什么是回流焊?其原理及工藝介紹
日期:2024-04-12 11:42:47 瀏覽量:600 標(biāo)簽: 回流焊
回流焊是一種常見的表面貼裝技術(shù),用于在電子產(chǎn)品制造中將表面貼裝元件(SMD)焊接到印刷電路板(PCB)上。回流焊的過(guò)程是將貼裝元件放置在PCB上,然后將整個(gè)裝配件送入回流爐中進(jìn)行加熱,使焊膏熔化并將貼裝元件焊接到PCB上。
一、回流焊原理介紹
回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生,我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過(guò)這種工藝焊接到線路板上的,這種設(shè)備的內(nèi)部有一個(gè)加熱電路,將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板,讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢(shì)是溫度易于控制,焊接過(guò)程中還能避免氧化,制造成本也更容易控制。
回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生,我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過(guò)這種工藝焊接到線路板上的。這種設(shè)備的內(nèi)部有一個(gè)加熱電路,將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板,讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。
二、回流焊工藝
回流焊加工的為表面貼裝的板,其流程比較復(fù)雜,可分為兩種:?jiǎn)蚊尜N裝、雙面貼裝。
1、單面貼裝
預(yù)涂錫膏 →貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝) → 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。
2、雙面貼裝
A面預(yù)涂錫膏 → 貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝) → 回流焊 →B面預(yù)涂錫膏 →貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝)→ 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。
三、回流焊工藝發(fā)展
1.熱板(Hot-plate)及推板式熱板傳導(dǎo)回流焊:
這類回流焊爐依靠傳送帶或推板下的熱源加熱,通過(guò)熱傳導(dǎo)的方式加熱基板上的元件,用于采用陶瓷(Al2O3)基板厚膜電路的單面組裝,陶瓷基板上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜。我國(guó)的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進(jìn)過(guò)此類設(shè)備。
2. 紅外線輻射回流焊:
此類回流焊爐也多為傳送帶式,但傳送帶僅起支托、傳送基板的作用,其加熱方式主要依紅外線熱源以輻射方式加熱,爐膛內(nèi)的溫度比前一種方式均勻,網(wǎng)孔較大,適于對(duì)雙面組裝的基板進(jìn)行回流焊接加熱。這類回流焊爐可以說(shuō)是回流焊爐的基本型。在我國(guó)使用的很多,價(jià)格也比較便宜。
3. 紅外加熱風(fēng)(Hot air)回流焊:
這類回流焊爐是在IR爐的基礎(chǔ)上加上熱風(fēng)使?fàn)t內(nèi)溫度更均勻,單純使用紅外輻射加熱時(shí),人們發(fā)現(xiàn)在同樣的加熱環(huán)境內(nèi),不同材料及顏色吸收熱量是不同的,即(1)式中Q值是不同的,因而引起的溫升ΔT也不同,例如IC等SMD的封裝是黑色的酚醛或環(huán)氧,而引線是白色的金屬,單純加熱時(shí),引線的溫度低于其黑色的SMD本體。加上熱風(fēng)后可使溫度更均勻,而克服吸熱差異及陰影不良情況,IR + Hot air的回流焊爐在國(guó)際上曾使用得很普遍。
4. 充氮(N2)回流焊:
隨著組裝密度的提高,精細(xì)間距(Fine pitch)組裝技術(shù)的出現(xiàn),產(chǎn)生了充氮回流焊工藝和設(shè)備,改善了回流焊的質(zhì)量和成品率,已成為回流焊的發(fā)展方向。氮?dú)饣亓骱赣幸韵聝?yōu)點(diǎn):
(1) 防止減少氧化
(2) 提高焊接潤(rùn)濕力,加快潤(rùn)濕速度
(3) 減少錫球的產(chǎn)生,避免橋接,得到列好的焊接質(zhì)量
四、回流焊相關(guān)知識(shí)
1、回流焊預(yù)熱
該區(qū)域的目的是把室溫的PCB盡快加熱,以達(dá)到第二個(gè)特定目標(biāo),但升溫速率要控制在適當(dāng)范圍以內(nèi),如果過(guò)快,會(huì)產(chǎn)生熱沖擊,電路板和元件都可能受損;過(guò)慢,則溶劑揮發(fā)不充分,影響焊接質(zhì)量。由于加熱速度較快,在溫區(qū)的后段SMA內(nèi)的溫差較大。為防止熱沖擊對(duì)元件的損傷,一般規(guī)定最大速度為4℃/s。然而,通常上升速率設(shè)定為1-3℃/s。典型的升溫速率為2℃/s。
2、回流焊保溫
保溫段是指溫度從120—150℃升至焊膏熔點(diǎn)的區(qū)域。其主要目的是使SMA內(nèi)各元件的溫度趨于穩(wěn)定,盡量減少溫差。在這個(gè)區(qū)域里給予足夠的時(shí)間使較大元件的溫度趕上較小元件,并保證焊膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。到保溫段結(jié)束,焊盤、焊料球及元件引腳上的氧化物被除去,整個(gè)電路板的溫度達(dá)到平衡。應(yīng)注意的是SMA上所有元件在這一段結(jié)束時(shí)應(yīng)具有相同的溫度,否則進(jìn)入到回流段將會(huì)因?yàn)楦鞑糠譁囟炔痪a(chǎn)生各種不良焊接現(xiàn)象。
3、回流焊的回流
在這一區(qū)域里加熱器的溫度設(shè)臵得最高,使組件的溫度快速上升至峰值溫度。在回流段其焊接峰值溫度視所用焊膏的不同而不同,一般推薦為焊膏的熔點(diǎn)溫度加20-40℃。對(duì)于熔點(diǎn)為183℃的焊膏和熔點(diǎn)為179℃的Sn62/Pb36/Ag2焊膏,峰值溫度一般為210-230℃,再流時(shí)間不要過(guò)長(zhǎng),以防對(duì)SMA造成不良影響。理想的溫度曲線是超過(guò)焊錫熔點(diǎn)的“尖端區(qū)”覆蓋的面積最小。