回流焊基础教程

(1) PCB 焊盘设计 SMT 的组装质量与 PCB 焊盘设计有直接的、十分重要 的关系。如果 PCB 焊盘设计正确，贴装时少量的歪斜可以 在回流焊时，由于熔融焊锡表面张力的作用而得到纠正（称 为自定位或自校正效应）；相反，如果 PCB 焊盘设计不正 确，即使贴装位置十分准确，回流焊后反而会出现元件位置 偏移、吊桥等焊接缺陷。
图 8 焊盘不对称，或两个元件的端头设计在同一个焊盘上
c 导通孔设计在焊盘上，焊料会从导通孔中流出，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ造 成焊膏量不足。
图 9 导通孔示意图
(2) 焊膏质量及焊膏的正确使用 焊膏中的金属微粉含量、金属粉末的含氧量、黏度、触变 性都有一定要求。 如果焊膏金属微粉含量高,回流焊升温时金属微粉随着溶剂、 气体蒸发而飞溅，如金属粉末的含氧量高，还会加剧飞溅，形 成焊锡球，同 时 还 会引起不润湿等缺陷。另外，如果焊膏黏 度过低或焊膏的保形性（触变性）不好，印刷后焊膏图形会塌 陷，甚至造成粘连，回流焊时也会形成焊锡球、桥接等焊接缺 陷。 焊膏使用不当，例如从低温柜取出焊膏直接使用，由于焊 膏的温度比室温低，产生水汽凝结，回流焊升温时，水汽蒸发 带出金属粉末，在高温下水汽会使金属粉末氧化，飞溅形成焊 锡球，还会产生润湿不良、等问题。
图4 各种元器件焊点结构示意图
PCB 焊盘设计应掌握以下关键要素： a 对称性——两端焊盘必须对称，才能保证熔融焊锡表面张 力平衡。 b 焊盘间距—— 确保元件端头或引脚与焊盘恰当的搭接尺寸。 c 焊盘剩余尺寸 ——搭接后的剩余尺寸必须保证焊点能够形 成弯月面。 d 焊盘宽度—— 应与元件端头或引脚的宽度基本一致。
图 6 矩形片式元件及其焊盘示 意图
如果违反了设计要求，回流焊时就会产生焊接缺陷，而 且PCB焊盘设计的问题在生产工艺中是很难甚至是无法解决 的。例如： a 当焊盘间距G过大或过小时，回流焊时由于元件焊端 不能与焊盘搭接交叠，会产生吊桥、移位 。
图7 焊盘间距G过大或过小
b 当焊盘尺寸大小不对称，或两个元件的 端头设计在同一 个焊盘上时，由于表面张力不对称，也会产生吊桥、移位 。
6 影响回流焊质量的因素
回流焊是 SMT 关键工艺之一。表面组装的质量直接 体现在回流焊结果中。但回流焊中出现的焊接质量问题 不完全是回流焊工艺造成的。因为回流焊接质量除了与 焊接温度（温度曲线）有直接关系以外，还与生产线设 备条件、 PCB焊盘和可生产性设计、元器件可焊性、焊 膏质量、印制电路板的加工质量、以及 SMT 每道工序的 工艺参数、甚至与操作人员的操作都有密切的关系。
3 回流焊工艺特点（ 与波峰焊技术相比）
1 ) 不像波峰焊那样，要把元器件直接 浸渍在熔融的焊料中， 所以元器件 受 到 的热冲击小。但由于回流焊加热方法不同， 有时会施加给器件较大的热应力； 2 ) 只需要在焊盘上施加焊料，并能控 制焊料的施加量，避免 了虚焊、桥接等焊接缺陷的产生，因此焊接质量好，可靠性高；
4 回流焊的分类
1 ) 按回流焊加热区域 可分为两大类：一类是对 PCB 整 体加热进行回流焊，另一类是对 PCB 局部加热进行回流焊。 2 ) 对 PCB 整体加热再流 焊可分为：热板回流焊、红外 回流焊、热风回流焊、热风加红外回流焊、气相回流焊。 3 ) 对 PCB 局部加热再流 焊可分为：激光回流焊、聚焦 红外回流焊、光束回流焊 、 热气流回流焊 。
3 ) 有自定位效应（ self alignment ） — 当元器件贴放位 置有一定偏离时 ， 由 于熔融焊料表面张力作用，当其全 部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作 用下，自动被拉回到近似目标位置的现象；
4 ) 焊料中不会混入不纯物，使用焊膏时，能正确地保证 焊料的组分；
5 ) 可以采用局部加热热源，从而可在 同一基板上，采用 不同焊接工艺进行焊接； 6 ) 工艺简单，修板的工作量极小。从而节省了人力、电 力、材料。
A ——焊盘宽度 A B ——焊盘的长 G ——焊盘间距 S ——焊盘剩余尺寸
图 5 矩形片式元件焊盘结构示意图
以矩形片式元件为例 ：
焊盘宽度： A=Wmax-K
电阻器焊盘的长度： B=Hmax+Tmax+K
H电容器焊盘的长度： B=Hmax + Tmax-K BT焊盘间距： G=Lmax-2Tmax-K 式中 ： L—元件长度,mm； AW—元件宽度,mm； AT—元件焊端宽度,mm； GH—元件高度,mm； K—常数，一般取0.25mm 。
3 ) 焊接过程中，在传送带上放 PCB 要轻轻地放平稳， 严防传送带震动，并注意在机器出口处接板，防止后出 来的板掉落在先出来的板上碰伤 SMD 引脚。 4 ) 必须对首块印制板的焊接效果进 行检查。检查焊接是 否充分、有无焊膏融化不充分的痕迹、焊点表面是否光 滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连 焊和虚焊的情况。还要检查PCB 表面颜色变化情况，回 流焊后允许 PCB 有 少 许但是均匀的变色。并根据检查 结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接 质量。
1 回流焊定义
回流焊 Reflow soldring ，通过重新熔化预先分配到 印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面组装元器件焊 端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
2 回流焊原理
图1 回流焊温度曲线
从温度曲线（见图 1 ）分析回流焊的原理：当 PCB 进 入升温区（干燥区）时，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、覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离； PCB 进入保温区时，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；当 PCB 进入焊接区时，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； PCB 进入冷却区，使焊点 凝固。此时完成了回流焊。
5 回流焊的工艺要求
1 ) 要设置合理的回流焊温度曲线 — 回流焊是 SMT 生产中关键工序，根据回流焊原理，设置合理的温 度曲 线， 才能保证回流焊质量。 不恰当的温度曲线会出现焊接不完全虚焊、元件翘立、 焊锡球多等焊接缺陷，影响产品质量。要定期做温度曲线 的实时测试。 2 ) 要按照 PCB 设计时的焊接方向进行焊接。