化的作用也會(huì)降低，采用氮?dú)饩S護(hù)焊接處理問題。免清洗工藝雖然是開展方向，但軍品慎重運(yùn)用。.49各類型焊劑的成分比較 中等活性松香RMA和活性松香型RA配方是類似的。然而，RA 含有鹵化物活性劑。 水溶性助焊劑WS或OA含有高的活化劑。 免洗類型NC似于RA、RMA，除在松香樹脂含量上不同。 其它成份是外表活化劑、增稠劑、增韌劑等. 常見主要焊錫膏的種類 :4Sn-3.9Ag-0.6CuSn-3.8Ag-0.7Cu合金組成Sn-5.0SbSn-0.7CuSn-3.5AgSn-3.0Ag-0.5CuSn-8.8ZnSn-8.0Zn-3.0BiSn-58Bi熔點(diǎn)( )243/236227/227221/