smt贴片生产中回流焊接的四个过程

2024/09/19

回流焊接系统是一种工艺，涉及在印刷电路板 (PCB) 的焊盘上涂一层焊膏，然后将表面贴装器件 (SMD) 放置在指定位置。然后，PCB 会在烤箱中进行受控加热，使焊料熔化并凝固，从而在组件和 PCB 之间建立电气和机械连接。接下来，让我们跟随smt专业贴片厂家更详细地研究该过程，以更好地理解回流焊接的工作原理。

斜坡浸泡

回流焊接的第一阶段加热称为“升温至浸泡”，包括逐渐升高 PCBA 板的温度，以便温度安全上升，使所有组件和整个组件达到安全、均匀和恒定的温度，同时在此阶段，焊膏的挥发性溶剂会溶解，避免其中有残留物，这些液体的任务是悬浮焊料;也就是说，它们使焊料呈糊状，以促进焊料与组件的结合，但是，如果残留物随着时间的推移留在焊料中，则会影响电子粘合的质量，因此，重要的是它们在焊接过程中蒸发，并且该过程在预热区阶段开始。

热浸区

下一个阶段称为热浸区，包括将组件暴露在恒定温度下并持续 1 到 2 分钟，通过蒸发完全消除焊膏中的挥发性物质，将激活焊剂(如PCB 焊剂)，组件将开始粘附到印刷电路板的焊盘上，并通过处于蒸发焊剂的环境中实现无氧化物粘附。此过程中的温度过高会导致焊料飞溅或形成团块，以及氧化焊膏，影响键合和焊接端接。如果温度太低，助焊剂可能无法完全激活。

在浸泡区，整个组装过程中需要热平衡;在将组装件送至下一个回流区之前，焊料温度必须是均匀的。浸泡区曲线可以减少不同元件之间或 PCB 不同区域之间的任何温差，特别是当 PCBA 板非常大时，也建议使用浸泡曲线来减少带有阵列的元件(例如带有 BGA 端子的元件)的焊接问题。

回流区

第三个区域是回流区，也称为“回流时间以上”或高于液位的 TAL 温度。在此温度下达到最高温度，重要的是要控制最高温度以确保工艺成功。它通常比焊料熔化温度(即焊料进入液态的温度)高出 20 到 40 度。

由于半导体元件(晶体管、集成电路、场效应晶体管)和分立电子元件(电阻、电容、线圈、电感)对焊接温度的耐受性不同，因此回流区达到的最高温度必须低于对热损伤最敏感的元件。一个好的经验法则是从最脆弱的元件可以承受的最高温度中减去 5 度;或者将数据表中指定的最低温度作为回流过程中的最高温度，重要的是密切监控整个过程并且不要超过这个限制。超过 260℃ 的高温会损坏表面贴装元件的内部元件并产生影响半导体性能的金属间氧化物的生长，另一方面，如果温度不够高，则会阻止焊膏顺利熔化。

在此区域，温度高于液点，助焊剂降低表面张力并导致焊料成分分离，从而使金属粉末球结合在一起，从而使其余的助焊剂材料完全蒸发。

在任何情况下，温度和时间都不应超过焊料制造商的规格，如果温度太高，则会过早地消耗所有助焊剂，产生干焊料，从而导致形成不良，在焊接和焊料干燥时出现焊点断裂、内部出现气泡和生锈。

错误计算的温度/时间关系会导致助焊剂效率降低(助焊剂的作用是清除焊料中的杂质)，并会导致润湿性不良、溶剂和助焊剂从焊料中去除不充分，从而导致焊点缺陷。

建议回流区时间尽可能短，但大多数焊膏都规定该时间至少为 30 秒，尽管似乎没有解释为什么需要这么长的时间，一种可能性是，在 PCBA 上的某些地方，温度没有按照编程的曲线达到，然后设置 30 秒的时间可以减少由于温度不足而导致某些区域无法熔化的可能性。考虑到在 PCBA 上获得均匀的温度非常困难，最短的回流时间将减少炉内的温度变化。

回流温度不应维持超过 60 秒，因为对于许多电子元件来说，这个时间太长了。

另一方面，回流时间太短或温度太低会使溶剂和助焊剂滞留在焊料内部，从而导致焊料内部出现小空隙(气泡)，造成焊点冷或不牢固。SMT 回流炉中发生的任何轻微错误都可能导致PCB 组装错误，从而引起常见的 PCB 问题。

冷却区

冷却区可以在焊接过程中逐渐降低电路板的温度，以使其正确凝固，这可以减少由于元件热冲击(即温度变化过快)而形成过多的金属间化合物，这是在元件内部观察到的损坏。

冷却区的温度范围为 30 至 100 度，快速的冷却速度可产生更机械的细晶粒结构。加速度经常被忽略或不严格监控，也许斜率不太重要。无论组件是加热还是冷却，都应应用任何组件的最大允许斜率，建议冷却速度为每秒 4℃。在PCB 组装过程中应考虑此参数，尤其是航空航天和军事应用的关键部件。