SMT回流焊溫度曲線設(shè)置與工藝流程 :

本文分享電子廠SMT回流焊工藝參數(shù)對回流焊溫度曲線關(guān)鍵指標(biāo)的影響，為回流焊接工藝參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整提供借鑒 ; SMT表面黏著技術(shù)的回流焊溫度曲線包括預(yù)熱、浸潤、回焊和冷卻四個部份，以下為個人在互聯(lián)網(wǎng)收集整理，如果有誤或偏差也請各位前輩不吝指教。

電子制造業(yè)的SMT回流爐焊接，是PCBA電子線路板組裝作業(yè)中的重要工序，如果沒有很好的掌握它，不但會出現(xiàn)許多“臨時故障”還會直接影響焊點的壽命。

SMT回流焊測溫儀幾乎都有了，可是還有很多用戶沒有對所有產(chǎn)品進(jìn)行測溫認(rèn)證、調(diào)整溫度設(shè)置；有的用戶使用測溫了，卻沒有掌握焊接工藝要點，又無法優(yōu)化工藝；這樣一來，浪費了大量的電費，產(chǎn)品質(zhì)量也得不到很好的保障！

正確設(shè)定回流爐溫度曲線節(jié)能環(huán)保：　

Esamber舉例說，如上圖，在回流焊工藝上，中國工廠的單焊點回流焊平均投入成本是德國的4倍，是美國的3倍，是日本的2倍多（此核算中不考慮中國較低廉的人工成本、各國的人工成本計算采取一致）。

而同時，中國也有不乏回流焊工藝及成本管控好的SMT制造企業(yè)，比如華為，中興、臺達(dá)、法雷奧中國SMT工廠、戴爾（中國）等企業(yè)，在回流焊、波峰焊、選焊等工藝上不斷追求工藝技術(shù)管控，從焊接著手推動無人化閉環(huán)控制、定期全面體檢防范未然、合理規(guī)劃保養(yǎng)、工藝及設(shè)備的定期稽查、快速故障定位、創(chuàng)新的工藝檢測技術(shù)、培育工藝專家群等一系列的手段，實現(xiàn)了設(shè)備高性能運作，高稼動率運作，長壽運作和人工投入低化，最終實現(xiàn)綜合成本低化。

正確設(shè)定回流爐溫度曲線是獲得優(yōu)良焊接品質(zhì)的關(guān)鍵 !

那么什么是SMT回流焊呢？

SMT回流焊是英文Reflow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?；亓骱甘菍⒃骷附拥絇CB板材上，回流焊是專門針對SMD表面貼裝器件的。

回流焊是靠熱氣流對焊點的作用,膠狀的焊劑在一定的高溫氣流下進(jìn)行物理反應(yīng)達(dá)到SMD的焊接；之所以叫"回流焊"是因為氣體在焊機(jī)內(nèi)循環(huán)來回流動產(chǎn)生高溫達(dá)到焊接目的。

SMT電子貼片加工廠在選購SMT迴流焊的時候,都希望買到好的SMT迴流焊 ; 術(shù)業(yè)有專攻，各有所長，各有優(yōu)缺點。還有各公司的工藝指標(biāo)側(cè)重點不同,電子廠SMT貼片焊接車間在SMT生產(chǎn)流程中，回流爐參數(shù)設(shè)置的好壞是影響焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，通過溫度曲線，可以為回流爐參數(shù)的設(shè)置提供準(zhǔn)確的理論依據(jù)，在大多數(shù)情況下，溫度的分布受組裝電路板的特性、焊膏特性和所用回流爐能力的影響。

全熱風(fēng)回流焊是SMT 大生產(chǎn)中重要的工藝環(huán)節(jié)，它是一種自動群焊過程，成千上萬個焊點在短短幾分鐘內(nèi)一次完成，其焊接質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，對于數(shù)字化的電子產(chǎn)品，產(chǎn)品的質(zhì)量幾乎就是焊接的質(zhì)量。

優(yōu)化好SMT回流焊的焊接效果，人們都知道關(guān)鍵是設(shè)定回流爐的爐溫曲線，有關(guān)回流爐的爐溫曲線，許多專業(yè)文章中均有報導(dǎo)，但面對一臺新的全熱風(fēng)回流爐，如何盡快設(shè)定回流爐溫度曲線呢？這就需要我們首先對所使用的錫膏中金屬成分與熔點、活性溫度等特性有一個全面了解，對全熱風(fēng)回流爐的結(jié)構(gòu)，包括加熱溫區(qū)的數(shù)量、熱風(fēng)系統(tǒng)、加熱器的尺寸及其控溫精度、加熱區(qū)的有效長度、冷卻區(qū)特點、傳送系統(tǒng)等應(yīng)有一個全面認(rèn)識，以及對焊接對象--表面貼裝組件（SMD）尺寸、元件大小及其分布做到心中有數(shù)，不難看出，回流焊是SMT 工藝中復(fù)雜而又關(guān)鍵的一環(huán)，它涉及到材料、設(shè)備、熱傳導(dǎo)、焊接等方面的知識。

如何正確的設(shè)定回流焊溫度曲線 ：

首先我們要了解回流焊的幾個關(guān)鍵的地方及溫度的分區(qū)情況及回流焊的種類.

影響爐溫的關(guān)鍵地方是：

1：各溫區(qū)的溫度設(shè)定數(shù)值

2：各加熱馬達(dá)的溫差

3：鏈條及網(wǎng)帶的速度

4：錫膏的成份

5：PCB板的厚度及元件的大小和密度

6：加熱區(qū)的數(shù)量及回流焊的長度

7：加熱區(qū)的有效長度及泠卻的特點等

SMT回流焊爐溫區(qū)的工作原理就是當(dāng)組裝PCB板在金屬網(wǎng)式或雙軌式輸送帶上，通過回焊爐各溫區(qū)段的熱冷行程（例如8熱2冷之大型機(jī)，總長5-6m的無鉛回焊爐），以達(dá)到錫膏熔融及冷卻愈合成為焊點的目的。

SMT回流焊的分區(qū)情況：

1：預(yù)熱區(qū)（又名：升溫區(qū)）

2：恒溫區(qū)（保溫區(qū)/活性區(qū)）

3：回流區(qū)

4 ：冷卻區(qū)

對于SMT無鉛回流焊來說溫度曲線的調(diào)整是個熱門討論的問題，也是一個技術(shù)復(fù)雜難題，這個溫度曲線一般的錫膏廠家在都會提供一個參考的曲線，但實際上由于smt無鉛回流焊的質(zhì)量千差萬別導(dǎo)致很難達(dá)到他們參考爐溫曲線的焊接效果，咱們不光要知道smt無鉛回流焊爐溫曲線該怎么調(diào)節(jié)還要知道錫膏和smt無鉛回流焊爐的作用原理,下面我們就來一起探討SMT回流焊工藝技術(shù),為大家簡要的分析講解一下SMT無鉛回流焊溫度曲的技術(shù)原理講解。

SMT回流焊爐一直采用傳統(tǒng)的爐溫曲線測試方法，即每一個產(chǎn)品轉(zhuǎn)一次機(jī)就需要人工測試一次爐溫曲線，工序繁鎖；耗時長，目前平均單次測溫時間約30分鐘；

另外還有幾種不良現(xiàn)象都與預(yù)熱區(qū)的升溫有關(guān)系，下面一一說明：

1. 塌陷：

這主要是發(fā)生在錫膏融化前的膏狀階段，錫膏的黏度會隨著溫度的上升而下降，這是因為溫度的上升使得材料內(nèi)的分子因熱而震動得更加劇烈所致；另外溫度迅速上升會使得溶劑(Solvent)沒有時間適當(dāng)?shù)負(fù)]發(fā)，造成黏度更迅速的下降。正確來說，溫度上升會使溶劑揮發(fā)，並增加黏度，但溶劑揮發(fā)量與時間及溫度皆成正比，也就是說給一定的溫升，時間較長者，溶劑揮發(fā)的量較多。因此升溫慢的錫膏黏度會比升溫快的錫膏黏度來的高，錫膏也就必較不容易產(chǎn)生塌陷。

2. 錫珠：

迅速揮發(fā)出來的氣體會連錫膏都一起往外帶，在小間隙的零件下會形成分離的錫膏區(qū)塊，迴焊時分離的錫膏區(qū)塊會融化並從零件底下冒出而形成錫珠。

3. 錫球：

升溫太快時，溶劑氣體會迅速的從錫高中揮發(fā)出來並把飛濺錫膏所引起。減緩升溫的速度可以有效控制錫球的產(chǎn)生。但是升溫太慢也會導(dǎo)致過度氧化而降低助焊劑的活性。

4. 燈蕊虹吸現(xiàn)象：

這個現(xiàn)象是焊料在潤濕引腳後，焊料從焊點區(qū)域沿引腳向上爬升，以致焊點產(chǎn)生焊料不足或空銲的問題。其可能原因是錫膏在融化階段，零件腳的溫度高於PCB的銲墊溫度所致。可以增加PCB底部溫度或是延長錫膏在的熔點附近的時間來改善，可以在焊料潤濕前達(dá)到零件腳與焊墊的溫度平衡。一但焊料已經(jīng)潤濕在焊墊上，焊料的形狀就很難改變，此時也不在受溫升速率的影響。

5. 潤濕不良：

一般的潤濕不良是由於焊接過程中錫粉被過度氧化所引起，可經(jīng)由減少預(yù)熱時錫膏吸收過多的熱量來改善。理想的回焊時間應(yīng)儘可能的短。如果有其他因素致加熱時間不能縮短，那建議從室溫到錫膏熔點間採線性溫度，這樣迴焊時就能減少錫粉氧化的可能性。

6. 虛焊或“枕頭效應(yīng)”(Head-In-Pillow)：

虛焊的主要原因可能是因為燈蕊虹吸現(xiàn)象或是不潤濕所造成。燈蕊虹吸現(xiàn)象可以參照燈蕊虹吸現(xiàn)象的解決方法。如果是不潤濕的問題，也就是枕頭效應(yīng)，這種現(xiàn)象是零件腳已經(jīng)浸入焊料中，但並未形成真正的共金或潤濕，這個問題通常可以利用減少氧化來改善，可以參考潤濕不良的解決方法。

7. 墓碑效應(yīng)及歪斜：

這是由於零件兩端的潤濕不平均所造成的，類似燈蕊虹吸現(xiàn)象，可以藉由延長錫膏在的熔點附近的時間來改善，或是降低升溫的速率，使零件兩端的溫度在錫膏熔點前達(dá)到平衡。另一個要注意的是PCB的焊墊設(shè)計，如果有明顯的大小不同、不對稱、或是一方焊墊有接地(ground)又未設(shè)計熱阻(thermal thief)而另一方焊墊無接地，都容易造成不同的溫度出現(xiàn)在焊墊的兩端，當(dāng)一方焊墊先融化後，因表面張力的拉扯，會將零件立直(墓碑)及拉斜。

8. 空洞(Voids)：

主要是因為助焊劑中的溶劑或是水氣快速氧化，且在焊料固化前未即時逸出所致。浸潤區(qū)浸潤區(qū)又稱活性區(qū)﹐在恆溫區(qū)溫度通常維持在150℃±10的區(qū)域﹐此時錫膏處于融化前夕﹐焊膏中的揮發(fā)物進(jìn)一步被去除﹐活化劑開始啟動﹐並有效的去除焊接表面的氧化物﹐PCB表面溫度受熱風(fēng)對流的影響﹐不同大小﹐質(zhì)地不同的零組件溫度能保持均勻﹐板面溫度差△T接近最小值。曲線形態(tài)接近水平狀﹐它也是評估回流爐工藝的一個窗口﹐選擇能維持平坦活性溫度曲線的爐子將提高焊接的效果﹐特別是防止立碑缺陷的產(chǎn)生。通常恆溫區(qū)在爐子的2﹐3區(qū)之間﹐維持時間約為60~~120s﹐若時間過長也會導(dǎo)致錫膏氧化問題﹐以致焊接後飛珠增多。

SMT回流焊焊接影響工藝的因素:

1.通常PLCC、QFP與一個分立片狀元件相比熱容量要大，焊接大面積元件就比小元件更困難些。

2.在回流焊爐中傳送帶在周而復(fù)使傳送產(chǎn)品進(jìn)行回流焊的同時，也成為一個散熱系統(tǒng)，此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同，邊緣一般溫度偏低，爐內(nèi)除各溫區(qū)溫度要求不同外，同一載面的溫度也差異。

3.產(chǎn)品裝載量不同的影響?；亓骱傅臏囟惹€的調(diào)整要考慮在空載，負(fù)載及不同負(fù)載因子情況下能得到良好的重復(fù)性。負(fù)載因子定義為： LF=L/(L+S);其中L=組裝基板的長度，S=組裝基板的間隔?；亓骱腹に囈玫街貜?fù)性好的結(jié)果，負(fù)載因子愈大愈困難。通?；亓骱笭t的大負(fù)載因子的范圍為0.5~0.9。這要根據(jù)產(chǎn)品情況（元件焊接密度、不同基板）和再流爐的不同型號來決定。要得到良好的焊接效果和重復(fù)性，實踐經(jīng)驗很重要的。

一、初步SMT回流焊爐溫設(shè)定 ：

1、 看錫膏類型，有鉛還是無鉛?還要考慮錫膏特性，焊膏是由合金粉末、糊狀助焊劑均勻混和而成的膏體。焊膏中的助焊劑 (點擊助焊劑的特性)主要由溶劑、松香或合成樹脂、活性劑及抗垂流劑四類原物質(zhì)構(gòu)成。溶劑決定了焊膏所需的干燥時間，為了增加焊膏的粘度使之具備良好流變性加入了合成樹脂或松香，活性劑是用來除去合金所產(chǎn)生的氧化物以清潔板面焊盤，抗垂流劑的加入有助于合金粉末在焊膏中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，避免沉降現(xiàn)象。

衡量焊膏品質(zhì)的因素很多，在實際生產(chǎn)中應(yīng)重點考慮以下的焊膏特性。

(1)根據(jù)電路板表面清潔度的要求決定焊膏的活性與合金含量;

(2)根據(jù)錫膏印刷設(shè)備及生產(chǎn)環(huán)境決定焊膏的粘度、流變性及崩塌特性;

(3)根據(jù)工藝要求及元件所能承受的溫度決定焊膏的熔點;

(4)根據(jù)焊盤的最小腳間距決定焊膏合金粉末的顆粒大小。

2、看PCB板厚度是多少?此時結(jié)合以上1、2點，根據(jù)經(jīng)驗就有個初步的爐溫了;

3、再看PCB板材，具體細(xì)致設(shè)定一下回流區(qū)的爐溫;

4、再看PCB板上的各種元器件，考慮元件大小的不同、特殊元件、廠家要求的特殊元件等方面，再仔細(xì)設(shè)定一下爐溫;

5、還的考慮一下爐子的加熱效率，因為當(dāng)今匯流爐有很多種，其加熱效率是各個不一樣的，所以這一點不應(yīng)忽視掉;

結(jié)合以上5方面，就可以設(shè)定出初步的爐溫了。

二、爐溫的詳細(xì)設(shè)定及熱電偶的安裝步驟：

1、感應(yīng)溫度用的熱電偶，在使用和安裝過程中，應(yīng)確保除測試點外，無短接現(xiàn)象發(fā)生，否則無法保證試精度。

2、熱電偶在與記憶裝置或其它測試設(shè)備相連接時，其極性應(yīng)與設(shè)備要求一致，熱電偶將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱觿?，以連接時有方向要求。

第二，測試點的選取，一般至少三點,能代表PCB組件上溫度變化的測試點(能反映PCB組件上高、中低溫部位的溫度變化); 一般情況下，高溫度部位在PCB與傳送方向相垂直的無元件邊緣中心處，低溫度在PCB 靠近中心部位的大型元件之半田端子處(PLCC.QFP等)，另外對耐熱性差部品表面要有測試點,以及客戶的特定要求。

回流溫度曲線各區(qū)間的推薦設(shè)定值：

SMT迴流焊的峰值溫度，通常取決於焊料的熔點溫度及組裝零件所能承受的溫度。首先要考慮你的元件,與PCB板,是否能受此溫,因為有鉛錫膏和無鉛的成份不同,有鉛的成份為:錫:63%,鉛:37%,熔點一般為183.峰值為205--230而無鉛的是:錫96.5%;銀:3%;銅:0.5%,所以熔點高一般為:217,峰值為:245---250 ; 一般的峰值溫度應(yīng)該比錫膏的正常熔點溫度要高出約25~30°C，才能順利的完成焊接作業(yè)。如果低於此溫度，則極有可能會造成冷焊與潤濕不良的缺點。

4 回流焊接缺陷與不良溫度曲線的關(guān)系：

以下表2僅列出不良溫度曲線所引起的回流焊接缺陷，其它影響回流焊接質(zhì)量的因素還包括絲印質(zhì)量的優(yōu)劣、貼片的準(zhǔn)確性和壓力、焊膏的品質(zhì)及環(huán)境的控制等，本文不做闡述。

回流焊接的缺陷 溫度曲線的不良之處

吹孔

1、保溫段預(yù)熱溫度不足;

2、保溫段溫度上升速度過快。

焊點灰暗 冷卻段冷卻速度過緩。

不沾錫

1、焊接段熔焊溫度低;

2、保溫段保溫周期過長;

3、保溫段溫度過高。

焊后斷開 保溫段保溫周期短。

錫珠

1、保溫段溫度上升速度過快;

2、保溫段溫度低;

3、保溫周期短。

空洞

1、保溫段溫度低;

2、保溫周期短。

生焊

1、焊接段熔焊溫度低;

2、焊接段熔焊周期短。

板面或元件變色

1、焊接段熔焊溫度過高;

2、焊接段熔焊周期太長。