电子产品焊接技术

电子产品焊接技术

焊接技术在电子产品的装配中占有极其重要的地位。一般焊接分为两大类：一类是主要适用于通孔插装类电子元器件与印制板的焊接—波峰焊，所谓波峰焊（wavesoldering）即是将熔化的软钎焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰，实现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；另一类是主要适用于表面贴装元器件与印制板的焊接—回流焊（reflowsoldering），又称再流焊，所谓回流焊是指通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面贴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，从而实现具有一定可靠性的电路功能。随着表面贴装元器件在电子产品中的大量使用，回流焊接技术成为表面贴装技术中的主要工艺技术。它主要的工艺特征是：用焊剂将要焊接的金属表面净化（去除氧化物），使之对焊料具有良好的润湿性；供给熔融焊料润湿金属表面；在焊料和焊接金属间形成金属间化合物；另外可以实现微焊接。

回流焊接是预先在PCB焊接部位（焊盘）施放适量和适当形式的焊料，然后贴放表面贴装元器件，利用外部热源使焊料回流达到焊接要求而进行的成组或逐点焊接工艺。回流焊接与波峰焊接相比具有以下一些特点：

1、回流焊不需要象波峰焊那样需把元器件直接浸渍在熔融焊料中，故元器件所受到的热冲击小；

2、回流焊仅在需要的部位上施放焊料，大大节约了焊料的使用；

3、回流焊能控制焊料的施放量，避免桥接等缺陷的产生；

4、当元器件贴放位置有一定偏离时，由于熔融焊料表面张力的作用，只要焊料施放位置正确，回流焊能在焊接时将此微小偏差自动纠正，使元器件固定在正确位置上；

5、可采用局部加热热源，从而可在同一基板上用不同的回流焊接工艺进行焊接；

6、焊料中一般不会混入不纯物，在使用焊锡膏进行回流焊接时可以正确保持焊料的组成。

回流焊接技术按照加热方式进行分类有：汽相回流焊，红外回流焊，红外热风回流焊，激光回流焊，热风回流焊和工具加热回流焊等。

回流焊原理与温度曲线：

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，焊锡膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时焊锡膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊锡膏软化、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突然进入焊接区升温过快而损坏PCB 和元器件；当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊锡膏达到熔化状态，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，完成整个回流焊。

温度曲线是保证焊接质量的关键，实际温度曲线和焊锡膏温度曲线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℃/s，如果升温斜率速度太快，一方面使元器件及PCB受热太快，易损坏元器件，易造成PCB变形；另一方面，焊锡膏中的溶剂挥发速度太快，容易溅出金属成分，产生焊锡球。峰值温度一般设定在比焊锡膏熔化温度高20℃～40℃左右（例如Sn63/Pb37焊锡膏的熔点为183℃，峰值温度应设置在205℃～230℃左右），回（再）流时间为10s～60s，峰值温度低或回（再）流时间短，会使焊接不充分，严重时会造成焊锡膏不熔；峰值温度过高或回（再）流时间长，造成金属粉末氧化，影响焊接质量，甚至损坏元器件和PCB。

根据回流焊温度曲线及回流原理，目前市场上的回流焊机一般为简易四温区回流焊机，还有大型的六、八甚至十二温区的回流焊机，而型号为QHL320A的回流焊机采用20段可编程温度控制，相当于20温区回流焊机，这样将回流温度曲线细分，进而控温更精确，更加拟合理想的回流温度曲线，达到完美焊接。

良好的焊接质量从何保障？QHL320A回流焊机除了在控制上完全符合回流焊的温度曲线以外，同时也可以使用户真正了解回流焊接的原理。QHL320A回流焊机具有大尺寸透明视窗的功能，用户可通过透明视窗对整个焊接过程进行全程控制，同时可观察焊锡膏在整个焊接过程中的变化状态，易于发现焊接过程中出现的问题，通过参数调整加以改善，从而保证良好的焊接质量。同时QHL320A回流焊机为小型台式回流焊机，采用全静止焊接，有效的防止了大型多温区回流焊机履带式传送所产生的微小振动，此振动有可能在焊接区焊锡膏熔化的流动状态下对微小间距的IC（如间距≤0.5mm）和元件（如0603、0402和0201等）的焊接产生影响，导致元器件的漂移、锡珠、锡桥等焊接缺陷，而全静止焊接则完全避免了以上可能出现的缺陷。

设置回（再）流焊温度曲线的依据：

1、根据使用焊锡膏的温度曲线进行设置。不同金属含量的焊锡膏有不同的温度曲线，应按照焊锡膏生产厂商提供的温度曲线进行设置具体产品的回（再）流焊温度曲线；

2、根据PCB的材料、厚度、是否多层板、尺寸大小等；

3、根据表面组装板搭载元器件的密度、元器件的大小以及有无BGA、CSP等特殊元器件进行设置。

4、根据设备的具体情况，例如：加热区的长度、加热源的材料、回（再）流焊炉的构造和热传导方式等因素进行设置。

热风回流焊机和红外回流焊机有很大区别：红外回流焊机主要是辐射传导为主，其优点是热效率高，温度陡度大，双面焊接时PCB上、下温度易控制；其缺点是温度不均匀，在同一块PCB上由于器件的颜色、材料和大小不同，其温度就不同，为了使深颜色器件周围的焊点的大体积元器件达到焊接温度，必须提高焊接温度。热风回流焊机主要是对流传导为主，其优点是温度均匀、焊接质量好；缺点是PCB上、下温差以及沿焊接炉长度方向温度梯度不易控制。