回流焊接工艺

回流焊接工艺广东科学技术职业学院学习情境4一.回流焊在整个工艺流程中的位置工艺位置二.回流焊的工艺过程录像（说明：点击以上界面播放）三.回流焊工艺过程分析及炉温曲线各温区的作用使焊点凝固。焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖焊盘；使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件；温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点；升温区焊接区保温区冷却区四.回流焊机外观及内部结构再流焊炉主要由：炉体上下加热源PCB传送装置空气循环装置冷却装置排风装置温度控制装置计算机控制系统组成。五.回流焊机分类回流焊接机红外线回流焊接机气相回流焊接机热传导回流焊接机激光回流焊接机热风回流焊接机六.焊接原理润湿扩散合金面七.焊接质量影响因素(4)元件及PCB板的表面清洁度(2)助焊剂(1)锡膏成分和质量(3)焊接温度及时间八.常见焊接缺陷及对策焊膏熔化不完全的原因分析预防对策a.温度低——再流焊峰值温度低或再流时间短，造成焊膏熔化不充分。调整温度曲线，峰值温度一般定在比焊膏熔点高30℃~40℃左右，再流时间为30s.b.再流焊炉——横向温度不均匀。一般发生在炉体较窄，保温不良的设备适当提高峰值温度或延长再流时间。尽量将PCB放置在炉子中间部位进行焊接。c.PCB设计——当焊膏熔化不完全发生在大焊点，大元件、以及大元件周围、或印制板背面有大器件。1尽量将大元件布在PCB的同一面，确实排布不开时，应交错排布。2适当提高峰值温度或延长再流时间。d.红外炉——深颜色吸热多，黑色比白色约高30℃~40℃，PCB上温差大。为了使深颜色周围的焊点和大体积元器件达到焊接温度，必须提高焊接温度。e.焊膏质量问题——金属粉含氧量高；助焊性能差；或焊膏使用不当：没有回温或使用回收与过期失效焊膏不使用劣质焊膏；制订焊膏使用管理制度：如在有效期内使用；从冰箱取出焊膏，达到室温后才能打开容器盖；回收的焊膏不能与新焊膏混装等。1.焊膏熔化不完全润湿不良原因分析预防对策a元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮。元器件先到先用，不要存放在潮湿环境中，不要超过规定的使用日期。对印制板进行清洗和去潮处理。b焊膏中金属粉末含氧量高选择满足要求的焊膏c焊膏受潮、或使用回收焊膏、或使用过期失效焊膏回到室温后使用焊膏，制订焊膏使用条例。2.润湿不良3.焊料量不足与虚焊或断路原因分析预防对策a整体焊膏量过少原因：①模板厚度或开口尺寸不够；开口四壁有毛刺；喇叭口向上，脱模时带出焊膏。②焊膏滚动（转移）性差。③刮刀压力过大，尤其橡胶刮刀过软，切入开口，带出焊膏。④印刷速度过快。①加工合格的模板，模板喇叭口向下，增加模板厚度或扩大开口尺寸。②更换焊膏。③采用不锈钢刮刀。④调整印刷压力和速度。⑤调整基板、模板、刮刀的平行度。b个别焊盘上的焊膏量过少或没有焊膏原因：①漏孔被焊膏堵塞或个别开口尺寸小。②导通孔设计在焊盘上，焊料从孔中流出。①清除模板漏孔中的焊膏，印刷时经常擦洗模板底面。如开口尺寸小，应扩大开口尺寸。②修改焊盘设计c器件引脚共面性差，翘起的引脚不能与相对应的焊盘接触。运输和传递SOP和QFP时不要破坏外包装，人工贴装时不要碰伤引脚。dPCB变形，使大尺寸SMD器件引脚不能完全与焊膏接触。①PCB设计要考虑长、宽和厚度的比例。②大尺寸PCB再流焊时应采用底部支撑。4.吊桥和移位吊桥和移位原因分析预防对策aPCB设计——两个焊盘尺寸大小不对称，焊盘间距过大或过小，使元件的一个端头不能接触焊盘。按照Chip元件的焊盘设计原则进行设计，注意焊盘的对称性、焊盘间距=元件长度-两个电极的长度+K（0.25±0.05mm）b贴片质量——置偏移；元件厚度设置不正确；贴片头Z轴高度过高（贴片压力小），贴片时件从高处扔下造成。提高贴装精度，精确调整首件贴装坐标，连续生产过程中发现位置偏移时应及时修正贴装坐标。设置正确的元件厚度和贴片高度。C元件质量——焊端氧化或被污染端头电极附着力不良。焊接时元件端头不润湿或端头电极脱落。严格来料检验制度，严格进行首件焊后检验，每次更换元件后也要检验，发现端头问题及时更换元件。dPCB质量——焊盘被污染（有丝网、字符、阻焊膜或氧化等）严格来料检验制度，对已经加工好PCB的焊盘上的丝网、字符可用小刀轻轻刮掉。e印刷工艺——两个焊盘上的焊膏量不一致清除模板漏孔中的焊膏，印刷时经常擦洗模板底面。如开口过小，应扩大开口尺寸。f传送带震动会造成元器件位置移动。传送带太松，可去掉1~2节链条；检查入口和出口处导轨衔接高度和距离是否匹配。人工放置PCB要轻拿轻放。g风量过大。调整风量。5.焊点桥接或短路桥接原因分析预防对策a焊锡量过多：可能由于模板厚度与开口尺寸不恰当；模板与印制板表面不平行或有间隙。①减薄模板厚度或缩小开口或改变开口形状；②调整模板与印制板表面之间距离，使接触并平行。b由于焊膏黏度过低，触变性不好，印刷后塌边，焊膏图形粘连。选择黏度适当、触变性好的焊膏c印刷质量不好，焊膏图形粘连提高印刷精度并经常清洗模板d贴片位置偏移提高贴装精度，e贴片压力过大，焊膏挤出量过多，使图形粘连。提高贴片头Z轴高度，减小贴片压力。f由于贴片位置偏移，人工拨正后使焊膏图形粘连。提高贴装精度，减少工拨正的频率。g焊盘间距过窄修改焊盘设计。总结：在焊盘设计正确、模板厚度及开口尺寸正确、焊膏质量没有问题的情况下，应通过提高印刷和贴装质量来减少桥接现象。6.焊锡球产生焊锡球的原因分析预防对策a焊膏本身质量问题：微粉含量高；黏度过低；触变性不好。控制焊膏质量，20μm微粉颗粒应少于10%。b元器件焊端和引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮。严格来料检验，如印制板受潮或污染，贴装前应清洗并烘干。c焊膏使用不当按规定要求执行d温度曲线设置不当：升温速率过快，金属粉末随溶剂蒸汽飞溅形成焊锡球；预热区温度过低，突然进入焊接区，也容易产生焊锡球。温度曲线和焊膏的升温斜率和峰值温度应基本一致。160℃前的升温速度控制在1℃/s~2℃/se焊膏量过多，贴装时焊膏挤出量多：模板厚度或开口大；或模板与PCB不平行或有间隙。①加工合格模板。②调整模板与印制板表面之间距离，使接触并平行。f刮刀压力过大、造成焊膏图形粘连；模板底面污染，粘污焊盘以外的地方，严格控制印刷工艺，保证印刷质量。g贴片压力过大，焊膏挤出量过多，使图形粘连。提高贴片头Z轴高度，减小贴片压力。7.气孔气孔原因分析预防对策a焊膏中金属粉末的含氧量高、或使用回收焊膏、工艺环境卫生差、混入杂质。控制焊膏质量，制订焊膏使用条例。b焊膏受潮，吸收了空气中的水汽达到室温后才能打开焊膏的容器盖控制环境温度20℃—26℃、相对湿度40%—70%。c元器件焊端、引脚、印制电路基板的焊盘氧化或污染，或印制板受潮。元器件先到先用，不要存放在潮湿环境中，不要超过规定的使用日期。d升温区的升速率过快，焊膏中的溶剂、气体蒸发不完全，进入焊接区产生气泡、针孔。160℃前的升温速度控制在1℃/s~2℃/s。原因a、b、c都会引起焊锡熔融时焊盘、焊端局部不润湿，未润湿处的助焊剂排气、以及氧化物排气时产生空洞。8.焊点高度接触或超过元件体焊点过高原因分析预防对策a.焊锡量过多：可能由于模板厚度与开口尺寸不恰当；模板与印制板表面不平行或有间隙。1减薄模板厚度或缩小开口尺寸或改变开口形状；2调整模板与印制板表面之间距离，使接触并平行。b.PCB加工质量问题或焊盘氧化、污染（有丝网、字符、阻焊膜或氧化等）,或PCB受潮。焊料熔融时由于PCB焊盘润湿不良，在表面张力的作用下，使焊料向元件焊端或引脚上吸附（又称吸料现象）。另一种解释，由于引脚温度比焊盘处温度高，熔融焊料容易向高温处流动。严格来料检验制度，把问题反映给PCB设计人员及PCB加工厂；对已经加工好PCB的焊盘上如有丝网、字符可用小刀轻轻刮掉；如印制板受潮或污染，贴装前应清洗并烘干。9.锡丝锡丝原因分析预防对策a如果发生在Chip元件体底下，可能由于焊盘间距过小，贴片后两个焊盘上的焊膏粘连。扩大焊盘间距。b预热温度不足，PCB和元器件温度比较低，突然进入高温区，溅出的焊料贴在PCB表面而形成。调整温度曲线，提高预热温度。c焊膏中助焊剂的润湿性差。可适当提高一些峰值温度或加长回流时间。或更换焊膏10.元件裂纹缺损元件裂纹缺损原因分析预防对策A元件本身的质量制订元器件入厂检验制度，更换元器件。B贴片压力过大提高贴片头Z轴高度，减小贴片压力。C再流焊的预热温度或时间不够，突然进入高温区，由于击热造成热应力过大。调整温度曲线，提高预热温度或延长预热时间。d峰值温度过高，焊点突然冷却，由于击冷造成热应力过大。调整温度曲线，冷却速率应＜4℃/s。11.元件端头镀层剥落端头镀层剥落原因分析预防对策a元件端头电极镀层质量不合格可通过元件端头可焊性试验判断，如质量不合格，应更换元件。b元件端头电极为单层镀层时，没有选择含银的焊膏——铅锡焊料熔融时，焊料中的铅将厚膜钯银电极中的银食蚀掉，造成元件端头镀层剥落，俗称“脱帽”现象。一般应选择三层金属电极的片式元件。单层电极时，应选择含2%银的焊膏，可防止蚀银现象。12.元件侧立元件侧立原因分析预防对策a由于元件厚度设置不正确或贴片头Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下造成侧立。设置正确的元件厚度，调整贴片高度。b拾片压力过大引起供料器震动，将纸带下一个孔穴中的元件侧立。调整贴片头Z轴拾片高度。13.元件面贴反元件面贴反原因分析预防对策a由于元件厚度设置不正确或贴片头Z轴高度过高，贴片时元件从高处扔下造成翻面。设置正确的元件厚度，调整贴片高度。b拾片压力过大引起供料器震动，将纸带下一个孔穴中的元件翻面。调整贴片头Z轴拾片高度。14.冷焊冷焊原因分析预防对策a由于传送带震动，冷却时受到外力影响，使焊锡紊乱。检查传送带是否太松，可调大轴距或去掉1~2节链条；检查电机是否有故障；检查入口和出口处导轨衔接高度和距离是否匹配。人工放置PCB时要轻拿轻放。b由于回流温度过低或回流时间过短，焊料熔融不充分。调整温度曲线，提高峰值温度或延长回流时间。15.焊锡裂纹焊锡裂纹原因分析预防对策峰值温度过高，焊点突然冷却，由于击冷造成热应力过大。在焊料与焊盘或元件焊端交接处容易产生裂纹。调整温度曲线，冷却速率应＜4℃/s。还有一些肉眼看不见的缺陷，例如焊点晶粒大小、焊点内部应力、焊点内部裂纹等，这些要通过X光，焊点疲劳试验等手段才能检测到。16.其他全自动光学检查机（AOI）