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1、回流焊接工艺及可控制的手段摘要 回流焊炉的温度曲线对于回流焊接工艺及其关 键指标具有显著的影响，对回流焊的温度曲线对回流工艺及 其关键指标的影响进行全面的研究，并掌握焊接工艺的重要 性。 关键词 回流焊工艺 回流温度曲线7597中图分类号： TM 文献标识码： A 文章编号： 1671 （2008）111012201回流焊，也叫做再流焊，是伴随微型化电子产品的出现 而发展起来的锡焊技术，主要应用于各类表面安装元器件的 焊接。这种焊接技术的焊料是焊锡膏。预先在印刷电路板的 焊接部位施放适量和适当的焊锡膏，然后贴放表面组装元器 件，焊锡膏将元器件粘在 PCB 板上，利用外部热源加热， 焊料融化而再
2、次流动浸润，将元器件焊接到印刷板上。回流 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。回流焊技术目 前已经成为 SMT 电路板安装技术的主流。回流焊技术的一 般工艺流程如下图所示。面进一步了解回流焊接工艺以及它可控制的手段技巧。一、回流焊接工艺（一）回流焊接温度直线 由于整个回流焊接的工艺要点在于控制 PCBA 上各点的 温度和时间，温度曲线是个常用和重要的工艺管理工具。从 基本理论上来看，图二中的温度直线是可以做到焊接效 果的。事实上这很难做到。主要是实际产品存在不同的器件 和布线，这意味着 PCBA 上不同点有热容量的差别。所以可 能出现以
3、下图二中的情况。从图二中可以看到板上有热点和冷点需要同时照顾到其各自的温度/时间需求。当把冷点（B）的温度调到符合焊 接要求时，板上的热点（ A ）有可能已经超出安全温度而造 成损坏。 但如果把温度降低到 A 点符合要求时， 则 B 点可能 又出现冷焊故障。另一个问题，是 PCBA 设计一般牵涉到许 多不同的器件材料和封装，因为目前采用的回流炉子以热风 技术为多，其传热依靠对流效果，而空气流动的控制是个高 难度的工艺，何况必须控制到 SMT 焊端这么微小的面积精 度上，几乎是不可能做得很好。因此，如果要解决所有焊接 相关的问题（例如焊球、气孔、吸锡等） ，必须有个能够灵 活设置和调整的曲线 。
4、（二）回流温度曲线 如果要避开以上温度直线的问题，并拥有较好的工艺能 力的话。需要类似以下图三的温度曲线 。从图中可以看到，整个回流焊接过程可以分 5 个工序。 即升温、恒温、助焊、焊接、冷却。第一工序的升温目的， 是尽快使 PCB 上的各点的温度进 入工作状态（即开始对无助于焊接的锡膏成份进行挥发处 理）。该过程中通常温升速率为23C /秒，需时间2040秒。恒温区起着两个作用。一是恒温，二是对锡膏中已经没 有用的化学成份进行挥发处理， 此阶段需要时间 80 120 秒。 助焊工序是锡膏中的活性材料（助焊剂）发挥作用的时候。 此刻的温度和时间提供助焊剂清洗氧化物所需的活化条件。 当温度进入焊
5、接区后，该阶段主要目的是使锡膏快速熔化， 并将原件焊接于 PCB 板上， 此阶段的回流时间不能过长， 一 般需要3050秒，温升为34C /秒，峰值温度一般为 220 240 C,峰值停留时间为 1020秒。另外，不同类型的锡膏 熔点不同，如以63Sn37锡膏来说，此温度为183 C。升温超 过此温度后，温度必须继续上升，并保持足够的时间使熔化 的锡膏有足够的润湿性， 以及能够和各器件焊端以及 PCB 焊 盘间形成 IMC 为准。最后的冷却区作用，除了使 PCBA 回 到室温便于后工序的操作外，冷却速度也可以控制焊点内部 的微结晶结构。冷却速度为 23 C /秒，一般要求冷却至 100 C以下
6、。（三）回流焊接工艺故障和曲线的关系 以上提到的 5 个回流焊接工序中，每一部分都有它的作 用，而相关的故障模式也不同。处理这些工艺问题的关键在 于对它们的理解以及如何判断故障模式和工序的关系。比如 第一个升温工序，如果设置不当造成的故障将可能是气 爆、溅锡引起的焊球 、材料受热冲击损坏等问题。恒 温工序造成的问题可能是热坍塌 、连锡桥接 、焊球、 气孔、立碑等等。助焊工序相关问题有焊球 、虚 焊等等。焊接工序设置不当的相关问题可能是 润湿不良 、 缩锡、过热损坏 、冷焊、焊端溶解等等。冷却所 可能造成的问题一般较少和较轻。但如果设置不当，也将可 能影响焊点的寿命。如果马上进入清洗工艺，则可能
7、造成清 洁剂内渗而难以清洗的问题。必须注意的是，前 4 项工序是 连贯性的，相互间也有关系。所以故障模式并不常是那么容 易区分。例如立碑和焊球故障往往必须综合调整才 能够完全解决问题。二、工艺可控制的手段技巧（一）回流工艺的设置和调制1有较高恒温温度容忍性的锡膏；2了解 PCBA 上的质量和焊接要求 以及了解 PCBA 上 的焊接难点，例如锡膏印刷大于焊盘的部分，间距特小的部3找出 PCBA 上最热和最冷的点，并在点上焊接测温 热耦；4恒温温度设置尽量接近最高点；5峰值温度设置尽量接近最低点； 6采用上冷下热的设置；7考虑较缓慢的冷却。（二）焊接工艺管制上面谈的 6 个步骤是工艺的设置和调制。
8、当对其效果满 意后， 便可以进入批量生产。 此时， 工艺管制就十分重要了 一旦焊接参数（温度、时间、风量、风速、负载因子、排风 等）决定了之后，确保这些参数有一定的稳定性是工艺监控 的目标。首先在设计（ DFM ）上必须注意：1. 锡膏量不能够太多，适量的锡膏会在熔化时被引脚的 夹角留住，太多的锡膏容易助长引脚直立面往上拉 锡，而造成少锡问题；2. 焊盘内侧可以稍长，两侧稍窄，外侧稍短。避免造成吸锡问题；3. 所有焊盘引脚必须加入热阻设计，避免造成冷 焊盘；4. 器件周边避免有高的器件以及距离太近；5. 锡膏印刷钢网开口偏内；6. Ni/Au 焊盘镀层为优选。（三）设备要求好的回流炉子是确保良
9、好工艺的重要部分。可从以下特 性进行评估。1. 加热效率；2. 热量稳定性（包括温度和风速、风量）和热容量；3. 回温速度；4. 气流渗透能及气流覆盖面和均匀性；5. 温区的数目和加热区的长度；6. 冷却的可调控性和对排风的要求；三、结束语了解以上特点后，就可以知道如何处理整个焊接工艺。 回流焊接技术，事实上并不是那么简单。要确保有良好的回 流焊接工艺，应该严格要求回流工艺、严格要求焊接工艺管 制及严格要求设备 （回流炉 ）。而这种设计、材料、工艺和设备综合考虑，就是技术整合 。各方面都有本身的功能和 责任，只有这样处理，才能有把握做到零缺陷 。参考文献：1 王卫平，电子产品制造技术 .北京 .清华大学出版社， 2005.2 史建卫、何鹏、钱乙余、袁和平，焊膏工艺性要求及 性能检测方法 J. 电子工业专用设备 .2004，（ 12）.3 李莉，焊膏印刷工艺的控制 J.印制电路信息.1998.（09）.4 顾霭云， SMT 回流焊接质量分析 J .世界产品与技 术.2002.（02）.作者简介： 刘敏，女，汉族，山东济南，山东省莱芜钢铁集团有限 公司自动化部检测中心，学士学位，助理工程师，主要研究 方向：电子技术。