深度探討SMT貼片加工工藝應(yīng)用之回流焊

回流焊是在PCB焊盤上通過印刷或注射錫膏，并貼裝SMT元件后，使用回流爐的熱風(fēng)對流加熱，使錫膏熔化成型，最后通過冷卻形成可靠焊點，連接元件與PCB焊盤，起到機械連接和電氣連接的作用的一種表面元件焊接方式。這種工藝比較復(fù)雜，涉及的知識面比較廣，屬于多門學(xué)科交叉的一門新技術(shù)?；亓骱竿ǔ７譃轭A(yù)熱，恒溫，回流和冷卻四個階段。然而，回流焊技術(shù)也可以為電子行業(yè)和其他行業(yè)帶來很大的收益，例如電子元器件的封裝、光電元器件的封裝、電子線路板的制造等。因此，回流焊技術(shù)在電子行業(yè)和其他行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，并且在不斷發(fā)展。

一、預(yù)熱區(qū)

預(yù)熱區(qū)是回流焊工藝的第一個階段，其目的是為了使產(chǎn)品在室溫條件下快速加熱，使錫膏助焊劑活性化，避免后段浸錫時進行高溫急劇加熱所引發(fā)的元件熱損不良。因此，升溫速率對于產(chǎn)品的影響非常重要，必須在合理范圍內(nèi)控制。過快的升溫速率會產(chǎn)生熱沖擊，導(dǎo)致PCB板和元件受到熱應(yīng)力的影響，造成損傷。過慢的升溫速率會使錫膏溶劑無法充分揮發(fā)，影響焊接質(zhì)量。大部分供應(yīng)商都要求在4℃/sec以下，以防止元件受到熱沖擊損傷。在電子的產(chǎn)品中，由于工藝本身較為復(fù)雜，升溫斜率設(shè)定在1~3℃/sec之間。當(dāng)PCB板元件類型單一且元件數(shù)量不多時，其預(yù)熱階段的末端溫度可以達到回流區(qū)的起點溫度。

二、恒溫區(qū)

恒溫區(qū)是回流焊工藝的第二個階段，其目的是使PCB板上各元件溫度趨于穩(wěn)定，盡可能達成一致，以減少各元件之間的溫差。在此階段，各元器件的受熱時間較長，因為小元器件因吸熱量少會先達到平衡，大元器件因吸熱量大，需要足夠的時間才能追趕上小元器件，保證錫膏中的助焊劑得到充分揮發(fā)。在此階段，助焊劑將去除焊盤，焊料球及元件引腳上的氧化物，并去除元件和焊盤表面油污，增大焊接面積，防止元件再次氧化。此階段結(jié)束后，各元器件應(yīng)保持相同或相近的溫度，否則可能因溫度差異過大而產(chǎn)生焊接不良現(xiàn)象。恒溫區(qū)的溫度和時間取決于PCB設(shè)計的復(fù)雜性，元件類型差異以及元件數(shù)量，通常在120-170℃之間。在眾焱電子的產(chǎn)品中，恒溫區(qū)一般選在160度。

三、回流區(qū)

回流區(qū)是回流焊工藝的第三個階段，它的目的是使錫膏達到熔化狀態(tài)，并潤濕待焊接元件表面和焊盤。當(dāng)PCB板進入回流區(qū)時，溫度會急速上升使錫膏達到熔化狀態(tài)，加熱器提供的熱量最多，爐溫也會設(shè)置到最高，使錫膏溫度快速上升到峰值溫度?；亓骱盖€的峰值溫度由錫膏熔點，PCB板和元件本身的耐熱溫度決定。在回流區(qū)產(chǎn)品的峰值溫度根據(jù)使用的錫膏類型而有所不同，通常來說，無鉛錫膏的峰值溫度一般在230～250℃之間，有鉛錫膏一般在210～230℃之間。這個階段是錫膏熔化的關(guān)鍵階段，需要確保峰值溫度足夠高，以保證錫膏能夠在高溫條件下熔化，但同時也不能太高，避免對PCB板和元件造成熱損傷。在此階段，錫膏中的助焊劑有助于促進錫膏與元件焊端潤濕，降低錫膏表面張力作用，但需要注意殘留氧氣和金屬表面氧化物對助焊劑的影響。

四、冷卻區(qū)

冷卻區(qū)是通過控制冷卻速率來確保錫膏在熔化之后能夠迅速冷卻，并形成光亮、弧度較緩、錫量飽滿的焊點。這對于貼片加工廠來說是非常重要的，因為這樣可以有效地提高焊點的成型質(zhì)量。如果冷卻速率過快，會導(dǎo)致錫膏來不及冷卻緩沖，使得焊點出現(xiàn)拖尾、拉尖或毛邊等現(xiàn)象。如果冷卻速率過慢，則會使PCB板上的焊盤表面物質(zhì)融入錫膏，導(dǎo)致焊點粗糙、空焊或偏暗等現(xiàn)象。此外，如果冷卻速率不當(dāng)，還可能導(dǎo)致元件焊端上的金屬雜質(zhì)熔解，造成焊接不良或拒潤濕現(xiàn)象。因此，良好的冷卻速率對于確保焊點成型質(zhì)量至關(guān)重要。一般來說，錫膏供應(yīng)商會推薦焊點冷卻速率≥3℃/S，而眾焱電子則要求在4℃/S。