回流焊知識(shí)大集結(jié)，都在這里了，PCBA工廠員工培訓(xùn)必備 發(fā)布時(shí)間：2022-01-26 閱讀人數(shù)：
貼片工業(yè)組裝基板上形成焊接點(diǎn)的主要方法，在貼片工藝中回流焊接是核心工藝。因?yàn)楸砻娼M裝PCB的設(shè)計(jì)，錫膏的印刷和部品的貼裝等產(chǎn)生的缺陷，最終都將集中表現(xiàn)在焊接中，而表面組裝生產(chǎn)中所有工藝控制的目的都是為了獲得良好的焊接質(zhì)量，如果沒有合理可行的回流焊接工藝，前面任何工藝控制都將失去意義。而回流焊接工藝的表現(xiàn)形式主要為回流溫度曲線，它是指PCB的表面組裝器件上測(cè)試點(diǎn)處溫度隨時(shí)間變化的曲線。因而回流溫度曲線是決定焊接缺陷的重要因素。因回流曲線不適當(dāng)而影響的缺陷形式主要有：部品爆裂/破裂、翹件、錫粒、短路、虛焊以及生半田、PCB脫層起泡等。因此適當(dāng)設(shè)計(jì)回流溫度曲線可得到高的良品率及高的可靠度，對(duì)回流溫度曲線的合理控制，在生產(chǎn)制程中有著舉足輕重的作用。
1、加熱方式
目前，回流焊設(shè)備依據(jù)采用的加熱方式，可分為紅外、紅外熱風(fēng)、熱風(fēng)、汽相、熱板、激光回流焊設(shè)備等等。其中，屬整體加熱的回流焊設(shè)備有汽相、紅外、紅外熱風(fēng)、熱板、熱風(fēng)等：屬局部加熱的回流焊設(shè)備有激光、聚焦紅外、光束機(jī)等。
局部加熱的回流焊設(shè)備主要是利用高能量進(jìn)行瞬時(shí)微細(xì)焊接。由于把熱量集中在焊接部位進(jìn)行局部加熱，對(duì)器件本身、PCB和相鄰影響很小，故常使用于對(duì)熱敏感性強(qiáng)的器件的焊接。因?yàn)榇祟愒O(shè)備造價(jià)較昂貴，焊接效率較低，但易形成高質(zhì)量的焊點(diǎn)，故常用于軍事和空間電子設(shè)備中的電路器件的焊接。
汽相回流焊是利用惰性有機(jī)溶劑（過氟化物液體）被加熱沸騰產(chǎn)生的飽和蒸氣的汽化潛熱加熱被焊件的一種方法。其特點(diǎn)如下： (1).近平衡的加熱過程，適應(yīng)性很強(qiáng)，對(duì)部品分布和組裝密度的變化不敏感，熱轉(zhuǎn)換效率高。 (2).限制了極限溫度，加熱均勻，一致性好，可消除溫度不同時(shí)不同材料之間的剪切應(yīng)力。
目前，汽相回流焊設(shè)備主要有兩種形式：批量式和連續(xù)式。批量式熱沖擊較大，過氟化物蒸汽損失嚴(yán)重，推廣應(yīng)用困難。先進(jìn)的連續(xù)式汽相回流焊設(shè)備包括了預(yù)熱和強(qiáng)制對(duì)流冷卻環(huán)節(jié)，有效克服了的批量式汽相回流焊設(shè)備的缺點(diǎn)，使汽相回流焊獲得了新生。由于該類設(shè)備非常復(fù)雜，維修費(fèi)用較高，目前市場(chǎng)并不多見。 熱板回流焊是利用熱板的熱傳導(dǎo)加熱被焊件的一種方法，其特點(diǎn)是熱沖擊小，可快速冷卻，設(shè)備價(jià)格低廉，體積小，適用于小型單面印制板的表面組裝焊接及厚膜電路和金屬基板的組裝生產(chǎn)。由于不適合于大型基板的及雙面印制板的回流焊接，從而在一定程度上影響了該類設(shè)備的推廣使用。 
目前，市場(chǎng)上占較大份額的主要是以下三類回流焊設(shè)備：
1.1 紅外回流焊 紅外回流焊設(shè)備分為近紅外回流焊設(shè)和遠(yuǎn)紅外回流焊設(shè)備。由于采用近紅外回流焊焊接時(shí)有遮蔽效應(yīng)、色敏感性且加熱溫度不均勻，沒有熱對(duì)流，故該類設(shè)備已不使用。遠(yuǎn)紅外回流焊在一定程度上克服了焊接時(shí)的遮蔽效應(yīng)，有效減少了色敏感性且加熱效率高、節(jié)能，曾在80年代作為主導(dǎo)產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于貼片領(lǐng)域。缺點(diǎn)是加熱不均勻，對(duì)較大印制板其中心到邊緣位置可產(chǎn)生很大的溫度差異，同時(shí)易受器件位置分布的影響，不適用于要求較高的印制板的組裝焊接。
1.2 強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)回流焊。強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)回流焊是一種通過對(duì)流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機(jī)來迫使氣流循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)被焊件加熱的焊接方法。該類設(shè)備自90年代開始興起。由于采用此種加熱方式，印制板和部品的溫度接近給定的加熱溫區(qū)的氣體溫度，完全克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，故目前應(yīng)用較廣。在強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)回流焊設(shè)備中，循環(huán)氣體的對(duì)流速度至關(guān)重要。為確保循環(huán)氣體作用于印制板的任一區(qū)域，氣流必須具有足夠快的速度。這在一定程度上易造成薄型印制板的抖動(dòng)和部品的移位。此外，采用此種加熱方式就熱交換方式而言，效率較低，耗電較多。
我們公司，主要采用此類強(qiáng)制熱風(fēng)回流爐，功率在6－12KWh；強(qiáng)制熱風(fēng)回流爐一般有3－12個(gè)溫區(qū)，我們公司主要有3－8溫區(qū)的回流爐，理論上講強(qiáng)制熱風(fēng)回流爐溫區(qū)越多越好，為適應(yīng)無鉛錫產(chǎn)品的需要，6溫區(qū)以下的回流爐已不能用于無鉛產(chǎn)品回流。
1.3 紅外熱風(fēng)回流焊 這是一種將熱風(fēng)對(duì)流和遠(yuǎn)紅外加熱組合在一起的加熱方式。采用此種方式，有效結(jié)合了紅外回流焊和強(qiáng)制對(duì)流熱風(fēng)回流焊兩者的長(zhǎng)處，是目前較為理想的加熱方式。 該類設(shè)備自90年代中期開始出現(xiàn)，由于它充分利用了紅外線輻射穿透力強(qiáng)的特點(diǎn)，熱效率高，節(jié)電，同時(shí)它又有效的克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應(yīng)，彌補(bǔ)了熱風(fēng)回流焊對(duì)氣體流速要求過快而造成的影響，因此市場(chǎng)前景非常廣闊。
2、印制板規(guī)格
可焊印制板的規(guī)格和種類直接影響到回流爐的使用。選購(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)自身產(chǎn)品的特點(diǎn)及采取的工藝方式，有針對(duì)性的對(duì)設(shè)備可焊PCB的大小、上下器件最大允許的高度等進(jìn)行選擇。當(dāng)前，設(shè)備最大可焊PCB寬度已達(dá)600mm，且不同規(guī)格的設(shè)備已成系列化，因此選擇余地較大。由于印制板的不同，對(duì)設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也不同，考慮時(shí)要兼顧。
3、傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括傳送方式、傳送的方向及調(diào)速范圍。 回流焊設(shè)備的傳送方式有三種：鏈條式、網(wǎng)帶式、鏈條/網(wǎng)帶式。鏈條式是將PCB放置于不銹鋼鏈條加長(zhǎng)銷軸上進(jìn)行傳輸，可應(yīng)用于單/雙面板的焊接及配線使用，其鏈條寬度可調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同印制板寬度的要求。其缺點(diǎn)是，對(duì)于寬型或超薄印制板受熱后可能引起凹陷。目前，一些生產(chǎn)廠商已對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，加入了印制板中心支撐系統(tǒng)。網(wǎng)帶式傳送可任一放置印制板，適用于單面板的焊接。它克服了印制板受熱可能引起凹陷的缺陷，但對(duì)雙面板焊接及設(shè)備的配線使用具有局限性。鏈條/網(wǎng)帶雙傳送機(jī)構(gòu)極大方便了用戶的使用，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，但價(jià)格相對(duì)較高。 傳送方向的選擇主要視單機(jī)使用還是配線使用。若單機(jī)使用，視習(xí)慣而定，若配線使用，應(yīng)注意與其它設(shè)備的協(xié)調(diào)。 傳送速度的調(diào)速范圍一般都在0.1～1.2m/min，采用無級(jí)調(diào)速方式，這足以滿足回流焊設(shè)備的要求。
4.溫度特性
溫度特性是回流焊設(shè)備熱設(shè)計(jì)優(yōu)劣的綜合反映，包含三個(gè)重要指標(biāo)：控溫精度、溫度不均勻性、溫度曲線的重復(fù)性。
4.1 控溫精度
控溫精度直接反映了回流焊設(shè)備溫度的穩(wěn)定性。當(dāng)前，指標(biāo)范圍大多在±1°C～±2°C，滿足了回流焊的使用要求。
4.2 溫度不均勻性
溫度不均勻性是表征回流焊設(shè)備性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，它指爐膛內(nèi)任一與PCB傳送方向垂直的截面上工作部位處的溫度差異，一般用回流焊機(jī)可焊最大寬度的裸PCB進(jìn)行測(cè)試，以三測(cè)試點(diǎn)焊接峰值溫度的最大差值來表示。由于該指標(biāo)反映了印制板上的真實(shí)溫度，直接影響產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，故溫差較小者為佳。當(dāng)前的先進(jìn)指標(biāo)為小于±2°C。
4.3溫度曲線的重復(fù)性
溫度曲線是指表面貼裝組件上測(cè)試點(diǎn)處溫度隨時(shí)間變化的曲線，一般將其分為預(yù)熱區(qū)、預(yù)回流區(qū)、回流區(qū)和冷卻區(qū)四段。溫度曲線的重復(fù)性直接影響到印制板焊接質(zhì)量的致性，應(yīng)引起高度的重視。一般來說，升溫過程中，該指標(biāo)應(yīng)不大于4oC/S。降溫過程中4－10 oC/S為宜。
5、控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是回流焊設(shè)備的中樞，其選用件的質(zhì)量、操作方式和操作的靈活性、以及所具有的功能都直接影響到設(shè)備的使用。 現(xiàn)在的回流焊設(shè)備已全部采用了計(jì)算機(jī)或PLC控制方式利用計(jì)算機(jī)豐富的軟硬件資源極大地豐富和完善了回流焊設(shè)備的功能，有效保證了生產(chǎn)管理質(zhì)量的提高。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能如下：
(1)、完成對(duì)所有可控溫區(qū)的溫度控制。
(2)、完成傳送部分的速度檢測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。
(3)、實(shí)現(xiàn)PCB在線溫度測(cè)試，并可存儲(chǔ)、調(diào)用、打印。
(4)、可實(shí)時(shí)置入和修改設(shè)定參數(shù)，并可存儲(chǔ)、打印。
(5)、可實(shí)時(shí)修改PID參數(shù)等內(nèi)部控制參數(shù)。
(6)、顯示設(shè)備的工作狀態(tài)，具有方便的人機(jī)對(duì)話功能。
(7)、具有自診斷系統(tǒng)和聲光報(bào)警系統(tǒng)
6、供氮系統(tǒng)
對(duì)于采用免清洗工藝的電子產(chǎn)品生產(chǎn)廠家來說，供氮系統(tǒng)的選擇越來越受關(guān)注。目前先進(jìn)的回流焊設(shè)備都具有空氣/氮?dú)鈨煞N工作方式，使用者根據(jù)工藝狀況來定。在氮?dú)夤ぷ鞣绞较?，設(shè)備含氧量及耗氮量是兩個(gè)重要指標(biāo)。其中，含氧量指標(biāo)應(yīng)小于100ppm,優(yōu)質(zhì)的供氮系統(tǒng)，其含氧量指標(biāo)應(yīng)小于20ppm。爐利用氮?dú)獾亩栊?，阻止基板在回流高溫過程中的氧化，有助于無鉛產(chǎn)品回流的可焊性提升，但耗氮量直接影響生產(chǎn)成本，所以在品質(zhì)能保證的前提下，可不用氮?dú)饣亓骶筒挥谩?/span>
7、附助功能
附助功能是指設(shè)備除正常配置外的附助手段，它包括設(shè)備的維護(hù)功能及擴(kuò)展功能。任何設(shè)備都不可避免因維護(hù)而停工，維護(hù)功能的處理直接體現(xiàn)了設(shè)備的完善性。當(dāng)前，大多數(shù)回流焊設(shè)備都配置了故障診斷系統(tǒng)，加熱體的提升系統(tǒng)和停電后的應(yīng)急系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)的不同，控制方式也千變?nèi)f化。目前較好的回流焊設(shè)備對(duì)傳送系統(tǒng)還配置了自動(dòng)潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)。 設(shè)備的擴(kuò)展功能反映了設(shè)備的適應(yīng)性及靈活性。為進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，一些設(shè)備生產(chǎn)廠家在傳動(dòng)系統(tǒng)中已開始使用雙路輸送機(jī)構(gòu)，同時(shí)為滿足遠(yuǎn)程控制的要求，增加了遠(yuǎn)程通訊的功能。當(dāng)前的無鉛回流焊都配備了UPS電源，以備異常停電時(shí)的適時(shí)供電，使停電損失降到最低。
