回流焊工作原理，回流焊工作原理？

很多人在購買工業爐和干燥設備時都很關心回流焊工作原理，回流焊工作原理？的問題，畢竟多數為定制產品，所以了解的越多，就越容易定制符合自己企業生產需要的設備，下面小編就針對回流焊工作原理，回流焊工作原理？這一問題整理了些答案，供大家參考：

由于電子產品PCB板不斷小型化的需要，出現了片狀元件，傳統的焊接方法已不能適應需要。首先在混合集成電路板組裝中采用了回流焊工藝，組裝焊接的元件多數為片狀電容、片狀電感，貼裝型晶體管及二極管等。隨著SMT整個技術發展日趨完善，多種貼片元件（SMC）和貼裝器件(SMD)的出現，作為貼裝技術一部分的回流焊工藝技術及設備也得到相應的發展，其應用日趨廣泛，幾乎在所有電子產品領域都已得到應用，而回流焊技術，圍繞著設備的改進也經歷以下發展階段。

熱板傳導回流焊

這類回流焊爐依靠傳送帶或推板下的熱源加熱，通過熱傳導的方式加熱基板上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3）基板厚膜電路的單面組裝，陶瓷基板上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量，其結構簡單，價格便宜。我國的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進過此類設備。 回流焊外觀

紅外線輻射回流焊：

此類回流焊爐也多為傳送帶式，但傳送帶僅起支托、傳送基板的作用，其加熱方式主要依紅外線熱源以輻射方式加熱，爐膛內的溫度比前一種方式均勻，網孔較大，適于對雙面組裝的基板進行回流焊接加熱。這類回流焊爐可以說是回流焊爐的基本型。在我國使用的很多，價格也比較便宜。

紅外加熱風（Hot air）回流焊：

這類回流焊爐是在IR爐的基礎上加上熱風使爐內溫度更均勻，單純使用紅外輻射加熱時，人們發現在同樣的加熱環境內，不同材料及顏色吸收熱量是不同的，即（1）式中Q值是不同的，因而引起的溫升ΔT也不同，例如IC等SMD的封裝是黑色的酚醛或環氧，而引線是白色的金屬，單純加熱時，引線的溫度低于其黑色的SMD本體。加上熱風后可使溫度更均勻，而克服吸熱差異及陰影不良情況，IR + Hot air的回流焊爐在國際上曾使用得很普遍。

充氮（N2）回流焊：

隨著組裝密度的提高，精細間距（Fine pitch）組裝技術的出現，產生了充氮回流焊工藝和設備，改善了回流焊的質量和成品率，已成為回流焊的發展方向。氮氣回流焊有以下優點： （1） 防止減少氧化 （2） 提高焊接潤濕力，加快潤濕速度 （3） 減少錫球的產生，避免橋接，得到列好的焊接質量 得到列好的焊接質量特別重要的是，可以使用更低活性助焊劑的錫膏，同時也能提高焊點的性能，減少基材的變色，但是它的缺點是成本明顯的增加，這個增加的成本隨氮氣的用量而增加，當你需要爐內達到1000ppm含氧量與50ppm含氧量，對氮氣的需求是有天壤之別的?，F在的錫膏制造廠商都在致力于開發在較高含氧量的氣氛中就能進行良好的焊接的免洗焊膏，這樣就可以減少氮氣的消耗。 對于中回流焊中引入氮氣，必須進行成本收益分析，它的收益包括產品的良率，品質的改善，返工或維修費的降低等等，完整無誤的分析往往會揭示氮氣引入并沒有增加最終成本，相反，我們卻能從中收益。 在目前所使用的大多數爐子都是強制熱風循環型的，在這種爐子中控制氮氣的消耗不是容易的事。有幾種方法來減少氮氣的消耗量，減少爐子進出口的開口面積，很重要的一點就是要用隔板，卷簾或類似的裝置來阻擋沒有用到的那部分進出口的空間，另外一種方式是利用熱的氮氣層比空氣輕且不易混合的原理，在設計爐的時候就使得加熱腔比進出口都高，這樣加熱腔內形成自然氮氣層，減少了氮氣的補償量并維護在要求的純度上。

雙面回流焊

雙面PCB已經相當普及，并在逐漸變得復那時起來，它得以如此普及，主要原因是它給設計者提供了極為良好的彈性空間，從而設計出更為小巧，緊湊的低成本的產品。到今天為止，雙面板一般都有通過回流焊接上面（元件面），然后通過波峰焊來焊接下面（引腳面）。目前的一個趨勢傾向于雙面回流焊，但是這個工藝制程仍存在一些問題。大板的底部元件可能會在第二次回流焊過程中掉落，或者底部焊接點的部分熔融而造成焊點的可靠性問題。 已經發現有幾種方法來實現雙面回流焊：一種是用膠來粘住第一面元件，那當它被翻過來第二次進入回流焊時元件就會固定在位置上而不會掉落，這個方法很常用，但是需要額外的設備和操作步驟，也就增加了成本。第二種是應用不同熔點的焊錫合金，在做第一面是用較高熔點的合金而在做第二面時用低熔點的合金，這種方法的問題是低熔點合金選擇可能受到最終產品的工作溫度的限制，而高熔點的合金則勢必要提高回流焊的溫度，那就可能會對元件與PCB本身造成損傷。對于大多數元件，熔接點熔錫表面張力足夠抓住底部元件話形成高可靠性的焊點，元件重量與引腳面積之比是用來衡量是否能進行這種成功焊接一個標準，通常在設計時會使用30g/in2這個標準，第三種是在爐子低部吹冷風的方法，這樣可以維持PCB底部焊點溫度在第二次回流焊中低于熔點。但是潛在的問題是由于上下面溫差的產生，造成內應力產生，需要用有效的手段和過程來消除應力，提高可靠性。 以上這些制程問題都不是很簡單的。但是它們正在被成功解決之中。勿容置疑，在未來的幾年，雙面板會斷續在數量上和復雜性性上有很大發展。

通孔回流焊

通孔回流焊有時也稱作分類元件回流焊，正在逐漸興起。它可以去除波峰焊環節，而成為PCB混裝技術中的一個工藝環節。一個最大的好處就是可以在發揮表面貼裝制造工藝的優點的同時使用通孔插件來得到較好的機械聯接強度。對于較大尺寸的PCB板的平整度不能夠使所有表面貼裝元器件的引腳都能和焊盤接觸，同時，就算引腳和焊盤都能接觸上，它所提供的機械強度也往往是不夠大的，很容易在產品的使用中脫開而成為故障點。 盡管通孔回流焊可發取得償還好處，但是在實際應用中仍有幾個缺點，錫膏量大，這樣會增加因助焊劑的揮了冷卻而產生對機器污染的程度，需要一個有效的助焊劑殘留清除裝置。另外一點是許多連接器并 沒有設計成可以承受回流焊的溫度，早期基于直接紅外加熱的爐子已不能適用，這種爐子缺少有效的熱傳遞效率來處理一般表面貼裝元件與具有復雜幾何外觀的通孔連接器同在一塊PCB上的能力。只有大容量的具有高的熱傳遞的強制對流爐子，才有可能實現通孔回流，并且也得到實踐證明，剩下的問題就是如何保證通孔中的錫膏與元件腳有一個適當的回流焊溫度曲線。隨著工藝與元件的改進，通孔回流焊也會越來越多被應用。 影響回流焊工藝的因素很多，也很復雜，需要工藝人員在生產中不斷研究探討，將從多個方面來進行探討。

溫度曲線的建立

溫度曲線是指SMA通過回流爐時，SMA上某一點的溫度隨時間變化的曲線。溫度曲線提供了一種直觀的方法，來分析某個元件在整個回流焊過程中的溫度變化情況。這對于獲得最佳的可焊性，避免由于超溫而對元件造成損壞，以及保證焊接質量都非常有用。溫度曲線采用爐溫測試儀來測試，目前市面上有很多種爐溫測試儀供使用者選擇。

預熱段

該區域的目的是把室溫的PCB盡快加熱，以達到第二個特定目標，但升溫速率要控制在適當范圍以內，如果過快，會產生熱沖擊，電路板和元件都可能受損；過慢，則溶劑揮發不充分，影響焊接質量。由于加熱速度較快，在溫區的后段SMA內的溫差較大。為防止熱沖擊對元件的損傷，一般規定最大速度為4℃/s。然而，通常上升速率設定為1-3℃／s。典型的升溫速率為2℃／s。

保溫段

保溫段是指溫度從120℃-150℃升至焊膏熔點的區域。其主要目的是使SMA內各元件的溫度趨于穩定，盡量減少溫差。在這個區域里給予足夠的時間使較大元件的溫度趕上較小元件，并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發。到保溫段結束，焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去，整個電路板的溫度達到平衡。應注意的是SMA上所有元件在這一段結束時應具有相同的溫度，否則進入到回流段將會因為各部分溫度不均產生各種不良焊接現象。

回流段

在這一區域里加熱器的溫度設置得最高，使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同，一般推薦為焊膏的熔點溫度加上20-40℃。對于熔點為183℃的63Sn／37Pb焊膏和熔點為179℃的Sn62／Pb36／Ag2焊膏，峰值溫度一般為210-230℃，再流時間不要過長，以防對SMA造成不良影響。理想的溫度曲線是超過焊錫熔點的“尖端區”覆蓋的面積最小。

冷卻段

這段中焊膏內的鉛錫粉末已經熔化并充分潤濕被連接表面，應該用盡可能快的速度來進行冷卻，這樣將有助于得到明亮的焊點并有好的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致電路板的更多分解而進入錫中，從而產生灰暗毛糙的焊點。在極端的情形下，它能引起沾錫不良和減弱焊點結合力。冷卻段降溫速率一般為3-10℃／s，冷卻至75℃即可。

橋聯

焊接加熱過程中也會產生焊料塌邊，這個情況出現在預熱和主加熱兩種場合，當預熱溫度在幾十至一百度范圍內，作為焊料中成分之一的溶劑即會降低粘度而流出，如果其流出的趨勢是十分強烈的，會同時將焊料顆粒擠出焊區外的含金顆粒，在熔融時如不能返回到焊區內，也會形成滯留的焊料球。 除上面的因素外，SMD元件端電極是否平整良好，電路線路板布線設計與焊區間距是否規范，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等都會是造成橋聯的原因。

立碑(曼哈頓現象)

片式元件在遭受急速加熱情況下發生的翹立，這是因為急熱使元件兩端存在溫差，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤，而另一邊的焊料未完全熔融而引起濕潤不良，這樣促進了元件的翹立。因此，加熱時要從時間要素的角度考慮，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布，避免急熱的產生。 防止元件翹立的主要因素有以下幾點： ①選擇粘接力強的焊料，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高； ②元件的外部電極需要有良好的濕潤性和濕潤穩定性。推薦：溫度40℃以下，濕度70％RH以下，進廠元件的使用期不可超過6個月； ③采用小的焊區寬度尺寸，以減少焊料熔融時對元件端部產生的表面張力。另外可適當減小焊料的印刷厚度，如選用100μm； ④焊接溫度管理條件設定也是元件翹立的一個因素。通常的目標是加熱要均勻，特別在元件兩連接端的焊接圓角形成之前，均衡加熱不可出現波動。

潤濕不良

潤濕不良是指焊接過程中焊料和電路基板的焊區(銅箔)或SMD的外部電極，經浸潤后不生成相互間的反應層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區表面受到污染或沾上阻焊劑，或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物、錫的表面有氧化物都會產生潤濕不良。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過0．005％以上時，由于焊劑的吸濕作用使活化程度降低，也可發生潤濕不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適的焊料，并設定合理的焊接溫度曲線。 無鉛焊接的五個步驟： 1選擇適當的材料和方法 在無鉛焊接工藝中，焊接材料的選擇是最具挑戰性的。因為對于無鉛焊接工藝來說，無鉛焊料、焊膏、助焊劑等材料的選擇是最關鍵的，也是最困難的。在選擇這些材料時還要考慮到焊接元件的類型、線路板的類型，以及它們的表面涂敷狀況。選擇的這些材料應該是在自己的研究中證明了的，或是權威機構或文獻推薦的，或是已有使用的經驗。把這些材料列成表以備在工藝試驗中進行試驗，以對它們進行深入的研究，了解其對工藝的各方面的影響。 對于焊接方法，要根據自己的實際情況進行選擇，如元件類型：表面安裝元件、通孔插裝元件；線路板的情況；板上元件的多少及分布情況等。對于表面安裝元件的焊接，需采用回流焊的方法；對于通孔插裝元件，可根據情況選擇波峰焊、浸焊或噴焊法來進行焊接。波峰焊更適合于整塊板(大型)上通孔插裝元件的焊接；浸焊更適合于整塊板(小型)上或板上局部區域通孔插裝元件的焊接；局噴焊劑更適合于板上個別元件或少量通孔插裝元件的焊接。另外，還要注意的是，無鉛焊接的整個過程比含鉛焊料的要長，而且所需的焊接溫度要高，這是由于無鉛焊料的熔點比含鉛焊料的高，而它的浸潤性又要差一些的緣故。 在焊接方法選擇好后，其焊接工藝的類型就確定了。這時就要根據焊接工藝要求選擇設備及相關的工藝控制和工藝檢查儀器，或進行升級。焊接設備及相關儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣，也是相當關鍵的。 2確定工藝路線和工藝條件 在第一步完成后，就可以對所選的焊接材料進行焊接工藝試驗。通過試驗確定工藝路線和工藝條件。在試驗中，需要對列表選出的焊接材料進行充分的試驗，以了解其特性及對工藝的影響。這一步的目的是開發出無鉛焊接的樣品。 3開發健全焊接工藝 這一步是第二步的繼續。它是對第二步在工藝試驗中收集到的試驗數據進行分析，進而改進材料、設備或改變工藝，以便獲得在實驗室條件下的健全工藝。在這一步還要弄清無鉛合金焊接工藝可能產生的沾染知道如何預防、測定各種焊接特性的工序能力(CPK)值，以及與原有的錫／鉛工藝進行比較。通過這些研究，就可開發出焊接工藝的檢查和測試程序，同時也可找出一些工藝失控的處理方法。 4. 還需要對焊接樣品進行可靠性試驗，以鑒定產品的質量是否達到要求。如果達不到要求，需找出原因并進行解決，直到達到要求為止。一旦焊接產品的可靠性達到要求，無鉛焊接工藝的開發就獲得成功，這個工藝就為規模生產做好了準準備就緒后的操作一切準備就緒，現在就可以從樣品生產轉變到工業化生產。在這時，仍需要對工藝進行****以維持工藝處于受控狀態。 5 控制和改進工藝 無鉛焊接工藝是一個動態變化的舞臺。工廠必須警惕可能出現的各種問題以避免出現工藝失控，同時也還需要不斷地改進工藝，以使產品的質量和合格晶率不斷得到提高。對于任何無鉛焊接工藝來說，改進焊接材料，以及更新設備都可改進產品的焊接性能。

工藝簡介

通過重新熔化預先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料，實現表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機械與電氣連接的軟釬焊。 1、回流焊流程介紹 回流焊加工的為表面貼裝的板，其流程比較復雜，可分為兩種：單面貼裝、雙面貼裝。 A，單面貼裝：預涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機器自動貼裝） → 回流焊 → 檢查及電測試。 B，雙面貼裝：A面預涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機器自動貼裝） → 回流焊 →B面預涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機器自動貼裝）→ 回流焊 → 檢查及電測試。

回流焊也就是再流焊,是電子科技工業SMT制程所須要的一種設備,

SMT 設備流程示意圖

Loader-->印刷機-->點膠機-->高速機-->泛用機-->回焊機-->AOI檢視機-->Unloader-->T/U-->ICT

再流焊工藝技術的研究

再流焊接是表面貼裝技術（SMT）特有的重要工藝，焊接工藝質量的優劣不僅影響正常生產，也影響最終產品的質量和可靠性。因此對再流焊工藝進行深入研究，并據此開發合理的再流焊溫度曲線，是保證表面組裝質量的重要環節。

影響再流焊工藝的因素很多，也很復雜，需要工藝人員在生產中不斷研究探討，本文將從多個方面來進行探討。

一、再流焊設備的發展

在電子行業中，大量的表面組裝元件（SMA）通過再流焊機進行焊接，目前再流焊的熱傳遞方式經歷了遠紅外線--全熱風--紅外/ 熱風二個階段。

遠紅外再流焊

八十年代使用的遠紅外流焊具有加熱快、節能、運作平穩的特點，但由於印制板及各種元器件因材質、色澤不同而對輻射熱吸收率有很大差異，造成電路上各種不同元器件測驗不同部位溫度不均勻，即局部溫差。例如積體電路的黑色塑膠封裝體上會因輻射被吸收率高而過熱，而其焊接部位一銀白色引線上反而溫度低產生假焊。另外，印制板上熱輻射被阻擋的部位，例如在大（高）元器件陰影部位的焊接引腳或小元器件就會加熱不足而造成焊接不良。

全熱風再流焊

全熱風再流焊是一種通過對流噴射管嘴或者耐熱風機來迫使氣流回圈，從而實現被焊件加熱的焊接方法。該類設備在90年代開始興起。由於采用此種加熱方式，印制板和元器件的溫度接近給定的加熱溫區的氣體溫度，完全克服了紅外再流焊的溫差和遮蔽效應，故目前應用較廣。

在全熱風再流焊設備中，循環氣體的對流速度至關重要。為確保循環氣體作用於印制板的任一區域，氣流必須具有足夠快的速度。這在一定程度上易造成印制板的抖動和元器件的移位。此外，采用此種加熱方式而言，效率較差，耗電較多。

紅外熱風再流焊

這類再流焊爐是在IR爐基礎上加上熱風使爐內溫度更均勻，是目前較為理想的加熱方式。這類設備充分利用了紅外線穿透力強的特點，熱效率高，節電，同時有效克服了紅外再流焊的溫差和遮蔽效應，并彌補了熱風再流焊對氣體流速要求過快而造成的影響，因此這種IR+Hot的再流焊在國際上目前是使用最普遍的。

隨著組裝密度的提高，精細間距組裝技術的出現，還出現了氮氣保護的再流焊爐。在氮氣保護條件下進行焊接可防止氧化，提高焊接潤濕力潤濕速度加快，對未貼正的元件矯正人力，焊珠減少，更適合於免清洗工藝。

在使用測溫儀時，應注意以下幾點：

1.測定時，必須使用已完全裝配過的板。首先對印制板元器件進行熱特性分析，由於印制板受熱性能不同，元器件體積大小及材料差異等原因，各點實際受熱升溫不相同，長出最熱點，最冷點，分別設置熱電偶便何測量出最高溫度與最低溫度。

2.盡可能多設置熱電偶測試點，以求全面反映印制板各部分真實受熱狀態。例如印制板中心與邊緣受熱程度不一樣，大體積元件與小型元件熱容量不同及熱敏感元件都必須設置測試點。

3.熱電偶探頭外形微小，必須用指定高溫焊料或膠粘劑固定在測試位置，否則受熱松動，偏離預定測試點，引起測試誤差。

4.所用電池為鋰電池與可重復充電鎳鎘電池兩種。結合具體情況合理測試及時充電，以保證測試資料準確性。

三影響再流焊加熱不均勻的主要因素：

在SMT再流焊工藝造成對元件加熱不均勻的原因主要有：再流焊元件熱容量或吸收熱量的差別，傳送帶或加熱器邊緣影響 ，再流焊產品負載等三個方面。

1. 通常PLCC、QFP與一個分立片狀元件相比熱容量要大，焊接大面積元件就比小元件更困難些。

2.在再流焊爐中傳送帶在周而復使傳送產品進行再流焊的同時，也成為一個散熱系統，此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同，邊緣一般溫度偏低，爐內除各溫區溫度要求不同外，同一載面的溫度也差異。

3.產品裝載量不同的影響。再流焊的溫度曲線的調整要考慮在空載，負載及不同負載因數情況下能得到良好的重復性。負載因數定義為：LF=L/(L+S);其中L=組裝基板的長度，S=組裝基板的間隔。

再流焊工藝要得到重復性好的結果，負載因數愈大愈困難。通常再流焊爐的最大負載因數的范圍為0.5~0.9。這要根據產品情況（元件焊接密度、不同基板）和再流爐的不同型號來決定。要得到良好的焊接效果和重復性，實踐經驗很重要的。

四、與再流焊相關焊接缺陷的原因分析

橋聯

焊接加熱過程中也會產生焊料塌邊，這個情況出現在預熱和主加熱兩種場合，當預熱溫度在幾十至一百范圍內，作為焊料中成分之一的溶劑即會降低粘度而流出，如果其流出的趨是下分強烈的，會同時將焊料顆粒擠出焊區外的含金顆粒，在溶融時如不能返回到焊區內，也會形成滯留焊料球。

除上面的因素外SMD元件端電極是否平整良好，電路線路板布線設計與焊區間距是否規范，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等會是造成橋接的原因。

立碑（曼哈頓現象）

片式元件在遭受急速加熱情況下發生的翹立，這是因為急熱元件兩端存在的溫差，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤，而另一邊的焊料完全熔融而引起濕潤不良，這樣促進了元件的翹立。因此，加熱時要從時間要素的角度考慮，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布，避免急熱的產生。

防止元件翹立的主要因素以下幾點：

① 選擇粘力強的焊料，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高。

② 元件的外部電極需要有良好的濕潤性濕潤穩定性。推薦：溫度400C以下，濕度70％RH以下，進廠元件的使用期不可超過6個月。

③ 采用小的焊區寬度尺寸，以減少焊料溶融時對元件端部產生的表面張力。另外可適當減小焊料的印刷厚度，如選用100um。

④ 焊接溫度管理條件設定對元件翹立也是一個因素。通常的目標是加熱要均勻，特別是在元件兩連接端的焊接圓角形成之前，均衡加熱不可出現波動。

潤濕不良

潤濕不良是指焊接過程中焊料和電路基板的焊區（銅箔），或SMD的外部電極，經浸潤后不生成相互間的反應層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區表面受到污染或沾上阻焊劑，或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物，錫的表面有氧化物都會產生潤濕不良。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過0.005％以上時，由於焊劑的吸濕作用使活化程度降低，也可發生潤濕不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適和焊料，并設定合理的焊接溫度曲線。

再流焊接是SMT工藝中復雜而關鍵的工藝，涉及到自動控制、材料、流體力學和冶金等多種科學、要獲得優良的焊接質量，必須深入研究焊接工藝的方方面面。

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