《SMT工藝與PCB制造(雙色)》第6章 SMT焊接

第6章SMT焊接工藝

6.1焊接原理與SMT焊接特點(diǎn)6.1.1電子產(chǎn)品焊接工藝

1.焊接的分類

1）加壓焊。加壓焊又分為加熱與不加熱兩種方式，如：冷壓焊、超聲波焊等,屬于不加熱方式，而加熱方式中，一種是加熱到塑性，另一種是加熱到局部熔化。

2）熔焊。焊接過程中母材和焊料均熔化的焊接方式稱為熔焊。如：等離子焊、電子束焊、氣焊等。

3）釬焊。所謂釬焊，是指在焊接過程中母材不熔化，而焊料熔化的焊接方式。釬焊又分為軟釬焊和硬釬焊；軟釬焊：焊料熔點(diǎn)＜450℃，硬釬焊：焊料熔點(diǎn)＞450℃。軟釬焊中最重要的一種方式是錫焊，常用的錫焊方式有：①手工烙鐵焊。②手工熱風(fēng)焊。③浸焊。④波峰焊。⑤回流焊。

2.錫焊原理錫焊方法簡(jiǎn)便，只需要使用簡(jiǎn)單的工具（如電烙鐵）即可完成焊接、焊點(diǎn)整修以及元器件拆換等工藝過程。此外，錫焊還具有成本低、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，在電子工程技術(shù)里，它是使用最早、最廣、占比重最大的焊接方法。錫焊是將焊件和焊料共同加熱到錫焊溫度，在焊件不熔化的情況下，焊料熔化并潤(rùn)濕焊接面，形成焊件的連接。其主要特征有以下三點(diǎn)：

1）焊料熔點(diǎn)低于焊件。

2）焊接時(shí)將焊料與焊件共同加熱到錫焊溫度，焊料熔化而焊件不熔化。

3）焊接的形成依靠熔化狀態(tài)的焊料潤(rùn)濕焊接面，由毛細(xì)作用使焊料進(jìn)入焊件的間隙，依靠二者原子的擴(kuò)散，形成一個(gè)合金層，從而實(shí)現(xiàn)焊件的結(jié)合。

1）潤(rùn)濕。焊接的物理基礎(chǔ)是“潤(rùn)濕”，潤(rùn)濕也叫做“浸潤(rùn)”，是指液體在與固體的接觸面上攤開，充分鋪展接觸的一種現(xiàn)象。錫焊的過程，就是通過加熱，讓鉛錫焊料在焊接面上熔化、流動(dòng)、潤(rùn)濕，使鉛錫原子滲透到銅母材(導(dǎo)線、焊盤)的表面內(nèi)，并在兩者的接觸面上形成Cu6—Sn5的脆性合金層。在焊接過程中，焊料和母材接觸所形成的夾角叫做潤(rùn)濕角，又稱接觸角，如圖6-1中的θ。圖a中，當(dāng)θ＞90°時(shí)，焊料與母材沒有潤(rùn)濕，不能形成良好的焊點(diǎn)；圖b中，當(dāng)θ＜90°時(shí)，焊料與母材潤(rùn)濕，能夠形成良好的焊點(diǎn)。仔細(xì)觀察焊點(diǎn)的潤(rùn)濕角，就能判斷焊點(diǎn)的質(zhì)量。顯然，如果焊接面上有阻隔潤(rùn)濕的污垢或氧化層，不能生成兩種金屬材料的合金層，或者溫度不夠高使焊料沒有充分熔化，都不能使焊料潤(rùn)濕。

圖6-1潤(rùn)濕與潤(rùn)濕角

2）錫焊的條件。①焊件必須具有良好的可焊性。所謂可焊性是指在適當(dāng)溫度下，被焊金屬材料與焊錫能形成良好結(jié)合的合金的性能。并不是所有的金屬都具有好的可焊性，有些金屬如鉻、鉬、鎢等的可焊性就非常差；有些金屬的可焊性比較好，如紫銅、黃銅等。②焊件表面必須保持清潔與干燥。為了使焊錫和焊件達(dá)到良好的結(jié)合，焊接表面一定要保持清潔與干燥。即使是可焊性良好的焊件，由于儲(chǔ)存或被污染，都可能在焊件表面產(chǎn)生對(duì)潤(rùn)濕有害的氧化膜和油污，在焊接前務(wù)必把污垢和氧化膜清除干凈，否則無法保證焊接質(zhì)量。③要使用合適的助焊劑。助焊劑也叫焊劑，助焊劑的作用是清除焊件表面的氧化膜。不同的焊接工藝，應(yīng)該選擇不同的助焊劑，如鎳鉻合金、不銹鋼、鋁等材料，沒有專用的特殊助焊劑是很難實(shí)施錫焊的。在焊接印制電路板等精密電子產(chǎn)品時(shí)，為使焊接可靠穩(wěn)定，通常采用以松香為主的助焊劑。④焊件要加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?。焊接時(shí)，熱能的作用是熔化焊錫和加熱焊接對(duì)象，使錫、鉛原子獲得足夠的能量滲透到被焊金屬表面的晶格中而形成合金。焊接溫度過低，對(duì)焊料原子滲透不利，無法形成合金，極易形成虛焊；焊接溫度過高，會(huì)使焊料處于非共晶狀態(tài)，加速助焊劑分解和揮發(fā)，使焊料品質(zhì)下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致PCB的焊盤脫落或被焊接的元器件損壞。⑤合適的焊接時(shí)間。焊接時(shí)間是指在焊接全過程中，進(jìn)行物理和化學(xué)變化所需要的時(shí)間。它包括被焊金屬達(dá)到焊接溫度的時(shí)間、焊錫的熔化時(shí)間、助焊劑發(fā)揮作用及生成金屬合金的時(shí)間幾個(gè)部分。當(dāng)焊接溫度確定后，就應(yīng)根據(jù)被焊件的形狀、性質(zhì)、特點(diǎn)等確定合適的焊接時(shí)間。焊接時(shí)間過長(zhǎng)，容易損壞元器件或焊接部位；過短，則達(dá)不到焊接要求。對(duì)于電子元器件的焊接，除了特殊焊點(diǎn)以外，一般每個(gè)焊點(diǎn)加熱焊接一次的時(shí)間不超過2s。6.1.2SMT焊接技術(shù)特點(diǎn)焊接是SMT中的主要工藝技術(shù)之一。在一塊SMA（表面組裝組件）上少則有幾十個(gè)，多則有成千上萬個(gè)焊點(diǎn)，一個(gè)焊點(diǎn)不良就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)SMA或SMT產(chǎn)品失效。焊接質(zhì)量取決所用的焊接方法、焊接材料、焊接工藝技術(shù)和焊接設(shè)備。根據(jù)熔融焊料的供給方式，在SMT中采用的軟釬焊技術(shù)主要為波峰焊和回流焊。一般情況下，波峰焊用于混合組裝（既有THT元器件，也有SMC/SMD）方式，回流焊用于全表面組裝方式。波峰焊是通孔插裝技術(shù)中使用的傳統(tǒng)焊接工藝技術(shù)，根據(jù)波峰的形狀不同有單波峰焊、雙波峰焊等形式之分。根據(jù)提供熱源的方式不同，回流焊有傳導(dǎo)、對(duì)流、紅外、激光、氣相等方式。

由于SMC／SMD的微型化和SMA的高密度化，SMA上元器件之間和元器件與PCB之間的間隔很小，因此，表面組裝元器件的焊接與THT元器件的焊接相比，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1）元器件本身受熱沖擊大；

2）要求形成微細(xì)化的焊接連接；

3）由于表面組裝元器件的電極或引線的形狀、結(jié)構(gòu)和材料種類繁多，因此要求能對(duì)各種類型的電極或引線都能進(jìn)行焊接；

4）要求表面組裝元器件與PCB上焊盤圖形的接合強(qiáng)度和可靠性更高。

6.2.2波峰焊

1.波峰焊機(jī)結(jié)構(gòu)及其工作原理波峰焊機(jī)是在浸焊機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的自動(dòng)焊接設(shè)備，兩者最主要的區(qū)別在于設(shè)備的焊錫槽。波峰焊是利用焊錫槽內(nèi)的機(jī)械式或電磁式離心泵，將熔融焊料壓向噴嘴，形成一股向上平穩(wěn)噴涌的焊料波峰并源源不斷地從噴嘴中溢出。裝有元器件的印制電路板以平面直線勻速運(yùn)動(dòng)的方式通過焊料波峰，在焊接面上形成浸潤(rùn)焊點(diǎn)而完成焊接。圖6-3是波峰焊機(jī)的焊錫槽示意圖。圖6-3波峰焊機(jī)的焊錫槽示意圖與浸焊機(jī)相比，波峰焊設(shè)備具有如下優(yōu)點(diǎn)；

1）熔融焊料的表面漂浮一層抗氧化劑隔離空氣，只有焊料波峰暴露在空氣中，減少了氧化的機(jī)會(huì)，可以減少氧化渣帶來的焊料浪費(fèi)。

2）電路板接觸高溫焊料時(shí)間短，可以減輕電路板的翹曲變形。

3）浸焊機(jī)內(nèi)的焊料相對(duì)靜止，焊料中不同密度的金屬會(huì)產(chǎn)生分層現(xiàn)象(下層富鉛而上層富錫)。波峰焊機(jī)在焊料泵的作用下，整槽熔融焊料循環(huán)流動(dòng)，使焊料成分均勻一致。

4）波峰焊機(jī)的焊料充分流動(dòng)，有利于提高焊點(diǎn)質(zhì)量。波峰焊適宜成批、大量地焊接一面裝有分立元件和集成電路的印制線路板。凡與焊接質(zhì)量有關(guān)的重要因素，如焊料與助焊劑的化學(xué)成分、焊接溫度、速度、時(shí)間等，在波峰焊機(jī)上均能得到比較完善的控制。圖6-4波峰焊機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖在波峰焊機(jī)內(nèi)部，焊錫槽被加熱使焊錫熔融，機(jī)械泵根據(jù)焊接要求工作，使液態(tài)焊錫從噴口涌出，形成特定形態(tài)的、連續(xù)不斷的錫波；已經(jīng)完成插件工序的電路板放在導(dǎo)軌上，以勻速直線運(yùn)動(dòng)的形式向前移動(dòng)，順序經(jīng)過涂敷助焊劑和預(yù)熱工序，進(jìn)入焊錫槽上部，電路板的焊接面在通過焊錫波峰時(shí)進(jìn)行焊接。然后，焊接面經(jīng)冷卻后完成焊接過程，被送出焊接區(qū)。冷卻方式大都為強(qiáng)迫風(fēng)冷，正確的冷卻溫度與時(shí)間，有利于改進(jìn)焊點(diǎn)的外觀與可靠性。助焊劑噴嘴既可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)噴涂，也可以被設(shè)置成檢測(cè)到有電路板通過時(shí)才進(jìn)行噴涂的經(jīng)濟(jì)模式；預(yù)熱裝置由熱管組成，電路板在焊接前被預(yù)熱，可以減小溫差、避免熱沖擊。預(yù)熱溫度在90℃～120℃之間，預(yù)熱時(shí)間必須控制得當(dāng),預(yù)熱使助焊劑干燥(蒸發(fā)掉其中的水分)并處于活化狀態(tài)。焊料熔液在錫槽內(nèi)始終處于流動(dòng)狀態(tài)，使噴涌的焊料波峰表面無氧化層，由于印制板和波峰之間處于相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以助焊劑容易揮發(fā)，焊點(diǎn)內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)氣泡。

圖6-5波峰焊機(jī)的外觀照片

2.波峰焊的工藝因素調(diào)整在波峰焊機(jī)工作的過程中，焊料和助焊劑被不斷消耗，需要經(jīng)常對(duì)這些焊接材料進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行必要的調(diào)整。

1）焊料。波峰焊一般采用Sn63—Pb37的共晶焊料，熔點(diǎn)為183℃,Sn的含量應(yīng)該保持在61.5%以上，并且Sn—Pb兩者的含量比例誤差不得超過±1%。應(yīng)該根據(jù)設(shè)備的使用頻率，一周到一個(gè)月定期檢測(cè)焊料的Sn-Pb比例和主要金屬雜質(zhì)含量，如果不符合要求，應(yīng)該更換焊料或采取其他措施。例如當(dāng)Sn的含量低于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以添加純Sn以保證含量比例。焊料的溫度與焊接時(shí)間、波峰的形狀與強(qiáng)度決定焊接質(zhì)量。焊接時(shí)，Sn-Pb焊料的溫度一般設(shè)定為245℃左右，焊接時(shí)間3s左右。隨著無鉛焊料的應(yīng)用以及高密度、高精度組裝的要求，新型波峰焊設(shè)備需要在更高的溫度下進(jìn)行焊接，焊料槽部位也將實(shí)行氮?dú)獗Ｗo(hù)。

2）助焊劑。波峰焊使用的助焊劑，要求表面張力小，擴(kuò)展率大于85%；黏度小于熔融焊料，容易被置換且焊接后容易清洗。一般助焊劑的密度為0.82～0.84g／cm3，可以用相應(yīng)的溶劑來稀釋調(diào)整。假如采用免清洗助焊劑，要求密度小于0.8g／cm3，固體含量小于2.0%，不含鹵化物，焊接后殘留物少，不產(chǎn)生腐蝕作用，絕緣性好，絕緣電阻大于1×1011Ω。助焊劑的類型應(yīng)該根據(jù)電子產(chǎn)品對(duì)清潔度和電性能的要求選擇：衛(wèi)星、飛機(jī)儀表、潛艇通信、徽弱信號(hào)測(cè)量?jī)x器等軍用、航空航天產(chǎn)品或生命保障類醫(yī)療裝置，必須采用免清洗助焊劑；通信設(shè)施、工業(yè)裝置、辦公設(shè)備、計(jì)算機(jī)等，可以采用免清洗助焊劑，或者用清洗型助焊劑，焊接后進(jìn)行清洗；消費(fèi)類電子產(chǎn)品，可以采用中等活性的松香助焊劑，焊接后不必清洗，也可以使用免清洗助焊劑。

3）焊料添加劑。在波峰焊的焊料中，還要根據(jù)需要添加或補(bǔ)充一些輔料：防氧化劑可以減少高溫焊接時(shí)焊料的氧化，不僅可以節(jié)約焊料，還能提高焊接質(zhì)量。防氧化劑由油類與還原劑組成。要求還原能力強(qiáng)，在焊接溫度下不會(huì)碳化。錫渣減除劑能讓熔融的鉛錫焊料與錫渣分離，起到防止錫渣混入焊點(diǎn)、節(jié)省焊料的作用。另外，波峰焊設(shè)備的傳送系統(tǒng)，即傳送鏈、傳送帶的速度也要依據(jù)助焊劑、焊料等因素與生產(chǎn)規(guī)模綜合選定與調(diào)整。傳送鏈、傳送帶的傾斜角度在設(shè)備制造時(shí)是根據(jù)焊料波形設(shè)計(jì)的，但有時(shí)也要隨產(chǎn)品的改變而進(jìn)行微量調(diào)整。

3.幾種適應(yīng)SMT的波峰焊機(jī)

1）斜坡式波峰焊機(jī)。這種波峰焊機(jī)的傳送導(dǎo)軌以一定角度的斜坡方式安裝，并且斜坡的角度可以調(diào)整。這樣的好處是增加了電路板焊接面與焊錫波峰接觸的長(zhǎng)度。假如電路板以同樣速度通過波峰，等效增加了焊點(diǎn)潤(rùn)濕的時(shí)間，從而可以提高傳送導(dǎo)軌的運(yùn)行速度和焊接效率；不僅有利于焊點(diǎn)內(nèi)的助焊劑揮發(fā)，避免形成夾氣焊點(diǎn)，還能讓多余的焊錫流下來。

2）高波峰焊機(jī)。高波峰焊機(jī)適用于THT元器件“長(zhǎng)腳插焊”工藝。其特點(diǎn)是，焊料離心泵的功率比較大，從噴嘴中噴出的錫波高度比較高，并且其高度h可以調(diào)節(jié)，保證元器件的引腳從錫波里順利通過。一般，在高波峰焊機(jī)的后面配置剪腿機(jī)（也叫切腳機(jī)），用來剪短元器件的引腳。

3）電磁泵噴射波峰焊機(jī)。在電磁泵噴射空心波焊接設(shè)備中，通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)與電流值，可以方便地調(diào)節(jié)特制電磁泵的壓差和流量，從而調(diào)整焊接效果。這種泵控制靈活，每焊接完成一塊電路板后，自動(dòng)停止噴射，減少了焊料與空氣接觸的氧化作用。這種焊接設(shè)備多用在焊接貼片／插裝混合組裝的電路板中，圖6-6c是它的原理示意圖。

4）雙波峰焊機(jī)。雙波峰焊機(jī)是SMT時(shí)代發(fā)展起來的改進(jìn)型波峰焊設(shè)備，特別適合焊接那些THT+SMT混合元器件的電路板。使用這種設(shè)備焊接印制電路板時(shí)，THT元器件要采用“短腳插焊”工藝。電路板的焊接面要經(jīng)過兩個(gè)熔融的鉛錫焊料形成的波峰：這兩個(gè)焊料波峰的形式不同，最常見的波型組合是“紊亂波”+“寬平波”，“空心波”+“寬平波”的波型組合也比較常見；焊料熔液的溫度、波峰的高度和形狀、電路板通過波峰的時(shí)間和速度這些工藝參數(shù)，都可以通過計(jì)算機(jī)伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。圖6-6幾種波峰焊機(jī)的特點(diǎn)6.2.3回流焊

1.回流焊工藝概述回流焊，也稱為再流焊，回流焊工藝是通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊?；亓骱钢饕獞?yīng)用于各類表面組裝元器件的焊接，目前已經(jīng)成為SMT電路板組裝技術(shù)的主流。經(jīng)過焊錫膏印刷和元器件貼裝的電路板進(jìn)入回流焊設(shè)備。傳送系統(tǒng)帶動(dòng)電路板通過設(shè)備里各個(gè)設(shè)定的溫度區(qū)域，焊錫膏經(jīng)過干燥、預(yù)熱、熔化、潤(rùn)濕、冷卻，將元器件焊接到印制板上。由于回流焊工藝有“再流動(dòng)”及“自定位效應(yīng)”的特點(diǎn)，使回流焊工藝對(duì)貼裝精度的要求比較寬松，容易實(shí)現(xiàn)焊接的高度自動(dòng)化與高速度。同時(shí)也正因?yàn)樵倭鲃?dòng)及自定位效應(yīng)的特點(diǎn)，回流焊工藝對(duì)焊盤設(shè)計(jì)、元器件標(biāo)準(zhǔn)化、元器件端頭與印制板質(zhì)量、焊料質(zhì)量以及工藝參數(shù)的設(shè)置有更嚴(yán)格的要求。

2.回流焊工藝的特點(diǎn)

1）元件不直接浸漬在熔融的焊料中，所以元件受到的熱沖擊小。

2）能在前導(dǎo)工序里控制焊料的施加量，減少了虛焊、橋接等焊接缺陷，所以焊接質(zhì)量好，焊點(diǎn)的一致性好，可靠性高。

3）假如前導(dǎo)工序在PCB上施放焊料的位置正確而貼放元器件的位置有一定偏離，在回流焊過程中，當(dāng)元器件的全部焊端、引腳及其相應(yīng)的焊盤同時(shí)潤(rùn)濕時(shí)，由于熔融焊料表面張力的作用，產(chǎn)生自定位效應(yīng)，能夠自動(dòng)校正偏差，把元器件拉回到近似準(zhǔn)確的位置。

4）回流焊的焊料是商品化的焊錫膏，能夠保證正確的組分，一般不會(huì)混入雜質(zhì)。

5）可以采用局部加熱的熱源，因此能在同一基板上采用不同的焊接方法進(jìn)行焊接。

6）工藝簡(jiǎn)單，返修的工作量很小。

3.回流焊工藝的焊接溫度曲線控制與調(diào)整回流焊設(shè)備內(nèi)焊接對(duì)象在加熱過程中的時(shí)間—溫度參數(shù)關(guān)系(常簡(jiǎn)稱為焊接溫度曲線)，是決定回流焊效果與質(zhì)量的關(guān)鍵。各類設(shè)備的演變與改善，其目的也是更加便于精確調(diào)整溫度曲線?；亓骱傅募訜徇^程可以分成預(yù)熱、焊接（回流）和冷卻三個(gè)最基本的溫度區(qū)域，主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一種是沿著傳送系統(tǒng)的運(yùn)行方向，讓電路板順序通過隧道式爐內(nèi)的各個(gè)溫度區(qū)域；另一種是把電路板停放在某一固定位置上，在控制系統(tǒng)的作用下，按照各個(gè)溫度區(qū)域的梯度規(guī)律調(diào)節(jié)、控制溫度的變化。溫度曲線主要反映電路板組件的受熱狀態(tài)，常規(guī)回流焊的理想焊接溫度曲線如圖6-10所示。圖6-10回流焊的理想焊接溫度曲線

1）預(yù)熱區(qū)：焊接對(duì)象從室溫逐步加熱至150℃左右的區(qū)域，縮小與回流焊過程的溫差，焊錫膏中的溶劑被揮發(fā)。

2）保溫區(qū)：溫度維持在150℃～160℃，焊錫膏中的活性劑開始作用，去除焊接對(duì)象表面的氧化層。

3）回流區(qū)：溫度逐步上升，超過焊錫膏熔點(diǎn)溫度30%～40%(一般Sn—Pb焊錫的熔點(diǎn)為183℃，比熔點(diǎn)高約47℃～50℃)，峰值溫度達(dá)到220℃～230℃的時(shí)間短于10s，焊錫膏完全熔化并浸潤(rùn)元器件焊端與焊盤。這個(gè)范圍一般被稱為工藝窗口。

4）冷卻區(qū)：焊接對(duì)象迅速降溫，形成焊點(diǎn)，完成焊接。

4.回流焊的工藝要求

1）要設(shè)置合理的溫度曲線?；亓骱甘荢MT生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序，假如溫度曲線設(shè)置不當(dāng)，會(huì)引起焊接不完全、虛焊、元件翹立(“立碑”現(xiàn)象)、錫珠飛濺等焊接缺陷，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2）SMT電路板在設(shè)計(jì)時(shí)就要確定焊接方向，并應(yīng)當(dāng)按照設(shè)計(jì)方向進(jìn)行焊接。一般，應(yīng)該保證主要元器件的長(zhǎng)軸方向與電路板的運(yùn)行方向垂直。

3）在焊接過程中，要嚴(yán)格防止傳送帶振動(dòng)。必須對(duì)第一塊印制電路板的焊接效果進(jìn)行判斷，施行首件檢查制。檢查焊接是否完全、有無焊錫膏熔化不充分或虛焊和橋接的痕跡、焊點(diǎn)表面是否光亮、焊點(diǎn)形狀是否向內(nèi)凹陷、是否有錫珠飛濺和殘留物等現(xiàn)象，還要檢查PCB的表面顏色是否改變。在批量生產(chǎn)過程中，要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量，及時(shí)對(duì)溫度曲線進(jìn)行修正。6.2.4回流焊爐的工作方式和結(jié)構(gòu)

1.回流焊爐的工作方式回流焊的核心環(huán)節(jié)是將預(yù)敷的焊料熔融、回流、潤(rùn)濕?；亓骱笇?duì)焊料加熱有不同的方法，就熱量的傳導(dǎo)來說，主要有輻射和對(duì)流兩種方式；按照加熱區(qū)域，可以分為對(duì)PCB整體加熱和局部加熱兩大類：整體加熱的方法主要有紅外線加熱法、汽相加熱法、熱風(fēng)加熱法、熱板加熱法；局部加熱的方法主要有激光加熱法，紅外線聚焦加熱法、熱氣流加熱法、光束加熱法?；亓骱笭t的結(jié)構(gòu)主體是一個(gè)熱源受控的隧道式爐膛，涂敷了膏狀焊料并貼裝了元器件的電路板隨傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直線勻速進(jìn)入爐膛，順序通過預(yù)熱、回流（焊接）和冷卻這三個(gè)基本溫度區(qū)域。在預(yù)熱區(qū)內(nèi)，電路板在100℃～160℃的溫度下均勻預(yù)熱2～3min，焊錫膏中的低沸點(diǎn)溶劑和抗氧化劑揮發(fā)，化成煙氣排出；同時(shí)，焊錫膏中的助焊劑浸潤(rùn)，焊錫膏軟化塌落，覆蓋了焊盤和元器件的焊端或引腳，使它們與氧氣隔離；并且，電路板和元器件得到充分預(yù)熱，以免它們進(jìn)入焊接區(qū)因溫度突然升高而損壞。在焊接區(qū)，溫度迅速上升，比焊料合金的熔點(diǎn)高20℃～50℃，膏狀焊料在熱空氣中再次熔融，潤(rùn)濕焊接面，時(shí)間大約30～90s。當(dāng)焊接對(duì)象從爐膛內(nèi)的冷卻區(qū)通過，使焊料冷卻凝固以后，全部焊點(diǎn)同時(shí)完成焊接?；亓骱冈O(shè)備可用于單面、雙面、多層電路板上SMT元器件的焊接，以及在其他材料的電路基板(如陶瓷基板、金屬芯基板)上的回流焊，也可以用于電子器件、組件、芯片的回流焊，還可以對(duì)印制電路板進(jìn)行熱風(fēng)整平、烘干，對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行烘烤、加熱或固化粘合劑?；亓骱冈O(shè)備既能夠單機(jī)操作，也可以連入電子裝配生產(chǎn)線配套使用。

2.回流焊爐的結(jié)構(gòu)熱風(fēng)回流焊是目前應(yīng)用較廣一種回流焊類型，現(xiàn)以此為例介紹回流焊爐的結(jié)構(gòu)?；亓骱笭t主要由爐體、上下加熱源、PCB傳送裝置、空氣循環(huán)裝置、冷卻裝置、排風(fēng)裝置、溫度控制裝置以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。（1）外部結(jié)構(gòu)。

1）電源開關(guān)。主電源來源，一般為380V三相四線制電源。

2）PCB傳輸部件，一般有傳輸鏈和傳輸網(wǎng)兩種。

3）信號(hào)指示燈。指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，共有三種顏色。綠色燈亮表示設(shè)備各項(xiàng)檢測(cè)值與設(shè)定值一致，可以正常使用；黃色燈亮表示設(shè)備正在設(shè)定中或尚未啟動(dòng)；紅色燈亮表示設(shè)備有故障。

4）生產(chǎn)過程中將助焊劑煙霧等廢氣抽出，以保證爐內(nèi)再流氣體干凈。

5）顯示器，鍵盤。設(shè)備操作接口。

6）散熱風(fēng)扇。

7）緊急開關(guān)。按下緊急開關(guān)，可關(guān)閉各電動(dòng)機(jī)電源，同時(shí)關(guān)閉發(fā)熱器電源，設(shè)備進(jìn)入緊急停止?fàn)顟B(tài)。（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)。熱風(fēng)回流焊爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6-12所示。

1）加熱器。一般為石英發(fā)熱管組，提供爐溫所必需的熱量。

2）熱風(fēng)電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)風(fēng)泵將熱量傳輸至PCB表面，保持爐內(nèi)熱量均勻。

3）冷卻風(fēng)扇。冷卻焊后PCB。

4）傳輸帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。給傳輸帶提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。

5）傳輸帶驅(qū)動(dòng)輪。傳輸帶驅(qū)動(dòng)輪起傳動(dòng)網(wǎng)鏈作用。

6）UPS。在主電源突然停電時(shí)，UPS會(huì)自動(dòng)將存于蓄電池內(nèi)的電量釋放，驅(qū)動(dòng)網(wǎng)鏈運(yùn)動(dòng)，將PCB運(yùn)輸出爐。圖6-12回流焊爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.回流焊爐的主要技術(shù)指標(biāo)①溫度控制精度(指?jìng)鞲衅黛`敏度)：應(yīng)該達(dá)到±0.1℃～0.2℃。②溫度均勻度：±1℃～2℃，爐膛內(nèi)不同點(diǎn)的溫差應(yīng)該盡可能小。③傳輸帶橫向溫差：要求±5℃以下。④溫度曲線調(diào)試功能：如果設(shè)備無此裝置，要外購溫度曲線采集器。⑤最高加熱溫度：一般為300℃～350℃，如果考慮溫度更高的無鉛焊接或金屬基板焊接，應(yīng)該選擇350℃以上。⑥加熱區(qū)數(shù)量和長(zhǎng)度：加熱區(qū)數(shù)量越多、長(zhǎng)度越長(zhǎng)，越容易調(diào)整和控制溫度曲線。一般中小批量生產(chǎn)，選擇4～5個(gè)溫區(qū)，加熱長(zhǎng)度1.8m左右的設(shè)備，即能滿足要求。⑦焊接工作尺寸：根據(jù)傳送帶寬度確定，一般為30～400mm。6.2.5回流焊設(shè)備的類型

1.熱板傳導(dǎo)回流焊利用熱板傳導(dǎo)來加熱的焊接方法稱為熱板回流焊。

1）工作原理。熱板傳導(dǎo)回流焊的發(fā)熱器件為板型，放置在薄薄的傳送帶下，傳送帶由導(dǎo)熱性能良好的聚四氟乙烯材料制成。待焊電路板放在傳送帶上，熱量先傳送到電路板上，再傳至焊錫膏與SMC／SMD元器件，焊錫膏熔化以后，再通過風(fēng)冷降溫，完成電路板焊接。

2）特點(diǎn)。這種回流焊的熱板表面溫度不能大于300℃，早期用于導(dǎo)熱性好的高純度氧化鋁基板、陶瓷基板等厚膜電路單面焊接，隨后也用于焊接初級(jí)SMT產(chǎn)品的單面電路板。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便；缺點(diǎn)是熱效率低，溫度不均勻，電路板若導(dǎo)熱不良或稍厚就無法適應(yīng)，對(duì)普通覆銅箔電路板的焊接效果不好，故很快被其他形式的回流焊爐取代。圖6-13熱板回流焊的工作原理

2.紅外線輻射回流焊

1）工作原理。在設(shè)備內(nèi)部，通電的陶瓷發(fā)熱板(或石英發(fā)熱管)輻射出遠(yuǎn)紅外線，電路板通過數(shù)個(gè)溫區(qū)，接受輻射轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到回流焊所需的溫度，焊料潤(rùn)濕完成焊接，然后冷卻。紅外線輻射加熱法是最早、最廣泛使用的SMT焊接方法之一。

2）特點(diǎn)。紅外線回流焊爐設(shè)備成本低，適用于低組裝密度產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，調(diào)節(jié)溫度范圍較寬的爐子也能在點(diǎn)膠貼片后固化貼片膠。爐內(nèi)有遠(yuǎn)紅外線與近紅外線兩種熱源，一般，前者多用于預(yù)熱，后者多用于回流加熱。整個(gè)加熱爐可以分成幾段溫區(qū)，分別控制溫度。圖6-14紅外線輻射回流焊的原理示意圖

3.全熱風(fēng)回流焊

1）工作原理。全熱風(fēng)回流焊是一種通過對(duì)流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機(jī)來迫使氣流循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)被焊件加熱的焊接方法，該類設(shè)備在90年代開始興起。

2）特點(diǎn)。由于采用此種加熱方式PCB和元器件的溫度接近給定加熱溫區(qū)的氣體溫度，完全克服了紅外回流焊的局部溫差和遮蔽效應(yīng)。為確保循環(huán)氣體作用于印制板的任一區(qū)域，氣流必須具有足夠快的速度，這在一定程度上易造成印制板的抖動(dòng)和元器件的移位。

4.紅外線熱風(fēng)回流焊為使不同顏色、不同體積的元器件（例如QFP、PLCC和BGA封裝的集成電路）能同時(shí)完成焊接，必須改善回流焊設(shè)備的熱傳導(dǎo)效率，減少元器件之間的峰值溫度差別，在電路板通過溫度隧道的過程中維持穩(wěn)定一致的溫度曲線，設(shè)備制造商開發(fā)了新一代回流焊設(shè)備，改進(jìn)加熱器的分布、空氣的循環(huán)流向，增加溫區(qū)劃分，使之能進(jìn)一步精確控制爐內(nèi)各部位的溫度分布，便于溫度曲線的理想調(diào)節(jié)。紅外線熱風(fēng)回流焊技術(shù)結(jié)合了熱風(fēng)對(duì)流與紅外線輻射兩者的優(yōu)點(diǎn)，用波長(zhǎng)穩(wěn)定的紅外線（波長(zhǎng)約8μm）發(fā)生器作為主要熱源，利用對(duì)流的均衡加熱特性以減少元器件與電路板之間的溫度差別。

5.汽相回流焊

1）工作原理。加熱傳熱介質(zhì)氟氯烷系溶劑，使之沸騰產(chǎn)生飽和蒸汽；在焊接設(shè)備內(nèi)，介質(zhì)的飽和蒸汽遇到溫度低的待焊PCB，轉(zhuǎn)變成為相同溫度下的液體，釋放出汽化潛熱，使膏狀焊料熔融潤(rùn)濕，從而使電路板上的所有焊點(diǎn)同時(shí)完成焊接。

2）加熱過程。利用PCB托盤有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過紅外預(yù)熱，進(jìn)入隔離區(qū)進(jìn)一步預(yù)熱，然后將被加熱對(duì)象逐層依次送入加熱層。由于主加熱器位于底部，因此從工藝腔體底部到頂部相對(duì)于不同的高度會(huì)產(chǎn)生一定溫差，在腔體內(nèi)的不同高度形成不同的溫度，從而使腔體內(nèi)分成多個(gè)不同的溫區(qū)，加熱過程中利用這些不同的溫區(qū)，精密調(diào)整加熱工藝曲線，達(dá)到PCB和元器件都被充分加熱，用以完成被加熱對(duì)象焊接前的預(yù)熱過程，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)濕準(zhǔn)備的目的。被加熱對(duì)象在汽相層內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)濕焊接，進(jìn)行充分的熱交換。在熱交換過程中，蒸汽中的熱量被交換到溫度相對(duì)較低的被加熱對(duì)象中，熱量被交換走的部分蒸汽，冷凝成液體，流回主加熱槽，主加熱槽體下的電加熱器會(huì)不斷提供汽相液沸騰所需要的熱能。由此周而復(fù)始，直至被加熱對(duì)象的溫度與汽相液蒸汽的溫度完全一致，并在汽相液表面重新形成一層穩(wěn)定的汽相層。

PCB離開加熱工作區(qū)后，PCB上的冷凝液體將流回汽相液槽內(nèi)。由于液體會(huì)很快蒸發(fā)，所以PCB板取出前已經(jīng)干燥。圖6-16汽相回流焊的工作原理示意圖

3）特點(diǎn)：加熱過程中，PCB任何部位的溫度是完全相同的，即使長(zhǎng)時(shí)間加熱，這個(gè)溫度也不超過汽相液的沸點(diǎn)溫度，因此，不會(huì)出現(xiàn)加熱溫度過高的問題。汽相回流焊能精確控制溫度（取決于熔劑沸點(diǎn)），汽相液的沸點(diǎn)是人為設(shè)定、選擇的，廠家提供多種不同溫度（150℃～276℃之間）多種規(guī)格的汽相液，可由使用者根據(jù)被加熱對(duì)象所需溫度而事先選擇。汽相液沸騰后的蒸汽的密度大于空氣，因此會(huì)在汽相液表面上方形成一層穩(wěn)定的沉于空氣底部的汽相層，而汽相液是一種惰性的介質(zhì)，從而為被加熱對(duì)象提供一個(gè)惰性氣體環(huán)境，能夠完全避免氧化現(xiàn)象。汽相回流焊的缺點(diǎn)是介質(zhì)液體及設(shè)備的價(jià)格高，介質(zhì)液體是典型的臭氧層損耗物質(zhì)，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量有毒的全氟異丁烯（PFIB）氣體，因此在應(yīng)用上受到極大限制。

6.簡(jiǎn)易紅外線回流焊機(jī)簡(jiǎn)易紅外線熱風(fēng)回流焊機(jī)內(nèi)部只有一個(gè)溫區(qū)的小加熱爐，能夠焊接的電路板最大面積為400mm×400mm(小型設(shè)備的有效焊接面積會(huì)小一些)。爐內(nèi)的加熱器和風(fēng)扇受單片機(jī)控制，溫度隨時(shí)間變化，電路板在爐內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)。使用時(shí)打開爐門，放入待焊的電路板（如圖所示），按下啟動(dòng)按鈕，電路板連續(xù)經(jīng)歷預(yù)熱、再流和冷卻的溫度過程，完成焊接。控制面板上裝有溫度調(diào)整按鍵和LCD顯示屏，焊接過程中可以監(jiān)測(cè)溫度變化情況。6.3.1手工焊接SMT元器件的要求與條件在生產(chǎn)企業(yè)里，焊接SMT元器件主要依靠自動(dòng)焊接設(shè)備，但在維修電子產(chǎn)品或者研究單位制作樣機(jī)的時(shí)候，檢測(cè)、焊接SMT元器件都可能需要手工操作。在高密度的SMT電路板上，對(duì)于微型貼片元器件，如BGA、CSP、倒裝芯片等，完全依靠手工已無法完成焊接任務(wù)，有時(shí)必須借助半自動(dòng)的維修設(shè)備和工具。

1.手工焊接SMT元器件與焊接THT元器件的幾點(diǎn)不同

1）焊接材料：焊錫絲更細(xì)，一般要使用直徑0.5～0.8mm的活性焊錫絲,也可以使用膏狀焊料(焊錫膏)；但要使用腐蝕性小、無殘?jiān)拿馇逑粗竸?/p>

2）工具設(shè)備：使用更小巧的專用鑷子和電烙鐵，電烙鐵的功率不超過20W，烙鐵頭是尖細(xì)的錐狀，如圖6-18所示；如果提高要求，最好備有熱風(fēng)工作臺(tái)、SMT維修工作站和專用工裝。

3）要求操作者熟練掌握SMT的檢測(cè)、焊接技能，積累一定工作經(jīng)驗(yàn)。

4）要有嚴(yán)密的操作規(guī)程。圖6-18錐狀烙鐵頭

2.檢修及手工焊接SMT元器件的常用工具及設(shè)備

1）檢測(cè)探針。一般測(cè)量?jī)x器的表筆或探頭不夠細(xì)，可以配用檢測(cè)探針，探針前端是針尖，末端是套筒，使用時(shí)將表筆或探頭插入探針，用探針測(cè)量電路會(huì)比較方便、安全。

2）電熱鑷子。電熱鑷子是一種專用于拆焊SMC的高檔工具，他相當(dāng)于兩把組裝在一起的電烙鐵，只是兩個(gè)電熱芯獨(dú)立安裝在兩側(cè)，接通電源以后，捏合電熱鑷子夾住SMC元件的兩個(gè)焊端，加熱頭的熱量熔化焊點(diǎn)，很容易把元件取下來。電熱鑷子

3）恒溫電烙鐵。SMT元器件對(duì)溫度比較敏感，維修時(shí)必須注意溫度不能超過390℃，所以最好使用恒溫電烙鐵。恒溫電烙鐵的烙鐵頭溫度可以控制，根據(jù)控制方式不同，分為電控恒溫電烙鐵和磁控恒溫電烙鐵兩種。目前，采用較多的是磁控恒溫電烙鐵。它的烙鐵頭上裝有一個(gè)強(qiáng)磁體傳感器，利用它在溫度達(dá)到某一點(diǎn)時(shí)磁性消失這一特性，作為磁控開關(guān)，來控制加熱器元件的通斷以控制溫度。因恒溫電烙鐵采用斷續(xù)加熱，它比普通電烙鐵節(jié)電二分之一左右，并且升溫速度快。由于烙鐵頭始終保持恒溫，在焊接過程中焊錫不易氧化，可減少虛焊，提高焊接質(zhì)量。烙鐵頭也不會(huì)產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，使用壽命較長(zhǎng)。

4）電烙鐵專用加熱頭。在電烙鐵上配用各種不同規(guī)格的專用加熱頭后，可以用來拆焊引腳數(shù)目不同的QFP集成電路或SO封裝的二極管、晶體管、集成電路等。

5）真空吸錫槍。真空吸錫槍主要由吸錫槍和真空泵兩大部分構(gòu)成。吸錫槍的前端是中間空心的烙鐵頭，帶有加熱功能。按動(dòng)吸錫槍手柄上的開關(guān)，真空泵即通過烙鐵頭中間的孔，把熔化了的焊錫吸到后面的錫渣儲(chǔ)罐中。取下錫渣儲(chǔ)罐，可以清除錫渣。

6）熱風(fēng)工作臺(tái)。熱風(fēng)工作臺(tái)是一種用熱風(fēng)作為加熱源的半自動(dòng)設(shè)備，用熱風(fēng)工作臺(tái)很容易拆焊SMT元器件，比使用電烙鐵方便得多，而且能夠拆焊更多種類的元器件，熱風(fēng)臺(tái)也能夠用于焊接。熱風(fēng)工作臺(tái)的熱風(fēng)筒內(nèi)裝有電熱絲，軟管連接熱風(fēng)筒和熱風(fēng)臺(tái)內(nèi)置的吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)。按下熱風(fēng)臺(tái)前面板上的電源開關(guān)，電熱絲和吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)同時(shí)開始工作，電熱絲被加熱，吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)壓縮空氣，通過軟管從熱風(fēng)筒前端吹出來，電熱絲達(dá)到足夠的溫度后，就可以用熱風(fēng)進(jìn)行焊接或拆焊；斷開電源開關(guān)電熱絲停止加熱，但吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)還要繼續(xù)工作一段時(shí)間，直到熱風(fēng)筒的溫度降低以后才自動(dòng)停止。熱風(fēng)臺(tái)的前面板上，除了電源開關(guān)，還有“HEATER(加熱溫度)”和“AIR(吹風(fēng)強(qiáng)度)”兩個(gè)旋鈕，分別用來調(diào)整、控制電熱絲的溫度和吹風(fēng)電動(dòng)機(jī)的送風(fēng)量。兩個(gè)旋鈕的刻度都是從1到8，分別指示熱風(fēng)的溫度和吹風(fēng)強(qiáng)度。圖6-22熱風(fēng)工作臺(tái)6.5.1回流焊質(zhì)量缺陷及解決辦法

1.立碑現(xiàn)象回流焊中，片式元器件常出現(xiàn)立起的現(xiàn)象，稱之為立碑，又稱之為吊橋、曼哈頓現(xiàn)象，這是在回流焊工藝中經(jīng)常發(fā)生的一種缺陷。產(chǎn)生原因：立碑現(xiàn)象發(fā)生的根本原因是元件兩邊的潤(rùn)濕力不平衡，因而元件兩端的力矩也不平衡，從而導(dǎo)致立碑現(xiàn)象的發(fā)生，如圖6-33所示。若M1>M2，元件將向左側(cè)立起；若M1<M2，元件將向右側(cè)立起。圖6-33元件兩端的力矩不平衡導(dǎo)致立碑現(xiàn)象下列情形均會(huì)導(dǎo)致回流焊時(shí)元件兩邊的潤(rùn)濕力不平衡。

1）焊盤設(shè)計(jì)與布局不合理。如果焊盤設(shè)計(jì)與布局有以下缺陷，將會(huì)引起元件兩邊的浸潤(rùn)力不平衡。①元件的兩邊焊盤之一與地線相連接或有一側(cè)焊盤面積過大，焊盤兩端熱容量不均勻；②PCB表面各處的溫差過大以致元件焊盤兩邊吸熱不均勻；③大型器件QFP、BGA、散熱器周圍的小型片式元件焊盤兩端會(huì)出現(xiàn)溫度不均勻。解決辦法：改善焊盤設(shè)計(jì)與布局。

2）焊錫膏與焊錫膏印刷。焊錫膏的活性不高或元件的可焊性差，焊錫膏熔化后，表面張力不一樣，將引起焊盤潤(rùn)濕力不平衡。兩焊盤的焊錫膏印刷量不均勻，多的一邊會(huì)因焊錫膏吸熱量增多，熔化時(shí)間滯后，以致浸潤(rùn)力不平衡。解決辦法:選用活性較高的焊錫膏，改善焊錫膏印刷參數(shù)，特別是模板的窗口尺寸。

3）貼片。Z軸方向受力不均勻，會(huì)導(dǎo)致元件浸入到焊錫膏中的深度不均勻，熔化時(shí)會(huì)因時(shí)間差而導(dǎo)致兩邊的潤(rùn)濕力不平衡。如果元件貼片移位會(huì)直接導(dǎo)致立碑。解決辦法：調(diào)節(jié)貼片機(jī)工藝參數(shù)。

4）爐溫曲線。對(duì)PCB加熱的工作曲線不正確，以致板面上溫差過大，通?；亓骱笭t爐體過短和溫區(qū)太少就會(huì)出現(xiàn)這些缺陷，有缺陷的工作曲線如圖6-35所示。解決辦法：根據(jù)每種不同產(chǎn)品調(diào)節(jié)好適當(dāng)?shù)臏囟惹€。

5）N2回流焊中的氧濃度。采用N2保護(hù)回流焊會(huì)增加焊料的浸潤(rùn)力，但越來越多的報(bào)導(dǎo)說明，在氧含量過低的情況下發(fā)生立碑的現(xiàn)象反而增多；通常認(rèn)為氧含量控制在(100～500)×10-6左右最為適宜。圖6-35有缺陷的爐溫工作曲線

2.芯吸現(xiàn)象芯吸現(xiàn)象又稱抽芯現(xiàn)象，是常見焊接缺陷之一，多見于汽相回流焊中；芯吸現(xiàn)象是焊料脫離焊盤而沿引腳上行到引腳與芯片本體之間，通常會(huì)形成嚴(yán)重的虛焊現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因主要是由于元件引腳的導(dǎo)熱率大，故升溫迅速，以致焊料優(yōu)先潤(rùn)濕引腳，焊料與引腳之間的潤(rùn)濕力遠(yuǎn)大于焊料與焊盤之間的潤(rùn)濕力，此外引腳的上翹更會(huì)加劇芯吸現(xiàn)象的發(fā)生。解決辦法：

1）對(duì)于汽相回流焊應(yīng)將SMA首先充分預(yù)熱后再放入汽相爐中。

2）應(yīng)認(rèn)真檢查PCB焊盤的可焊性，可焊性不好的PCB不應(yīng)用于生產(chǎn)。

3）充分重視元件的共面性，對(duì)共面性不良的器件也不應(yīng)用于生產(chǎn)。圖6-36芯吸現(xiàn)象

3.橋連橋連是SMT生產(chǎn)中常見的缺陷之一，它會(huì)引起元件之間的短路，遇到橋連必須返修。引起橋連的原因很多，以下是主要的4種：（1）焊錫膏質(zhì)量問題。①焊錫膏中金屬含量偏高，特別是印刷時(shí)間過久后，易出現(xiàn)金屬含量增高，導(dǎo)致IC引腳橋連。②焊錫膏黏度低，預(yù)熱后漫流到焊盤外。③焊錫膏塌落度差，預(yù)熱后漫流到焊盤外。解決辦法：調(diào)整焊錫膏配比或改用質(zhì)量好的焊錫膏。（2）印刷系統(tǒng)。①印刷機(jī)重復(fù)精度差，對(duì)位不齊(鋼板對(duì)位不好、PCB對(duì)位不好)，致使焊錫膏印刷到焊盤外，尤其是細(xì)間距QFP焊盤。②模板窗口尺寸與厚度設(shè)計(jì)不對(duì)以及PCB焊盤設(shè)計(jì)Sn—Pb合金鍍層不均勻，導(dǎo)致焊錫膏量偏多。解決方法：調(diào)整印刷機(jī)，改善PCB焊盤涂覆層。（3）貼放。貼放壓力過大，焊錫膏受壓后漫流是生產(chǎn)中多見的原因。另外貼片精度不夠元件出現(xiàn)移位、IC引腳變形等。（4）預(yù)熱?；亓骱笭t升溫速度過快，焊錫膏中溶劑來不及揮發(fā)。解決辦法：調(diào)整貼片機(jī)Z軸高度及回流焊爐升溫速度。圖6-37橋連產(chǎn)生的過程4.元件偏移產(chǎn)生原因：①貼片機(jī)精度不夠。②元件的尺寸容差不符合。③焊錫膏粘性不足或元件貼裝時(shí)壓力不足，傳輸過程中的振動(dòng)引起SMD移動(dòng)。④助焊劑含量太高，回流焊時(shí)助焊劑沸騰，SMD在液態(tài)焊料上移動(dòng)。⑤焊錫膏塌邊引起偏移。⑥錫錫膏超過使用期限，助焊劑變質(zhì)。⑦如元件旋轉(zhuǎn)，可能是程序的旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置錯(cuò)誤。⑧熱風(fēng)爐風(fēng)量過大。防止措施：①校準(zhǔn)定位坐標(biāo)，注意元件貼裝的準(zhǔn)確性。②使用粘度大的焊膏，增加元件貼裝壓力，增大粘結(jié)力。③選用合適的錫膏，防止焊膏塌陷的出現(xiàn)以及具有合適的助焊劑含量。④如果同樣程度的元件錯(cuò)位在每塊板上都發(fā)現(xiàn)，則程序需要修改，如果在每塊板上的錯(cuò)位不同，則可能是板的加工問題或位置錯(cuò)誤。⑤調(diào)整熱風(fēng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。6.5.2波峰焊質(zhì)量缺陷及解決辦法

1.拉尖拉尖是指在焊點(diǎn)端部出現(xiàn)多余的針狀焊錫，這是波峰焊工藝中特有的缺陷。產(chǎn)生原因：PCB傳送速度不當(dāng)，預(yù)熱溫度低，錫鍋溫度低，PCB傳送傾角小，波峰不良，焊劑失效，元件引線可焊性差。解決辦法：調(diào)整傳送速度到合適為止，調(diào)整預(yù)熱溫度和錫鍋溫度，調(diào)整PCB傳送角度，優(yōu)選噴嘴，調(diào)整波峰形狀，調(diào)換新的焊劑并解決引線可焊性問題。

2.虛焊產(chǎn)生原因：元器件引線可焊性差，預(yù)熱溫度低，焊料問題，助焊劑活性低，焊盤孔太大，印制板氧化，板面有污染，傳送速度過快，錫鍋溫度低。解決辦法：解決引線可焊性，調(diào)整預(yù)熱溫度，化驗(yàn)焊錫的錫和雜質(zhì)含量，調(diào)整焊劑密度，設(shè)計(jì)時(shí)減小焊盤孔，清除PCB氧化物，清洗板面，調(diào)整傳送速度，調(diào)整錫鍋溫度。

3.錫薄產(chǎn)生原因：元器件引線可焊性差，焊盤太大（需要大焊盤除外），焊盤孔太大，焊接角度太大，傳送速度過快，錫鍋溫度高，焊劑涂敷不勻，焊料含錫量不足。解決辦法：解決引線可焊性，設(shè)計(jì)時(shí)減小焊盤及焊盤孔，減小焊接角度，調(diào)整傳送速度，調(diào)整錫鍋溫度，檢查預(yù)涂焊劑裝置，化驗(yàn)焊料含量。

4.漏焊產(chǎn)生原因：引線可焊性差，焊料波峰不穩(wěn)，助焊劑失效，焊劑噴涂不均，PCB局部可焊性差，傳送鏈抖動(dòng)，預(yù)涂焊劑和助焊劑不相溶，工藝流程不合理。解決辦法：解決引線可焊性，檢查波峰裝置，更換焊劑，檢查預(yù)涂焊劑裝置，解決PCB可焊性（清洗或退貨），檢查調(diào)整傳動(dòng)裝置，統(tǒng)一使用焊劑，調(diào)整工藝流程。

5.焊腳提升

1）PCBZ方向引起的收縮應(yīng)力。發(fā)生在厚的多層板上，這與PCB的Z方向收縮應(yīng)力有關(guān)。在室溫下，PCB熱膨脹系數(shù)（CTE）僅有0.002×10-6，而在焊接溫度時(shí)高達(dá)0.2×10-6，即高了2個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)溫度下降到室溫后，PCB收縮，與此同時(shí)焊點(diǎn)也會(huì)造成收縮，兩者的收縮應(yīng)力的作用點(diǎn)正好落在焊腳邊緣上。

2）焊料偏析會(huì)影響焊點(diǎn)的強(qiáng)度。當(dāng)采用含Bi焊料時(shí)，在正常冷卻過程中，焊點(diǎn)內(nèi)部（包含著金屬引線部分），由于熱熔量大的原因，往往后冷卻，該熱量通過過孔孔壁傳導(dǎo)給焊盤，因此焊點(diǎn)在冷卻過程中會(huì)造成內(nèi)部Bi的偏析現(xiàn)象。致使在焊點(diǎn)最后冷卻的部位——焊盤邊緣處含Bi量偏大，Bi含量的不均勻性必會(huì)造成焊接強(qiáng)度下降，并會(huì)在PCB收縮應(yīng)力的聯(lián)合作用下加劇Liftoff現(xiàn)象的發(fā)生。

3）含Pb雜質(zhì)的影響。Liftoff現(xiàn)象也易出現(xiàn)在含Pb焊盤之中，在波峰焊過程中，PCB焊盤涂層中含有Sn-Pb焊料時(shí)，含Pb涂層會(huì)與波峰接觸而浸入到焊料之中，因含Pb雜質(zhì)與Bi、Sn構(gòu)成Sn-Bi-Pb三元低溫相，從而引起焊點(diǎn)強(qiáng)度下降，造成Liftoff現(xiàn)象。解決辦法：上述三種原因均是在極端狀態(tài)下的分析，但實(shí)際生產(chǎn)中往往又會(huì)多種原因交錯(cuò)在一起，而導(dǎo)致焊接缺陷的發(fā)生，克服的根本方法仍在于降低PCB厚度（波峰焊時(shí)），以減少收縮應(yīng)力；焊后快速冷卻以防止焊料偏析發(fā)生；不使用Bi含量高的焊料；盡量避免含Pb雜質(zhì)的涂層。6.5.3回流焊與波峰焊均會(huì)出現(xiàn)的焊接缺陷1.錫珠錫珠是回流焊常見的缺陷之一，在波峰焊中也時(shí)有發(fā)生。不僅影響到外觀而且會(huì)引起橋接。錫珠可分為兩類，一類出現(xiàn)在片式元器件—側(cè)，常為一個(gè)獨(dú)立的大球狀，如圖6-38a所示。另一類出現(xiàn)在IC引腳四周，呈分散的小珠狀。產(chǎn)生錫珠的原因有以下幾方面。1）溫度曲線不正確。回流焊曲線中預(yù)熱、保溫2個(gè)區(qū)段的目的，是為了使PCB表面溫度在60～90s內(nèi)升到150℃，并保溫約90s，這不僅可以降低PCB及元件的熱沖擊，更主要是確保焊錫膏的溶劑能部分揮發(fā)，避免回流焊時(shí)因溶劑太多引起飛濺，造成焊錫膏沖出焊盤而形成錫珠。解決辦法：注意升溫速率，并采取適中的預(yù)熱，使之有一個(gè)很好的平臺(tái)使溶劑大部分揮發(fā)。升溫速率及保溫時(shí)間控制曲線如圖6-38b所示。圖6-38錫珠照片和升溫速率及保溫時(shí)間控制曲線a）錫珠照片b）升溫速率及保溫時(shí)間控制曲線2）焊錫膏的質(zhì)量。①焊錫膏中金屬含量通常在(90±0.5)％，金屬含量過低會(huì)導(dǎo)致助焊劑成分過多，因此過多的助焊劑會(huì)因預(yù)熱階段不易揮發(fā)而引起飛珠。②焊錫膏中水蒸氣和氧含量增加也會(huì)引起飛珠。由于焊錫膏通常冷藏，當(dāng)從冰箱中取出時(shí)，如果沒有確保恢復(fù)時(shí)間，將會(huì)導(dǎo)致水蒸氣進(jìn)入；此外焊錫膏瓶的蓋子每次使用后要蓋緊，若沒有及時(shí)蓋嚴(yán)，也會(huì)導(dǎo)致水蒸氣的進(jìn)入。放在模板上印制的焊錫膏在完工后，剩余的部分應(yīng)另行處理，若再放回原來瓶中，會(huì)引起瓶中焊錫膏變質(zhì)，也會(huì)產(chǎn)生錫珠。解決辦法：選擇優(yōu)質(zhì)的焊錫膏，注意焊錫膏的保管與使用要求。3）印刷與貼片。①在焊錫膏的印刷工藝中，由于模板與焊盤對(duì)中會(huì)發(fā)生偏移，若偏移過大則會(huì)導(dǎo)致焊錫膏浸流到焊盤外，加熱后容易出現(xiàn)錫珠。此外印刷工作環(huán)境不好也會(huì)導(dǎo)致錫珠的生成，理想的印刷環(huán)境溫度為25±3℃，相對(duì)濕度為50%～65%。解決辦法：仔細(xì)調(diào)整模板的裝夾，防止松動(dòng)現(xiàn)象。改善印刷工作環(huán)境。②貼片過程中Z軸的壓力也是引起錫珠的一項(xiàng)重要原因，往往不引起人們的注意，部分貼片機(jī)Z軸頭是依據(jù)元件的厚度來定位的，如Z軸高度調(diào)節(jié)不當(dāng)，會(huì)引起元件貼到PCB上的一瞬間將焊錫膏擠壓到焊盤外的現(xiàn)象，這部分焊錫膏會(huì)在焊接時(shí)形成錫珠。解決辦法：重新調(diào)節(jié)貼片機(jī)的Z軸高度。③模板的厚度與開口尺寸。模板厚度與開口尺寸過大，會(huì)導(dǎo)致焊錫膏用量增大，也會(huì)引起焊錫膏漫流到焊盤外，特別是用化學(xué)腐蝕方法制造的模板。解決辦法：選用適當(dāng)厚度的模板和開口尺寸、開口形狀的設(shè)計(jì)，一般模板開口面積為焊盤尺寸的90%，圖6-40所示為幾種可以減少出現(xiàn)錫球幾率的模板開口形狀。2.SMA焊接后PCB基板上起泡

SMA焊接后出現(xiàn)指甲大小的泡狀物，主要原因也是PCB基材內(nèi)部夾帶了水汽，特別是多層板的加工，它是由多層環(huán)氧樹脂半固化片預(yù)成型再熱壓后而成，若環(huán)氧樹脂半固化片存放期過短，樹脂含量不夠，預(yù)烘干去除水汽去除不干凈，則熱壓成型后很容易夾帶水汽，或因半固片本身含膠量不夠，層與層之間的結(jié)合力不夠，而留下起泡的內(nèi)在原因。此外，PCB存放期過長(zhǎng)，存放環(huán)境潮濕，貼片生產(chǎn)前沒有及時(shí)預(yù)烘，以致受潮的PCB貼片后出現(xiàn)起泡現(xiàn)象。解決辦法：PCB購進(jìn)后應(yīng)驗(yàn)收后方能入庫；PCB貼片前應(yīng)在(125±5)℃溫度下預(yù)烘4h。3.片式元器件開裂片式元件開裂常見于多層片式電容器（MLCC），其原因主要是由于熱應(yīng)力與機(jī)械應(yīng)力的作用。1）產(chǎn)生原因:①對(duì)于MLCC類電容，其結(jié)構(gòu)上存在著很大的脆弱性，通常MLCC是由多層陶瓷電容疊加而成，故強(qiáng)度低，極易受熱與機(jī)械力的沖擊，特別是在波峰焊中尤為明顯。②貼片過程中，貼片機(jī)Z軸吸放高度的影響，特別是一些不具備Z軸軟著陸功能的貼片機(jī),由于吸放高度是由片式元件的厚度來決定，而不是由壓力傳感器來決定，因此會(huì)因?yàn)樵穸裙疃斐砷_裂。③PCB的曲翹應(yīng)力，特別焊接后曲翹應(yīng)力很容易造成元件的開裂。④拼板的PCB在分割時(shí)，如果操作不當(dāng)也會(huì)損壞元件。2）解決辦法：①認(rèn)真調(diào)節(jié)