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锡锡膏制造基础讲座之十一 回流焊接技术

锡锡膏制造基础讲座之十一 回流焊接技术

 

        回流焊又称“再流焊”, 是伴随微型化电子产品的出现而发展起来的焊接技术,主要应用于各类表面组装元器件的焊接。

        回流焊提供一种加热环境,使预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料重新熔化,从而让表面贴装的元器件和PCB焊盘通过焊锡膏合金可靠的给合在一起的焊接技术。再流焊操作方法简单,效率高,质量好,一致性好,节省焊料,是一种适合自动化生产的电子产品装配技术,目前已成为SMT电路板组装技术的主流。

        再流焊使用的焊料是焊锡膏。预先在电路板的焊盘上涂上适量和适当形式的焊锡膏,再把SMT元器件贴放到相应的位置;焊锡膏具有一定粘性,使元器件固定;然后让贴装好元器件的电路板进入再流焊设备实施再流焊,通过外部热源加热,使焊料熔化而再次流动浸润,将元器件焊接到印制板上。

 

1,再流焊工艺特点 

     (1) 元器件受到的热冲击小;

     (2) 能控制焊料的施加量;

     (3) 有自定位效应(selfalignment)—当元器件贴放位置有一定偏离时,由于熔融焊料表面张力作用,当其           全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时,在表面张力作用下,自动被拉回到近似目标位置的现象;

     (4) 焊料中不会混入不纯物,能正确地保证焊料的组分;

     (5) 可在同一基板上,采用不同焊接工艺进行焊接;

     (6) 工艺简单,焊接质量高。

 

2,再流焊技术设备

  再流焊技术设备可分为两大类:

   (1)对PCB整体加热

                   对PCB整体加热再流焊又可分为:气相再流焊、热板再流焊、红外再流焊、红外加热风再流焊和全            热风再流焊。

   (2)对PCB局部加热

                   对PCB局部加热再流焊可分为:激光再流焊、聚焦红外再流焊、光束再流焊、 热气流再流焊 。

           目前比较流行和实用的大多是远红外再流焊、红外加热风再流焊和全热风再流焊。

 

3,再流焊工艺

    (1)再流焊回流曲线

 

 

        回流曲线是指PCBA通过回流炉时,PCBA上某一点的温度随时间变化的曲线。通过温度曲线可以直观的分析该元件在整个回流焊过程中的状态。获得最佳的可焊性,避免由于超

温损坏元件,保证焊接质量。

 

   (2)设定回流曲线依据

            1,根据使用焊膏的温度曲线进行设置。

            2,根据PCB板的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小进行设置。

            3,根据表面组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及有无BGA、CSP等特殊元器

                  件进行设置。

            4,根据设备的具体情况,例如加热区的长度、加热源的材料、回流焊炉的构造和热传

                  导方式等因素进行设置。

            5,根据温度传感器的实际位置确定各温区的设置温度,若温度传感器位置在发热体内

                  部,设置温度比实际温度高30℃左右。

            6,根据排风量的大小进行设置。一般回流焊炉对排风量都有具体要求,但实际排风量

                  因各种原因有时会有所变化,确定一个产品温度曲线时应考虑排风量,并定时测量。

 

   (3)回流曲线详解

            理想的曲线由预热﹑恒温﹑回流和冷却四个温区组成,前面三个温区加热、最后一个温区冷却。

            1,预热区

                         该区域的目的是把室温的PCB尽快加热,用来将PCB的温度从周围环境温度提升到所须的活性                   温度。在这个区,温度升得太快会产生热冲击,电路板和元件都可能受损,如陶瓷电容的细微裂                       纹,而温度上升太慢,锡膏会感温过度,溶剂挥发不充分,没有足够的时间使PCB达到活性温度。                   炉的预热区一般占整个加热通道长度的25~33% 。

            2,恒温区

                         指温度升至焊膏熔点的区域,也叫活性区,有两个功用,第一,将PCB在相当稳定的温度下感                   温,允许不同质量的元件在温度上同质,减少它们的相当温差。第二,保証助焊剂活性化,挥发性                   的物质从锡膏中充分挥发。如果活性区的温度设定太高,助焊剂没有足够的时间活性化,温度曲线                   的斜率是一个向上递增的斜率。这个区一般占加热通道的33~50% 。

            3,回流区

                         该区的作用是将PCB装配的温度从活性温度提高到所推荐的峰值温度,在这一区域里加热器的                   温度设置得最高,使组件的温度快速上升至峰值温度,峰值温度视所用焊膏的不同而不同,再流时                   间不要过长,以防对PCBA造成不良影响。理想的温度曲线是超过焊锡熔点的“尖端区”覆盖的面积                     最小。

             4,冷却区

                          冷却区焊膏中的铅锡粉末已经熔化并充分润湿被连接表面,应该用尽可能快的速度来进行冷                       却,这样将有助于得到明亮的焊点并有好的外形和低的接触角度。缓慢冷却会导致电路板的更多分                   解而进入锡中,从而产生灰暗毛糙的焊点。在极端的情形下,它能引起沾锡不良和减弱焊点结合                       力。

             5,回流焊常见的潜在问题

                   A1,预热区温度过低,溶剂挥发不完全。

                   A2,预热区温度过高,元件内部断裂或底板变形。

                   B1,恒温区温度过低,助焊剂活化不完全。

                   B2,恒温区温度过高,助焊剂过度活化,再氧化。

                   C1,回流区温度过低,残余溶剂与助焊剂混合,形成气穴。

                   C2,回流区温度过高,元件或底板受损。

                   D1,冷却区温度过高,焊点粗糙不光滑。

                   D2,冷却区温度过低,焊点断裂,元件热应力。


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