什么是回流焊？其原理及工藝介紹
日期：2024-04-12 11:42:47 瀏覽量：604 標簽: 回流焊
回流焊是一種常見的表面貼裝技術，用于在電子產(chǎn)品制造中將表面貼裝元件（SMD）焊接到印刷電路板（PCB）上。回流焊的過程是將貼裝元件放置在PCB上，然后將整個裝配件送入回流爐中進行加熱，使焊膏熔化并將貼裝元件焊接到PCB上。
一、回流焊原理介紹
回流焊技術在電子制造領域并不陌生，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，這種設備的內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或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，讓元件兩側的焊料融化后與主板粘結。這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。
回流焊技術在電子制造領域并不陌生，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。這種設備的內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或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，讓元件兩側的焊料融化后與主板粘結。
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二、回流焊工藝
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。
1、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。
2、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。
三、回流焊工藝發(fā)展
1.熱板(Hot-plate)及推板式熱板傳導回流焊：
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。
2. 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(nèi)的溫度比前一種方式均勻，網(wǎng)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。
3. 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(nèi)溫度更均勻，單純使用紅外輻射加熱時，人們發(fā)現(xiàn)在同樣的加熱環(huán)境內(nèi)，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(huán)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。
4. 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(xiàn)，產(chǎn)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(fā)展方向。氮氣回流焊有以下優(yōu)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(chǎn)生，避免橋接，得到列好的焊接質量
四、回流焊相關知識
1、回流焊預熱
該區(qū)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(nèi)，如果過快，會產(chǎn)生熱沖擊，電路板和元件都可能受損;過慢，則溶劑揮發(fā)不充分，影響焊接質量。由于加熱速度較快，在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對元件的損傷，一般規(guī)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。
2、回流焊保溫
保溫段是指溫度從120—150℃升至焊膏熔點的區(qū)域。其主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨于穩(wěn)定，盡量減少溫差。在這個區(qū)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(fā)。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(chǎn)生各種不良焊接現(xiàn)象。
3、回流焊的回流
在這一區(qū)域里加熱器的溫度設臵得最高，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20-40℃。對于熔點為183℃的焊膏和熔點為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(qū)”覆蓋的面積最小。
