回流焊和波峰焊的注意事項

1、回流焊和波峰焊 的注意事項.doc小型臺式回流焊爐溫度曲線設置為了保證焊接質(zhì)量，關鍵就是設置好回流爐的溫度曲線，面對一臺新的小型臺式回流爐， 如何盡快設置合理的溫度曲線呢？這就需要首先對回流焊接原理有充分的了解，其次對所 使用的錫膏中金屬成分與熔點、活性溫度等特性有全面的了解，對回流爐的結(jié)構，包括可 控加熱段數(shù)、每段加熱時間、可控最高溫度、熱風循環(huán)路徑、加熱器的大小及控溫精度等 有一個全面的認識，以及對焊接對象表面貼裝組件（SMA）尺寸、PCB層數(shù)、元件大小 及元件分布有所了解。本文以QHL360回流爐為例，從分析回流焊接的工藝原理入手，結(jié)合典型的焊接溫 度曲線，詳細地介紹如何正確設置回流爐的

2、溫度曲線?；亓骱附釉恚汉附訉W中，根據(jù)焊料的熔點，釬焊分為軟釬焊和硬釬焊，熔點高于450，C的焊接為硬釬 焊，熔點低于450C的焊接為軟釬焊。釬焊是采用比焊件（被焊接金屬，或稱母材）熔點低 的金屬材料作為釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于焊件熔化溫度，利用液態(tài) 釬料潤濕焊件，填充接頭間隙并與焊件表面相互擴散實現(xiàn)焊接的方法。目前我們采用的回 流焊都屬于軟釬焊。在回流焊工藝中，一個完整焊點形成的過程如下：表面清潔隨著溫度上升，焊錫膏中溶劑逐漸揮發(fā)完全，助焊劑開始呈現(xiàn)活化作用，清理焊接界 面，清除PCB焊盤和元件焊接端子上的氧化膜和污物。活化潤濕隨著溫度繼續(xù)上升，助焊劑的活化作用提升，助焊劑

3、沿著焊盤表面和元件焊接端子擴 散，潤濕焊接界面。錫膏熔化隨著溫度上升到錫膏熔點，金屬分子具備一定的動能，熔融的液態(tài)焊料在金屬表面漫 流鋪展。形成結(jié)合層熔融的液態(tài)焊料在短時間內(nèi)完成潤濕、擴散、溶解，通過毛細作用和冶金結(jié)合，形成 結(jié)合層，即IMC （金屬間化合物）。冷卻凝固隨著溫度下降到焊料的固相溫度以下，焊料冷卻凝固后形成具有一定機械強度的焊點 整個焊接過程完成。理想溫度曲線圖1是常用無鉛錫膏（SAC305）理想的紅外回流溫度曲線，它反映了 SMA在整個回流 焊接過程中PCB上某一點的溫度隨時間變化的曲線，它直觀反映出該點在整個焊接過程中 的溫度變化，為獲得最佳焊接效果提供了科學的依據(jù)。該曲線由

4、五個溫度區(qū)間組成，即升 溫區(qū)，預熱區(qū)，快速升溫區(qū)，回流區(qū)和冷卻區(qū)，大部分焊錫膏都能用這五個溫區(qū)成功實現(xiàn) 回流焊。時間啊弓5由05300圖1理想溫度曲線詳細了解各溫區(qū)的溫度、SMA受熱時間以及錫膏在各溫區(qū)的變化情況，有助于更深入的 理解理想溫度曲線的意義。升溫區(qū)升溫區(qū)通常指從室溫（25C）上升到160C左右的區(qū)域，在這個加熱區(qū)域SMA平穩(wěn)受熱 升溫，焊錫膏中的溶劑緩慢揮發(fā)，各種元件尤其是IC元件緩慢升溫，以適應后面焊接溫度 的要求。但是PCB上元件大小不一，各種元件的溫度上升速度也不完全一樣，所以在升溫 區(qū)溫度上升的速度要求控制在0.52.0C/s,推薦速度在1.01.5C/S。如果升溫速度過快

5、，由于熱應力作用，可能會導致陶瓷電容產(chǎn)生細微裂縫、PCB變形、 IC芯片損壞，同時焊錫膏中的溶劑揮發(fā)過快，導致錫珠不良發(fā)生。如果升溫速度太慢，SMA及各種元件的溫度不足，導致焊接時錫膏無法潤濕元件產(chǎn)生虛 焊，同時焊錫膏中溶劑不能完全揮發(fā)，在回流區(qū)爆沸產(chǎn)生錫珠。預熱區(qū)預熱區(qū)又稱保溫區(qū)，指溫度從160C上升到180C左右的區(qū)域，焊錫膏中殘留的溶劑揮 發(fā)完畢，焊錫膏中的助焊劑活性隨著溫度的上升而逐漸增強，將PCB焊盤和元件端子表面 的氧化物和污物清除。SMA緩慢升溫，不同大小，不同材料的元件基本保持相同的溫度上升 速度。PCB在預熱區(qū)的加熱時間在4070秒左右，溫度上升速度在0.5C/S以下。如果加

6、熱時間太短，焊錫膏中的溶劑沒有完全揮發(fā)，回流焊時會爆沸產(chǎn)生錫珠。如果加熱時間太長，助焊劑活性消失后還沒有進行回流焊，在焊接時容易產(chǎn)生潤濕不 良，同時焊錫膏金屬顆粒容易氧化，出現(xiàn)錫珠。快速升溫區(qū)快速升溫區(qū)是指溫度從180C上升到錫膏熔點（217C）的區(qū)域，在此區(qū)域，SMA在10 20秒內(nèi)迅速上升到焊接溫度，溫度上升速度要求大于2C/s。焊錫膏也迅速升溫接近熔 化狀態(tài)?；亓鲄^(qū)回流區(qū)是指溫度從217C上升到240C，然后逐漸下降到217C的區(qū)域。在回流區(qū)，焊 錫膏熔化成液態(tài)，并迅速潤濕焊盤，隨著溫度的進一步升高，焊料表面張力降低，焊料沿 元件引腳爬升，形成一個彎月面。此時焊料中的錫與PCB焊盤上的銅

7、形成金屬間化合物，錫原子與銅原子在其界面上相互滲透，初期Cu-Sn合金的結(jié)構為Cu6Sn5,厚度約為13um,如果回流時間過長，溫度過高，銅原子進一步滲透到Cu6Sn5中，其局部組織將從Cu6Sn5 變成Cu3Sn,前者合金焊接強度高，導電性好，而后者則呈脆性，焊接強度低、導電性差， 所以要抑制Cu3Sn產(chǎn)生。如果SMA在回流區(qū)時間過長或溫度過高會造成PCB板面燒焦、起泡，以致?lián)p壞元件。 SMA在理想的溫度下回流，PCB顏色能保持原貌，焊點光亮。在回流時，焊錫膏熔化后產(chǎn)生 的表面張力能適度校準由于貼片過程中引起的元件引腳偏移，同時也會由于焊盤設計不合 理引起多種焊接不良，如“立碑”，“橋聯(lián)”等

8、?；亓鲄^(qū)的最高溫度為2405C，SMA在回流區(qū)停留的時間為5060秒。冷卻區(qū)加熱程序運行到冷卻區(qū)后，焊點迅速降溫，焊料凝固。焊點迅速冷卻可以使焊料晶格 細化，結(jié)合強度提高，焊點表面光亮，表面連續(xù)成彎月面。冷卻區(qū)的降溫速度要求大于4C /S.QHL360小型臺式無鉛回流焊采用強制排熱降溫，降溫速度可以達到8C/s.如何正確設置回流溫度曲線測試工具在開始設置溫度曲線之前，需要準備溫度測試儀，以及與之相匹配的熱電偶，高溫焊 錫絲、高溫膠帶和待測的SMA，QHL360小型臺式回流爐自身帶有溫度測試儀，在控制面板 上可以清楚的看到爐腔內(nèi)溫度的變化，使得測試溫度曲線非常方便。不過為了對應不同的 SMA，需

9、要使用不同的測溫樣板，使用專用的熱電偶，這類測試儀所用的小直徑熱電偶，熱 量小、響應快，測量結(jié)果精確。熱電偶的位置與固定方法熱電偶究竟焊接在何處？如何焊接？原則上是對熱容量大的組件焊盤處要設置熱電偶，此外，對熱敏感器件的外殼，PCB空檔處也應該設置熱電偶，以觀察版面溫度分布狀況。將熱電偶固定在PCB上最好的方法是用高溫焊錫膏（Sn96Ag4）焊接在所需測量溫度的 地方，也可以使用高溫膠帶固定，不過效果不如用高溫焊錫膏固定的好。根據(jù)SMA的大小 以及復雜程度，在PCB上對稱的設置5個或者以上的熱電偶，就可以準確的了解SMA板面 的受熱情況。錫膏性能為了正確的設置回流溫度曲線，對所使用的錫膏的性能

10、參數(shù)也是必須考慮的因素之一。 首先是合金的熔點，回流區(qū)的最高溫度是根據(jù)合金的熔點確定的，即高于合金熔點30- 40C。其次還要考慮錫膏的活性溫度及持續(xù)時間，以便于設置預熱區(qū)的溫度和持續(xù)時間， 保證回流焊接時助焊劑仍然保持較好的活性?；亓鳡t的結(jié)構對于初次使用的小型臺式回流爐，應首先了解爐子的內(nèi)部結(jié)構及加熱特點，看看有幾 個加熱溫度段，每個加熱段能最多持續(xù)多長時間，最高能達到多少溫度，熱電偶放置的位 置，熱風形成特點，風速如何調(diào)節(jié)，熱風循環(huán)路徑等。了解這些關鍵參數(shù)，對設置回流溫 度曲線有很大幫助。使用QHL360小型臺式回流爐時，SMA處于全靜止狀態(tài)，各溫區(qū)的加熱時間完全由加熱 程序決定，能給每個

11、加熱區(qū)域確定準確無誤的加熱時間。各區(qū)溫度設置QHL360回流爐儀表顯示的溫度僅代表個加熱器內(nèi)熱電偶所在位置的溫度，并不完全等 于SMA板面上的溫度。每臺回流爐出廠之前都進行了嚴格調(diào)試，顯示溫度與SMA板面上的 溫差在3C以內(nèi)，基本可以以顯示溫度為依據(jù)。QHL360回流爐總共有20段可控加熱區(qū)域，每段加熱時間最大為9999秒，最高溫度為 300C，幾乎可以滿足所有的SMA產(chǎn)品回流焊接。因為加熱溫區(qū)非常多，調(diào)節(jié)溫度曲線非常 方便，只需要調(diào)節(jié)各段的加熱時間和溫度就能設置出滿足各種SMA的回流溫度曲線。怎樣調(diào)試波峰焊焊接工藝?最近更新：2010-10-27 10:53瀏覽次數(shù)：285次收藏次數(shù)：0次波

12、峰焊是讓插件板的焊接面直接與高溫液態(tài)錫接觸達到焊接目的，其高溫液態(tài) 錫保持一個斜面，并由特殊裝置使液態(tài)錫形成一道道類似波浪的現(xiàn)象，所以叫“ 波峰焊。波峰焊焊接工藝與調(diào)試軌道水平工作中如果軌道不平行，整套機械傳動裝置裝處于傾斜狀態(tài)，也就是說 整套機械運作傾斜。那么由于各處受力不均勻，將使受力大的部位摩擦 力變大，從而導致運輸產(chǎn)生抖動。嚴重的將可能使傳動軸由于扭力過大 而斷裂。另一方面由于錫槽需在水平狀態(tài)下才能保證波峰前后的水平度， 這樣又將使PCB在過波峰時出現(xiàn)左右吃錫高度不一致的情況。退一步來 講即使在軌道傾斜的狀態(tài)下能使波峰前后高度與軌道匹配，但錫槽肯定 會出現(xiàn)前后端高度不一致，這樣錫波在流

13、出噴口以后受重力影響將會在 錫波表面出現(xiàn)橫流。而運輸抖動，波峰的不平穩(wěn)都是焊接不良產(chǎn)生的根 本原因。機體水平機器的水平是整臺機器正常工作的基礎，機器的前后水平直接決定軌道 的水平，雖然可以通過調(diào)節(jié)軌道絲桿架調(diào)平軌道，但可能使軌道角度調(diào) 節(jié)絲桿因前后端受力不均勻而導致軌道升降不同步。在此情況下調(diào)節(jié)角 度，最終導致PCB板浸錫的高度不一致而產(chǎn)生焊接不良。錫槽水平錫槽的水平直接影響波峰前后的高度，低的一端波峰高，高的一端波峰 較低，同時也會改變錫波的流動方向。軌道水平、機體水平、錫槽水平 三者是一個整體，任何一個環(huán)節(jié)的故障必將影響其它兩個環(huán)節(jié)，最終將 影響到整個爐子的焊板品質(zhì)。對于一些設計簡單PCB

14、來講，以上條件影 響可能不大，但對于設計復雜的PCB來講，任何一個細微的環(huán)節(jié)都將會 影響到整個生產(chǎn)過程。助焊劑它是由揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds)組成，易于 揮發(fā)，在焊接時易生成煙霧VOC2，并促進地表臭氧的形成，成為地表的 污染源。1、作用：獲得無銹金屬表面，保持被焊面的潔凈狀態(tài)；對表面張力的平衡施加影響，減小接觸角，促進焊料漫流；輔助熱傳導，浸潤待焊金屬表面。2、類型：松香型；以松香酸為基體。免清洗型；固體含量不大于5%，不含鹵素，助焊性擴展應大于80%， 免清洗的助焊劑大多采用不含鹵素的活化劑，故其活性相對偏弱一些。 免清洗助焊劑的預熱時間相對要

15、長一些，預熱溫度要高一些，這樣利于 PCB在進入焊料波峰之前活化劑能充分地活化。水溶型組份在水中溶解度大，活性強，助焊性能好，焊后殘留物易 溶于水。導軌寬度導軌的寬度能在一定程度上影響到焊接的品質(zhì)。當導軌偏窄時將可能導 致PCB板向下凹，致使整片PCB浸入波峰時兩邊吃錫少中間吃錫多，易 造成IC或排插橋連產(chǎn)生，嚴重的會夾傷PCB板邊或引起鏈爪行走時抖動。若軌距過寬，在噴射助焊劑時將造成PCB板顫動，引起PCB板面的元器 件晃動而錯位（AI插件除外）。另一方面當PCB穿過波峰時，由于PCB 處于松弛狀態(tài)，波峰產(chǎn)生的浮力將會使PCB在波峰表面浮游，當PCB脫 離波峰時，表面元件會因為受外力過大產(chǎn)生

16、脫錫不良，引起一系列的品 質(zhì)不良。正常情況下我們以鏈爪夾持PCB板以后，PCB板能用手順利地前后推動且 無左右晃動的狀態(tài)為基準。運輸速度一般我們講運輸速度為0-2M/min可調(diào)，但考慮到元件的潤濕特性以及焊 點脫錫時的平穩(wěn)性，速度不是越快或越慢最好。每一種基板都有一種最 佳的焊接條件：適宜的溫度活化適量的助焊劑，波峰適宜的浸潤以及穩(wěn) 定的脫錫狀態(tài)，才能獲得良好的焊接品質(zhì)。（過快過慢的速度將造成橋 連和虛焊的產(chǎn)生）預熱溫度焊接工藝里預熱條件是焊接品質(zhì)好壞的前提條件。當助焊劑被均勻的涂 覆到PCB板以后，需要提供適當?shù)臏囟热ゼぐl(fā)助活劑的活性，此過程將 在預熱區(qū)實現(xiàn)。有鉛焊接時預熱溫度大約維持在70

17、-90C之間，而無鉛免 洗的助焊劑由于活性低需在高溫下才能激化活性，故其活化溫度維持在 150C左右。在能保證溫度能達到以上要求以及保持元器件的升溫速率（2C/以內(nèi)）情況下，此過程所處的時間為1分半鐘左右。若超過界限， 可能使助焊劑活化不足或焦化失去活性引起焊接不良，產(chǎn)生橋連或虛焊。 另一方面當PCB從低溫升入高溫時如果升溫過快有可能使PCB板面變形 彎曲，預熱區(qū)的緩慢升溫可緩減PCB因快速升溫產(chǎn)生應力所導致的PCB 變形，可有效地避免焊接不良的產(chǎn)生。錫爐溫度爐溫是整個焊接系統(tǒng)的關鍵。有鉛焊料在223C-245C之間都可以潤濕， 而無鉛焊料則需在230C-260C之間才能潤濕。太低的錫溫將導致

18、潤濕不 良，或引起流動性變差，產(chǎn)生橋連或上錫不良。過高的錫溫則導致焊料 本身氧化嚴重，流動性變差，嚴重地將損傷元器件或PCB表面的銅箔。 由于各處的設定溫度與PCB板面實測溫度存在差異，并且焊接時受元件 表面溫度的限制，有鉛焊接的溫度設定在245C左右，無鉛焊接的溫度大 約設定在250-260C之間。在此溫度下PCB焊點釬接時都可以達到上述的 潤濕條件。PCB板焊盤設計PCB板焊盤圖形設計好壞是造成焊接中拉尖、橋連、吃錫不良的主要因素;1、焊盤形狀一般要考慮與孔的形狀相適應，而孔的形狀一般要與元件線 的形狀相對應。常見形狀有：淚滴形、圓形、矩形、長圓形。2、焊盤與通孔若不同心，在焊接中易出現(xiàn)氣

19、孔或焊點上錫不均勻，形成 原因是金屬表面對液態(tài)焊料吸附力不同所造成的。3、元件引腳直徑與孔徑間的間隙大小嚴重影響焊點的機電性能，焊接時 焊料是通過毛細作用上升到PCB表面形成的。過小的間隙焊料難以穿透 孔徑在銅箔背面潤濕，過大的間距將使元件引腳與焊盤結(jié)合的機械強度 變?nèi)酢Ｍ扑]取值為0.05-0.2mm之間；AI插件可取值0.3-0.4mm之間，間 隙最大取值不能超過0.5mm以上。4、焊盤與通孔直徑配合不當，將影響焊點形狀的豐滿程度，從而直接影 到焊點的機械強度。5、線型設計時要求導線平滑均勻，漸變過渡不可成直角或銳角形的急轉(zhuǎn) 過渡，避免焊接時在尖角處出現(xiàn)應力引起銅箔翹曲、剝離或斷裂?？偟?來

20、講，線型是設計應遵循焊料流通順暢的原則。元器件1、元件在焊接中引起不良主要表現(xiàn)在元件引腳表面氧化或元件引腳過 長。元件引腳氧化將導致虛焊產(chǎn)生，而引腳過長將產(chǎn)生橋連或焊點上錫 不飽滿（焊接面上液態(tài)的焊料被元件引腳拖掉）。2、元件引腳表面鍍層也是影響元件焊接的一個因素。3、元件在PCB表面的安裝方向是影響焊接的一個重要環(huán)節(jié)，IC類封裝元 件與排插的焊接方向?qū)⒅苯訉е聵蜻B的產(chǎn)生。SOP類元件的走向?qū)е驴?焊的產(chǎn)生與否。其形成的本質(zhì)原因是錫流不暢和元件的陰影遮蔽效應。傳送角度傳送角度指的是軌道的傾角，焊接造成的不良常見于橋連。調(diào)節(jié)角度的 根本性質(zhì)是避免相鄰兩個焊點在脫錫時同時處于焊料的可能性。一般在 生產(chǎn)中出現(xiàn)橋連時可通過調(diào)節(jié)角度或助焊劑的量或浸錫時間或PCB板的 浸錫深度等相關因素。在調(diào)節(jié)上述幾個因素時若只調(diào)節(jié)某一環(huán)節(jié)，勢必 會改變PCB的浸錫時間，在不影響PCB表面清潔度的狀態(tài)下，盡量將助 焊劑的量適當多給，可防止橋連的產(chǎn)生（適宜角度在4-7度之間，目