《回流焊結(jié)構(gòu)原理》課件

回流焊結(jié)構(gòu)原理回流焊是一種常見的表面貼裝技術(shù),通過在加熱和冷卻過程中實(shí)現(xiàn)焊料熔化和固化,將電子器件可靠地連接在電路板上。本節(jié)將詳細(xì)介紹回流焊的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。回流焊簡介1定義回流焊是一種常見的表面貼裝技術(shù)(SMT),通過加熱使焊料熔化并形成可靠的焊點(diǎn)連接。2優(yōu)勢回流焊工藝自動(dòng)化程度高,生產(chǎn)效率快,適合大批量生產(chǎn),可實(shí)現(xiàn)電子元器件的精準(zhǔn)放置和可靠焊接。3應(yīng)用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于手機(jī)、電腦、家電、汽車電子等各類電子產(chǎn)品的制造。回流焊工藝流程1焊料上料自動(dòng)將焊料精準(zhǔn)定量輸送到基板表面。2基板預(yù)熱對基板進(jìn)行溫度預(yù)熱,提高表面濕潤性。3回流焊接在溫度升降控制下,焊料熔化并與基板接合。4后續(xù)冷卻控制冷卻速度,確保焊點(diǎn)牢固可靠?；亓骱腹に囀峭ㄟ^控制溫度曲線,使焊料在基板上熔化并與基板接合的一種表面貼裝工藝。這個(gè)過程包括焊料上料、基板預(yù)熱、回流焊接以及后續(xù)冷卻等步驟。每個(gè)步驟都需要精細(xì)的溫度控制,確保焊點(diǎn)質(zhì)量?；亓骱冈O(shè)備組成加熱區(qū)域回流焊設(shè)備的主要部分是加熱區(qū)域,用于將PCB板和焊料加熱至熔化溫度。這包括預(yù)熱段和峰值段。運(yùn)輸系統(tǒng)PCB板通過輸送帶或傳送機(jī)在回流焊設(shè)備內(nèi)部移動(dòng),確保板材在各個(gè)加熱區(qū)域的合適停留時(shí)間。氣氛控制回流焊設(shè)備會(huì)通入惰性氣體如氮?dú)?保護(hù)焊點(diǎn)免受氧化,確保焊接質(zhì)量。溫度測量設(shè)備內(nèi)部配有多個(gè)溫度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測各區(qū)域的溫度,確保工藝參數(shù)得到有效控制。烘烤段溫度升高在烘烤段,PCB和零件被快速加熱至預(yù)設(shè)溫度,以去除殘余濕氣并預(yù)先熱化待焊區(qū)域。溫度控制通過精準(zhǔn)的溫度傳感器和加熱控制裝置,確保溫度曲線符合預(yù)定的回流焊工藝要求。氣氛保護(hù)在烘烤段內(nèi)部,通常會(huì)注入惰性氣體如氮?dú)?為焊點(diǎn)提供氧化防護(hù)環(huán)境。預(yù)熱段1溫度漸升在這個(gè)階段,PCB板和焊料會(huì)緩慢升溫到預(yù)熱溫度,為后續(xù)的高溫烘焙做好充分準(zhǔn)備。2焊點(diǎn)附著預(yù)熱能使焊料更好地附著在PCB表面,增加焊點(diǎn)的牢固性。3應(yīng)力釋放合理的預(yù)熱溫度和時(shí)長可以有效釋放PCB板和元器件之間的熱應(yīng)力,提高可靠性。流動(dòng)段1溫度維持保持焊區(qū)溫度在最佳范圍內(nèi)2氣流調(diào)控控制氣流速度和方向3時(shí)間控制確保焊料在流動(dòng)段停留足夠時(shí)間流動(dòng)段是回流焊工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié),需要精細(xì)控制溫度、氣流和時(shí)間,確保焊料在最佳狀態(tài)下流動(dòng),形成良好的潤濕和焊接。通過優(yōu)化流動(dòng)段工藝參數(shù),可以保證焊點(diǎn)質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率。峰值段1最高溫度焊點(diǎn)達(dá)到最高溫度2短暫保溫保持焊點(diǎn)在最高溫度下一段時(shí)間3焊料快速熔融確保焊料完全熔化并潤濕焊點(diǎn)回流焊的峰值段是整個(gè)工藝流程中最關(guān)鍵的階段。在這個(gè)階段,焊點(diǎn)溫度迅速上升到最高溫度,焊料快速熔融并潤濕焊點(diǎn)。此時(shí),必須確保焊點(diǎn)溫度控制在合適的范圍內(nèi),以避免焊點(diǎn)過熱或冷卻不足。這個(gè)階段的時(shí)間和溫度控制是保證焊點(diǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。冷卻段1控制冷卻速度在冷卻段,通過精細(xì)調(diào)節(jié)冷卻風(fēng)扇和冷卻水的流速,可以控制焊料的冷卻速度,避免出現(xiàn)焊點(diǎn)開裂或錯(cuò)位等缺陷。2溫度監(jiān)測至關(guān)重要在整個(gè)冷卻過程中,需要實(shí)時(shí)監(jiān)測焊點(diǎn)溫度,確保溫度曲線符合工藝要求,保證焊點(diǎn)質(zhì)量。3設(shè)備材質(zhì)選擇關(guān)鍵冷卻段使用的材料需要具有良好的抗熱性和機(jī)械強(qiáng)度,確保設(shè)備能穩(wěn)定運(yùn)行并提供均勻的冷卻效果?；亓骱腹に噮?shù)調(diào)整溫度控制精確控制各段溫度是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵,需要根據(jù)具體情況調(diào)整預(yù)熱、峰值和冷卻溫度。穿孔參數(shù)合理設(shè)置穿孔時(shí)間和氣壓,可以有效防止焊料穿孔或溢出,確保焊點(diǎn)牢固可靠。焊料供給精準(zhǔn)控制焊料的供給量和流動(dòng)性,可以避免焊料過多或不足的問題,保證焊點(diǎn)外觀整潔美觀。溫度曲線分析溫度曲線是反映回流焊工藝過程中溫度變化的關(guān)鍵指標(biāo)。通過分析溫度曲線可以了解焊料在加熱、熔融、凝固過程中的溫度變化規(guī)律,并進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)以獲得理想的焊接質(zhì)量。溫度曲線可以反映出各工藝段的溫度波動(dòng)情況,幫助工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決可能出現(xiàn)的問題,確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量。預(yù)熱溫度預(yù)熱溫度是回流焊工藝中的關(guān)鍵參數(shù)。預(yù)熱階段的目的是逐步提升電子元器件和基板的溫度,為后續(xù)的回流焊接做好充分準(zhǔn)備。預(yù)熱溫度范圍100-180°C預(yù)熱時(shí)間1-5分鐘預(yù)熱溫升速率1-5°C/秒峰值溫度250°C峰值溫度在回流焊工藝中,需要達(dá)到一定的峰值溫度以確保焊點(diǎn)質(zhì)量。280°C最高溫度不同焊料有不同的熔點(diǎn),一般要達(dá)到焊料熔點(diǎn)以上20-50°C的溫度。5秒峰值保持時(shí)間為確保焊料充分熔化并實(shí)現(xiàn)良好的潤濕,需要在峰值溫度保持一定時(shí)間。冷卻速度冷卻速度是回流焊工藝中的關(guān)鍵參數(shù)之一。適當(dāng)?shù)睦鋮s速度可以確保焊料在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)凝固，并防止焊點(diǎn)出現(xiàn)裂紋或開裂。通常情況下,最佳冷卻速度為3°C/秒,既可以確保焊料完全凝固,又避免了焊點(diǎn)出現(xiàn)開裂等缺陷?；亓骱负噶线x擇焊料組成焊料主要由錫、鉛等金屬組成，可添加少量銅、銀等元素改善性能。焊料熔點(diǎn)焊料選擇需考慮電路板材料的耐熱性，確保焊料熔點(diǎn)低于電路板最高工作溫度。焊料流動(dòng)性焊料應(yīng)具有良好的流動(dòng)性能，便于覆蓋焊盤并形成均勻的焊點(diǎn)。焊料組成金屬成分焊料主要由錫、鉛等金屬組成,決定了焊料的熔點(diǎn)和流動(dòng)性。助焊劑助焊劑可以清潔焊料表面,提高潤濕性,減少氧化反應(yīng)。襯底涂層焊料表面通常涂有一層防氧化涂層,以提高焊接性能和焊點(diǎn)外觀。焊料熔點(diǎn)焊料類型熔點(diǎn)范圍錫基焊料183-239°C鉛基焊料183-315°C銦基焊料156-157°C焊料的熔點(diǎn)決定了回流焊的溫度曲線。不同材質(zhì)的焊料有不同的熔點(diǎn)范圍，需要根據(jù)工藝和材料選擇合適的焊料。一般而言，焊料熔點(diǎn)應(yīng)低于基材和元器件的承受溫度。焊料流動(dòng)性焊料的流動(dòng)性是焊接質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。良好的焊料流動(dòng)性可確保焊點(diǎn)完整覆蓋、無孔洞、無搭橋等缺陷。焊料流動(dòng)性受焊料成分、粒子尺寸分布、助焊劑含量等多重因素影響。通過調(diào)整這些參數(shù)可優(yōu)化焊料的流動(dòng)性,確保焊點(diǎn)質(zhì)量。如圖所示,不同焊料組分對流動(dòng)性有不同影響,需要進(jìn)行實(shí)際測試并調(diào)整配方,以確保焊料具有理想的流動(dòng)特性?；亓骱腹に囐|(zhì)量控制外觀檢查仔細(xì)檢查焊點(diǎn)外觀,確保焊料覆蓋均勻,無氣孔、裂紋和飛濺等缺陷。強(qiáng)度測試對焊點(diǎn)進(jìn)行拉力、剪切、扭轉(zhuǎn)等機(jī)械性能測試,以確保焊點(diǎn)滿足設(shè)計(jì)要求?？煽啃苑治瞿M實(shí)際使用環(huán)境,開展溫度循環(huán)、濕度、振動(dòng)等測試,評估焊點(diǎn)可靠性。焊點(diǎn)外觀檢查目測檢查以目檢的方式仔細(xì)觀察焊點(diǎn)的外觀,檢查是否存在焊料搭橋、焊料濺射、焊點(diǎn)缺陷等問題。放大檢查對重點(diǎn)部位進(jìn)行放大檢查,以發(fā)現(xiàn)肉眼無法察覺的細(xì)微缺陷。利用放大鏡或者顯微鏡進(jìn)行詳細(xì)觀察。圖像分析采用圖像檢測技術(shù),利用專業(yè)軟件對焊點(diǎn)圖像進(jìn)行分析,自動(dòng)檢測缺陷并給出評估結(jié)果。測量分析利用測量工具如游標(biāo)卡尺、三坐標(biāo)測量機(jī)等,對焊點(diǎn)尺寸和形狀進(jìn)行精確測量分析。焊點(diǎn)強(qiáng)度測試焊點(diǎn)強(qiáng)度測試通過專業(yè)的焊點(diǎn)強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)備,可以對焊點(diǎn)的抗拉強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等進(jìn)行準(zhǔn)確測量,確保焊接質(zhì)量達(dá)到要求。拉伸強(qiáng)度測試?yán)鞆?qiáng)度測試可以模擬焊點(diǎn)在實(shí)際使用過程中受到的拉力負(fù)荷,確保焊點(diǎn)具備足夠的抗拉能力。剪切強(qiáng)度測試剪切強(qiáng)度測試評估焊點(diǎn)在剪切力作用下的承載能力,確保焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠性。焊點(diǎn)可靠性分析焊點(diǎn)強(qiáng)度檢查焊點(diǎn)是否能承受預(yù)期的機(jī)械應(yīng)力和震動(dòng)負(fù)荷。防腐蝕性確保焊點(diǎn)能抵御化學(xué)腐蝕和環(huán)境因素。熱穩(wěn)定性評估焊點(diǎn)在高溫環(huán)境下的性能和耐久性。老化特性分析焊點(diǎn)長期使用后的性能衰減情況?；亓骱腹收戏治雠c預(yù)防1焊料搭橋焊料在回流焊過程中可能形成相鄰焊盤之間的電導(dǎo)性連接,導(dǎo)致焊料搭橋現(xiàn)象。這可能會(huì)引起短路和設(shè)備故障。2焊料濺射高溫會(huì)使焊料發(fā)生濺射,散落在周圍區(qū)域,可能造成焊點(diǎn)質(zhì)量下降和設(shè)備污染。3焊點(diǎn)沖擊快速冷卻可能會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)硬化變脆,降低焊點(diǎn)強(qiáng)度,使其更易遭受外部沖擊而破壞。焊料搭橋焊料搭橋焊料搭橋是一種常見的焊接質(zhì)量問題,發(fā)生在焊點(diǎn)附近,焊料沿著兩個(gè)焊盤之間的距離形成一座橋狀結(jié)構(gòu)。這可能是由于焊料量過多、焊盤間距過大或焊接溫度不合適導(dǎo)致的。產(chǎn)生原因焊料搭橋的主要原因包括焊料量過多、焊盤間距過大、焊接溫度不適當(dāng)?shù)纫蛩?。這些問題會(huì)導(dǎo)致焊料無法完全潤濕并形成穩(wěn)定的焊點(diǎn)。預(yù)防措施控制焊料用量,保證適當(dāng)?shù)暮噶狭靠s小焊盤間距,減小焊料流動(dòng)距離調(diào)整焊接溫度曲線,確保焊料完全潤濕并形成良好焊點(diǎn)焊料濺射焊料濺射原因焊料濺射通常是由于溫度過高或氣流不穩(wěn)造成的,會(huì)影響焊接質(zhì)量。預(yù)防措施調(diào)整焊接溫度、改善氣流穩(wěn)定性、使用表面張力更大的焊料等都可以降低焊料濺射。質(zhì)量控制通過仔細(xì)檢查焊點(diǎn)外觀和測試焊點(diǎn)強(qiáng)度,可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決焊料濺射問題。焊點(diǎn)沖擊過度冷凍太快的冷卻速度會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)變脆,降低其抗沖擊能力。需要控制冷卻階段的溫度降低速率。焊料選型不當(dāng)使用不適合的焊料類型會(huì)影響焊點(diǎn)的韌性,增加其受沖擊損壞的風(fēng)險(xiǎn)。需要根據(jù)實(shí)際需求選