1弓坞、什么是回流焊
回流焊是英文Reflow是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料，實現(xiàn)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。回流焊是將元器件焊接到PCB板材上在辆，回流焊是對表面帖裝器件的《忍Γ回流焊是靠熱氣流對焊點的作用,膠狀的焊劑在一定的高溫氣流下進行物理反應(yīng)達到SMD的焊接匆篓；之所以叫"回流焊"是因為氣體在焊機內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生高溫達到焊接目的】芤ぃ回流焊原理分為幾個描述：

回流焊溫度曲線圖

可用如下方程來描述熱能從氣流傳遞到電路板的過程，q = 傳遞到電路板上的熱能; a = 電路板和組件的對流熱傳遞系數(shù); t = 電路板的加熱時間; A = 傳熱表面積 ; ΔT = 對流氣體和電路板之間的溫度差 我們將電路板相關(guān)參數(shù)移到公式的一側(cè)湃缎，并將回流焊爐參數(shù)移到另一側(cè)犀填，可得到如下公式： q = a | t | A | | T雙軌回流焊PCB已經(jīng)相當普及，并在逐漸變得復(fù)那時起來嗓违，它得以如此普及九巡，主要原因是它給設(shè)計者提供了極為良好的彈性空間，從而設(shè)計出更為小巧蹂季，緊湊的低成本的產(chǎn)品冕广。到今天為止疏日，雙軌回流焊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）撒汉。目前的一個趨勢傾向于雙軌回流焊回流焊沟优，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睬辐，或者底部焊接點的部分熔融而造成焊點的可靠性問題挠阁。
2、回流焊流程介紹
回流焊加工的為表面貼裝的板溯饵，其流程比較復(fù)雜侵俗，可分為兩種：單面貼裝、雙面貼裝丰刊。A隘谣，單面貼裝：預(yù)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藻三，雙面貼裝：A面預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機器自動貼裝） → 回流焊 →B面預(yù)涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機器自動貼裝）→ 回流焊 → 檢查及電測試洪橘。回流焊的最簡單的流程是"絲印焊膏--貼片--回流焊棵帽，其核心是絲印的準確熄求，對貼片是由機器的PPM來定良率，回流焊是要控制溫度上升和最高溫度及下降溫度曲線逗概。
回流焊工藝要求
回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生弟晚，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的。這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制逾苫，焊接過程中還能避免氧化卿城，制造成本也更容易控制。這種設(shè)備的內(nèi)部有一個加熱電路铅搓，將氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經(jīng)貼好元件的線路板瑟押，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。1星掰、要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲線的實時測試多望。2、要按照PCB設(shè)計時的焊接方向進行焊接氢烘。3怀偷、焊接過程中嚴防傳送帶震動。4播玖、必須對首塊印制板的焊接效果進行檢查椎工。5、焊接是否充分、焊點表面是否光滑维蒙、焊點形狀是否呈半月狀掰吕、錫球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況木西。還要檢查PCB表面顏色變化等情況畴栖。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過程中要定時檢查焊接質(zhì)量八千。
影響工藝的因素：
1、通常PLCC燎猛、QFP與一個分立片狀元件相比熱容量要大恋捆，焊接大面積元件就比小元件更困難些。2重绷、在回流焊爐中傳送帶在周而復(fù)使傳送產(chǎn)品進行回流焊的同時沸停，也成為一個散熱系統(tǒng)，此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同昭卓，邊緣一般溫度偏低愤钾，爐內(nèi)除各溫區(qū)溫度要求不同外，同一載面的溫度也差異候醒。3能颁、產(chǎn)品裝載量不同的影響〉挂回流焊的溫度曲線的調(diào)整要考慮在空載伙菊，負載及不同負載因子情況下能得到良好的重復(fù)性。負載因子定義為： LF=L/(L+S);其中L=組裝基板的長度敌土，S=組裝基板的間隔镜硕。回流焊工藝要得到重復(fù)性好的結(jié)果返干，負載因子愈大愈困難兴枯。通常回流焊爐的最大負載因子的范圍為0.5~0.9矩欠。這要根據(jù)產(chǎn)品情況（元件焊接密度财剖、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(fù)性晚顷，實踐經(jīng)驗很重要的峰伙。回流焊是SMT工藝的核心技術(shù)该默，PCB上所有的電子元器件通過整體加熱一次性焊接完成瞳氓，電子廠SMT生產(chǎn)線的質(zhì)量控制占絕對分量的工作最后都是為了獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。設(shè)定好溫度曲線，就管好了爐子匣摘，這是所有PE都知道的事店诗。很多文獻與資料都提到回流焊溫度曲線的設(shè)置。對于一款新產(chǎn)品音榜、新爐子庞瘸、新錫膏，如何快速設(shè)定回流焊溫度曲線赠叼？這需要我們對溫度曲線的概念和錫膏焊接原理有基本的認識擦囊。本文以最常用的無鉛錫膏Sn96.5Ag3.0Cu0.5錫銀銅合金為例，介紹理想的回流焊溫度曲線設(shè)定方案和分析其原理嘴办。如圖一 ：

SAC305無鉛錫膏回流焊溫度曲線圖

圖一所示為典型的SAC305合金無鉛錫膏回流焊溫度曲線圖瞬场。圖中黃、橙涧郊、綠贯被、紫、藍和黑6條曲線即為溫度曲線妆艘。構(gòu)成曲線的每一個點代表了對應(yīng)PCB上測溫點在過爐時相應(yīng)時間測得的溫度彤灶。隨著時間連續(xù)的記錄即時溫度，把這些點連接起來批旺，就得到了連續(xù)變化的曲線幌陕。也可以看做PCB上測試點的溫度在爐子內(nèi)隨著時間變化的過程。那么朱沃，我們把這個曲線分成4個區(qū)域苞轿，就得到了PCB在通過回流焊時某一個區(qū)域所經(jīng)歷的時間。在這里逗物，我們還要闡明另一個概念“斜率①”搬卒。用PCB通過回流焊某個區(qū)域的時間除以這個時間段內(nèi)溫度變化的絕對值，所得到的值即為“斜率”翎卓。引入斜率的概念是為了表示PCB受熱后升溫的速率契邀，它是溫度曲線中重要的工藝參數(shù)。圖中A失暴、B坯门、C、D四個區(qū)段逗扒，分別為定義為A：升溫區(qū) 古戴，B：預(yù)熱恒溫區(qū)（保溫區(qū)或活化區(qū)），C：回流焊接區(qū)（焊接區(qū)或Reflow區(qū)）矩肩，D：冷卻區(qū)现恼。

繼續(xù)深入解析個區(qū)段的設(shè)置與意義：
一．升溫區(qū)A
PCB進入回流焊鏈條或網(wǎng)帶，從室溫開始受熱到150℃的區(qū)域叫做升溫區(qū)。升溫區(qū)的時間設(shè)置在60-90秒叉袍，斜率控制在2-4之間始锚。此區(qū)域內(nèi)PCB板上的元器件溫度相對較快的線性上升，錫膏中的低沸點溶劑開始部分揮發(fā)喳逛。若斜率太大瞧捌，升溫速率過快，錫膏勢必由于低沸點溶劑的快速揮發(fā)或者水氣迅速沸騰而發(fā)生飛濺润文，從而在爐后發(fā)生“錫珠”缺陷姐呐。過大的斜率也會由于熱應(yīng)力的原因造成例如陶瓷電容微裂、PCB板變形曲翹转唉、BGA內(nèi)部損壞等機械損傷皮钠。升溫過快的另一個不良后果就是錫膏無法承受較大的熱沖擊而發(fā)生坍塌，這是造成“短路”的原因之一赠法。長期對制造廠的服務(wù)跟蹤，很多廠商的SMT線該區(qū)域的斜率實際控制在1.5-2.5之間能得到滿意的效果乔夯。由于各個板載貼裝的元器件尺寸砖织、質(zhì)量不一，在升溫區(qū)結(jié)束時末荐，大小元器件之間的溫度差異相對較大侧纯。
二．預(yù)熱恒溫區(qū)B
此區(qū)域在很多文獻和供應(yīng)商資料中也稱為保溫區(qū)、活化區(qū)甲脏。該區(qū)域PCB表面溫度由150℃平緩上升至200℃眶熬，時間窗口在60-120秒之間。PCB板上各個部分緩緩受到熱風(fēng)加熱块请，溫度隨時間緩慢上升娜氏。斜率在0.3-0.8之間。此時錫膏中的有機溶劑繼續(xù)揮發(fā)墩新∶趁郑活性物質(zhì)被溫度激活開始發(fā)揮作用，清除焊盤表面海渊、零件腳和錫粉合金粉末中的氧化物绵疲。恒溫區(qū)被設(shè)計成平緩升溫的目的是為了兼顧PCB上貼裝的大小不一的元器件能均勻升溫。讓不同尺寸和材料的元器件之間的溫度差逐漸減小臣疑，在錫膏熔融之前達到最小的溫差盔憨，為在下一個溫度分區(qū)內(nèi)熔融焊接做好準備。這是防止“墓碑”缺陷的重要方法讯沈。眾多無鉛錫膏廠商的SAC305合金錫膏配方里活性劑的活化溫度大都在150-200℃之間郁岩，這也是本溫度曲線在這個溫度區(qū)間內(nèi)預(yù)熱的原因之一。需要注意的是：1、預(yù)熱時間過短驯用×郴啵活性劑③與氧化物反應(yīng)時間不夠，被焊物表面的氧化物未能有效清除蝴乔。錫膏中的水氣未能完全緩慢蒸發(fā)记餐、低沸點溶劑揮發(fā)量不足，這將導(dǎo)致焊接時溶劑猛烈沸騰而發(fā)生飛濺產(chǎn)生“錫珠”薇正。潤濕不足片酝，可能會產(chǎn)生浸潤不足的“少錫”“虛焊”、“空焊”挖腰、“漏銅”的不良雕沿。2、預(yù)熱時間過長猴仑∩舐郑活性劑消耗過度，在下一個溫度區(qū)域焊接區(qū)熔融時沒有足夠的活性劑即時清除與隔離高溫產(chǎn)生的氧化物和助焊劑高溫碳化的殘留物辽俗。這種情況在爐后的也會表現(xiàn)出“虛焊”疾渣、“殘留物發(fā)黑”、“焊點灰暗”等不良現(xiàn)象崖飘。
三．回流焊接區(qū)C
回流區(qū)又叫焊接區(qū)或Refelow區(qū)榴捡。SAC305合金的熔點在217℃-218℃之間④，所以本區(qū)域為＞217℃的時間朱浴，峰值溫度＜245℃吊圾，時間30-70秒。形成優(yōu)質(zhì)焊點的溫度一般在焊料熔點之上15-30℃左右翰蠢，所以回流區(qū)最低峰值溫度應(yīng)該設(shè)置在230℃以上项乒。考慮到Sn96.5Ag3.0Cu0.5無鉛錫膏的熔點已經(jīng)在217℃以上躏筏，為照顧到PCB和元器件不受高溫損壞板丽，峰值溫度最高應(yīng)控制在250℃以下，筆者所見大部分工廠實際峰值溫度最高在245℃以下趁尼。預(yù)熱區(qū)結(jié)束后埃碱，PCB板上溫度以相對較快的速率上升到錫粉合金液相線，此時焊料開始熔融酥泞，繼續(xù)線性升溫到峰值溫度后保持一段時間后開始下降到固相線砚殿。此時錫膏中的各種組分全面發(fā)揮作用：松香或樹脂軟化并在焊料周圍形成一層保護膜與氧氣隔絕。表面活性劑被激活用于降低焊料和被焊面之間的表面張力芝囤，增強液態(tài)焊料的潤濕力似炎⌒疗迹活性劑繼續(xù)與氧化物反應(yīng)，不斷清除高溫產(chǎn)生的氧化物與被碳化物并提供部分流動性羡藐，直到反應(yīng)完全結(jié)束贩毕。部分添加劑在高溫下分解并揮發(fā)不留下殘留物。高沸點溶劑隨著時間不斷揮發(fā)仆嗦，并在回焊結(jié)束時完全揮發(fā)辉阶。穩(wěn)定劑均勻分布于金屬中和焊點表面保護焊點不受氧化。焊料粉末從固態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)瘩扼，并隨著焊劑潤濕擴展谆甜。少量不同的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)金屬間化合物，如典型的錫銀銅合金會有Ag3Sn集绰、Cu6Sn5生成规辱。回焊區(qū)是溫度曲線中最核心的區(qū)段栽燕。峰值溫度過低罕袋、時間過短，液態(tài)焊料沒有足夠的時間流動潤濕碍岔，造成“冷焊”炫贤、“虛焊”、“浸潤不良（漏銅）”付秕、“焊點不光亮”和“殘留物多”等缺陷；峰值溫度過高或時間過長侍郭，造成“PCB板變形”询吴、“元器件熱損壞”、“殘留物發(fā)黑”等等缺陷亮元。它需要在峰值溫度猛计、PCB板和元器件能承受的溫度上限與時間、形成最佳焊接效果的熔融時間之間尋求平衡爆捞，以期獲得理想的焊點奉瘤。
四．冷卻區(qū)D
焊點溫度從液相線開始向下降低的區(qū)段稱為冷卻區(qū)。通常SAC305合金錫膏的冷卻區(qū)一般認為是217℃-170℃之間的時間段（也有的文獻提出最低到150℃）煮甥。由于液態(tài)焊料降溫到液相線以下后就形成固態(tài)焊點盗温，形成焊點后的質(zhì)量短期內(nèi)肉眼無法判斷，所以很多工廠往往不是很重視冷卻區(qū)的設(shè)定成肘。然而焊點的冷卻速率關(guān)乎焊點的長期可靠性卖局，不能不認真對待。冷卻區(qū)的管控要點主要是冷卻速率双霍。經(jīng)過很多焊錫實驗室研究得出的結(jié)論：快速降溫有利于得到穩(wěn)定可靠的焊點砚偶。通常人們的直覺認為應(yīng)該緩慢降溫批销，以抵消各元器件和焊點的熱沖擊。然而染坯，回流焊錫膏釬焊慢速冷卻會形成更多粗大的晶粒均芽，在焊點界面層和內(nèi)部生較大Ag3Sn、Cu6Sn5等金屬間化合物顆粒单鹿。降低焊點機械強度和熱循環(huán)壽命掀宋，并且有可能造成焊點灰暗光澤度低甚至無光澤⌒叻矗快速的冷卻能形成平滑均勻而薄的金屬間化物布朦，形成細小富錫枝狀晶和錫基體中彌散的細小晶粒，使焊點力學(xué)性能和可靠性得到明顯的提升與改善昼窗。生產(chǎn)應(yīng)用中是趴，并不是冷卻速率越大越好。要結(jié)合回流焊設(shè)備的冷卻能力澄惊、板子唆途、元器件和焊點能承受的熱沖擊來考量。應(yīng)該在保證焊點質(zhì)量時不損害板子和元器件之間尋求平衡掸驱。最小冷卻速率應(yīng)該在2.5℃以上肛搬，最佳冷卻速率在3℃以上”显簦考慮到元器件和PCB能承受的熱沖擊温赔，最大冷卻速率應(yīng)該控制在6-10℃。工廠在選擇設(shè)備時鬼癣，最好選擇帶水冷功能的回流焊而獲得較強的冷卻能力儲備陶贼。
3、回流焊技術(shù)有那些優(yōu)勢待秃？
1）再流焊技術(shù)進行焊接時拜秧，不需要將印刷電路板浸入熔融的焊料中躺同，而是采用局部加熱的方式完成焊接任務(wù)的厅须；因而被焊接的元器件受到熱沖擊小，不會因過熱造成元器件的損壞抬旺。
2）由于在焊接技術(shù)僅需要在焊接部位施放焊料暖庄，并局部加熱完成焊接聊替，因而避免了橋接等焊接缺陷。
3）再流焊技術(shù)中雄驹，焊料只是一次性使用佃牛，不存在再次利用的情況，因而焊料很純凈医舆，沒有雜質(zhì)俘侠，保證了焊點的質(zhì)量象缀。
4、回流焊的注意事項
1.橋聯(lián)回流焊焊接加熱過程中也會產(chǎn)生焊料塌邊爷速，這個情況出現(xiàn)在預(yù)熱和主加熱兩種場合央星，當預(yù)熱溫度在幾十至一百度范圍內(nèi)，作為焊料中成分之一的溶劑即會降低粘度而流出惫东，如果其流出的趨勢是十分強烈的莉给，會同時將焊料顆粒擠出焊區(qū)外的含金顆粒，在熔融時如不能返回到焊區(qū)內(nèi)廉沮，也會形成滯留的焊料球颓遏。 除上面的因素外，SMD元件端電極是否平整良好滞时，電路線路板布線設(shè)計與焊區(qū)間距是否規(guī)范叁幢，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等都會是造成橋聯(lián)的原因。
2.立碑元件浮高(曼哈頓現(xiàn)象)片式元件在遭受回流焊急速加熱情況下發(fā)生的翹立坪稽，這是因為急熱使元件兩端存在溫差曼玩，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窒百，這樣促進了元件的翹立黍判。因此，回流焊加熱時要從時間要素的角度考慮篙梢，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布顷帖，避免回流焊急熱的產(chǎn)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渤滞，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高窟她； ②元件的外部電極需要有良好的濕潤性和濕潤穩(wěn)定性。推薦：溫度40℃以下蔼水，濕度70％RH以下，進廠元件的使用期不可超過6個月录肯； ③采用小的焊區(qū)寬度尺寸趴腋，以減少焊料熔融時對元件端部產(chǎn)生的表面張力。另外可適當減小焊料的印刷厚度论咏，如選用100μm优炬； ④焊接溫度管理條件設(shè)定也是元件翹立的一個因素。通常的目標是加熱要均勻厅贪，特別在元件兩連接端的焊接圓角形成之前蠢护，均衡加熱不可出現(xiàn)波動。3.潤濕不良潤濕不良是指回流焊焊接過程中焊料和電路基板的焊區(qū)(銅箔)或SMD的外部電極养涮，經(jīng)浸潤后不生成相互間的反應(yīng)層葵硕，而造成漏焊或少焊故障眉抬。其中原因大多是焊區(qū)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懈凹。譬如銀的表面有硫化物蜀变、錫的表面有氧化物都會產(chǎn)生潤濕不良。另外焊料中殘留的鋁介评、鋅库北、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们陆，也可發(fā)生潤濕不良寒瓦。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適的焊料坪仇，并設(shè)定回流焊合理的焊接溫度曲線杂腰。
無鉛焊接的五個步驟：
1、選擇適當?shù)牟牧虾头椒? 在無鉛焊接工藝中烟很，焊接材料的選擇是最具挑戰(zhàn)性的颈墅。因為對于無鉛焊接工藝來說，無鉛焊料雾袱、焊膏恤筛、助焊劑等材料的選擇是最關(guān)鍵的，也是最困難的芹橡。在選擇這些材料時還要考慮到焊接元件的類型毒坛、線路板的類型，以及它們的表面涂敷狀況林说。選擇的這些材料應(yīng)該是在自己的研究中證明了的煎殷，或是權(quán)威機構(gòu)或文獻推薦的，或是已有使用的經(jīng)驗腿箩。把這些材料列成表以備在工藝試驗中進行試驗豪直，以對它們進行深入的研究，了解其對工藝的各方面的影響珠移。 對于焊接方法弓乙，要根據(jù)自己的實際情況進行選擇，如元件類型：表面安裝元件钧惧、通孔插裝元件暇韧；線路板的情況；板上元件的多少及分布情況等浓瞪。對于表面安裝元件的焊接懈玻，需采用回流焊的方法；對于通孔回流焊插裝元件乾颁，可根據(jù)情況選擇波峰焊涂乌、浸焊或噴焊法來進行焊接艺栈。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(qū)域通孔插裝元件的回流焊焊接骂倘；局噴焊劑更適合于板上個別元件或少量通孔插裝元件的回流焊焊接眼滤。另外，還要注意的是历涝，無鉛回流焊焊接的整個過程比含鉛焊料的要長诅需，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荧库，而它的浸潤性又要差一些的緣故堰塌。 在焊接方法選擇好后，其焊接工藝的類型就確定了分衫。這時就要根據(jù)焊接工藝要求選擇設(shè)備及相關(guān)的工藝控制和工藝檢查儀器场刑，或進行升級。焊接設(shè)備及相關(guān)儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣蚪战，也是相當關(guān)鍵的牵现。
2、確定工藝路線和工藝條件 在第一步完成后邀桑，就可以對所選的焊接材料進行焊接工藝試驗瞎疼。通過試驗確定工藝路線和工藝條件。在試驗中壁畸，需要對列表選出的焊接材料進行充分的試驗贼急，以了解其特性及對工藝的影響。這一步的目的是開發(fā)出無鉛焊接的樣品捏萍。
3太抓、開發(fā)健全焊接工藝 這一步是第二步的繼續(xù)。它是對第二步在工藝試驗中收集到的試驗數(shù)據(jù)進行分析令杈，進而改進材料走敌、設(shè)備或改變工藝，以便獲得在實驗室條件下的健全工藝逗噩。在這一步還要弄清無鉛合金焊接工藝可能產(chǎn)生的沾染知道如何預(yù)防悔常、測定各種焊接特性的工序能力(CPK)值，以及與原有的錫／鉛工藝進行比較给赞。通過這些研究，就可開發(fā)出焊接工藝的檢查和測試程序矫户，同時也可找出一些工藝失控的處理方法片迅。
4、還需要對焊接樣品進行可靠性試驗皆辽，以鑒定產(chǎn)品的質(zhì)量是否達到要求柑蛇。如果達不到要求芥挣，需找出原因并進行解決，直到達到要求為止耻台。一旦焊接產(chǎn)品的可靠性達到要求空免，無鉛焊接工藝的開發(fā)就獲得成功，這個工藝就為規(guī)模生產(chǎn)做好了準準備就緒后的操作一切準備就緒盆耽，現(xiàn)在就可以從樣品生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到工業(yè)化生產(chǎn)蹋砚。在這時，仍需要對工藝進行以維持工藝處于受控狀態(tài)摄杂。
5坝咐、控制和改進工藝 無鉛焊接工藝是一個動態(tài)變化的舞臺。工廠必須警惕可能出現(xiàn)的各種問題以避免出現(xiàn)工藝失控析恢，同時也還需要不斷地改進工藝墨坚，以使產(chǎn)品的質(zhì)量和合格晶率不斷得到提高。對于任何無鉛焊接工藝來說映挂，改進焊接材料泽篮，以及更新設(shè)備都可改進產(chǎn)品的焊接性能。