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回流焊原理和工艺介绍

2022-11-25 分类: 产品知识 作者: 广晟德 阅读量: 94

回流焊接是将元器件焊接到PCB板材上,回流焊是对表面帖装器件的。回流焊是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接;之所以叫\"回流焊\"是因为气体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。广晟德下面详细分享回流焊原理和工艺介绍。

回流焊接是将元器件焊接到PCB板材上,回流焊是对表面帖装器件的。回流焊是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接;之所以叫"回流焊"是因为气体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。广晟德下面详细分享回流焊原理和工艺介绍。

十温区回流焊机


一、回流焊接原理介绍


回流焊炉膛内的焊接分为四个作用过程,贴装好smt元件的线路板经过回流焊炉导轨的运输分别经过回流焊炉的预热区、保温区、焊接区、冷却区,经过回流焊炉这四个温区的作用后形成完整的焊接点。

回流焊加热原理图


回流焊炉预热区的工作原理:


预热是为了使焊膏活性化,及避免浸锡时进行急剧高温加热引起部品不良所进行的加热行为。该区域的目标是把室温的PCB尽快加热,但升温速率要控制在适当范围以内,如果过快,会产生热冲击,电路板和元件都可能受损,过慢,则溶剂挥发不充分,影响焊接质量。由于加热速度较快,在温区的后段回流焊炉膛内的温差较大。为防止热冲击对元件的损伤,般规定大升温速度为4℃/S,通常上升速率设定为1~3℃/S。


回流焊炉保温区的工作原理:


保温阶段的主要目的是使回流焊炉膛内各元件的温度趋于稳定,尽量减少温差。在这个区域里给予足够的时间使较大元件的温度赶上较小元件,并保证焊膏中的助焊剂得到充分挥发。到保温段结束,焊盘,焊料球及元件引脚上的氧化物在助焊剂的作用下被除去,整个电路板的温度也达到平衡。应注意的是SMA上所有元件在这段结束时应具有相同的温度,否则进入到回流段将会因为各部分温度不均产生各种不良焊接现象。


回流焊炉回流焊接区的工作原理:


当PCB进入回流区时,温度迅速上升使焊膏达到熔化状态。有铅焊膏63sn37pb的熔点是183℃,铅焊膏96.5Sn3Ag0.5Cu的熔点是217℃。在这区域里加热器的温度设置得高,使组件的温度快速上升值温度。再流焊曲线的值温度通常是由焊锡的熔点温度、组装基板和元件的耐热温度决定的。在回流段其焊接值温度视所用焊膏的不同而不同,般铅高温度在230~250℃,有铅在210~230℃。值温度过低易产生冷接点及润湿不够;过高则环氧树脂基板和塑胶部分焦化和脱层易发生,而且过量的共晶金属化合物将形成,并导致脆的焊接点,影响焊接强度。在回流焊接区要特别注意再流时间不要过长,以防对回流焊炉膛有损伤也可能会对电子元器件照成功能不良或造成线路板被烤焦等不良影响。


回流焊炉冷却区工作原理:


在此阶段,温度冷却到固相温度以下,使焊点凝固。冷却速率将对焊点的强度产生影响。冷却速率过慢,将导致过量共晶金属化合物产生,以及在焊接点处易发生大的晶粒结构,使焊接点强度变低,冷却区降温速率般在4℃/S左右,冷却75℃即可。


刷好锡膏贴装好smt贴片元件的线路板经过回流焊炉的导轨运输经过回流焊炉以上四个温区的作用后形成完整焊接好的线路板。这也就是回流焊炉的整个工作原理。


二、回流焊工艺介绍

回流焊工艺流程图


1、回流焊工艺要求


回流焊技术在电子制造域并不陌生,我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的。这种工艺的优势是温度易于控制,焊接过程中还能避免氧化,制造成本也更容易控制。这种设备的内部有个加热电路,将氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板,让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。


1.要设置合理的回流焊温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。


2.要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。


3.焊接过程中严防传送带震动。


4.必须对块印制板的焊接效果进行检查。


5.焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。


2、影响回流焊工艺的因素:


a.通常PLCC、QFP与个分立片状元件相比热容量要大,焊接大面积元件就比小元件更困难些。


b.在回流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行回流焊的同时,也成为个散热系统,此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同,边缘般温度偏低,炉内除各温区温度要求不同外,同载面的温度也差异。


c.产品装载量不同的影响。回流焊的温度曲线的调整要考虑在空载,负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。负载因子定义为:LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度,S=组装基板的间隔。回流焊工艺要得到重复性好的结果,负载因子愈大愈困难。通常回流焊炉的大负载因子的范围为0.5~0.9。这要根据产品情况(元件焊接密度、不同基板)和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性,实践经验很重要的。


3、回流焊工艺技术有哪些优势


a、回流焊工艺技术进行焊接时,不需要将印刷电路板浸入熔融的焊料中,而是采用局部加热的方式完成焊接任务的;因而被焊接的元器件受到热冲击小,不会因过热造成元器件的损坏。


b、由于在焊接技术仅需要在焊接部位施放焊料,并局部加热完成焊接,因而避免了桥接等焊接缺陷。


c、回流焊工艺技术中,焊料只是次性使用,不存在再次利用的情况,因而焊料很净,没有杂质,保证了焊点的质量。



4、回流焊工艺流程介绍


回流焊加工的为表面贴装的板,其流程比较复杂,可分为两种:单面贴装、双面贴装。


a,单面贴装:预涂锡膏 → 贴片(分为手工贴装和机器自动贴装) → 回流焊 → 检查及电测试。


b,双面贴装:A面预涂锡膏 → 贴片(分为手工贴装和机器自动贴装) → 回流焊 →B面预涂锡膏 →贴片(分为手工贴装和机器自动贴装)→ 回流焊 → 检查及电测试。


回流焊的简单的流程是"丝印焊膏--贴片--回流焊,其核心是丝印的准确,对贴片是由机器的PPM来定良率,回流焊是要控制温度上升和高温度及下降温度曲线。"


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