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回流焊知識大集結,都在這里了,PCBA工廠員工培訓必備 發布時間:2022-01-26 閱讀人數:

  SMT工業組裝基板上形成焊接點的主要方法,在SMT工藝中回流焊接是核心工藝。因為表面組裝PCB的設計,錫膏的印刷和部品的貼裝等產生的缺陷,最終都將集中表現在焊接中,而表面組裝生產中所有工藝控制的目的都是為了獲得良好的焊接質量,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形式主要為回流溫度曲線,它是指PCB的表面組裝器件上測試點處溫度隨時間變化的曲線。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。因此適當設計回流溫度曲線可得到高的良品率及高的可靠度,對回流溫度曲線的合理控制,在生產制程中有著舉足輕重的作用。

回流焊知識集結

    1、加熱方式

  目前,回流焊設備依據采用的加熱方式,可分為紅外、紅外熱風、熱風、汽相、熱板、激光回流焊設備等等。其中,屬整體加熱的回流焊設備有汽相、紅外、紅外熱風、熱板、熱風等:屬局部加熱的回流焊設備有激光、聚焦紅外、光束機等。

    局部加熱的回流焊設備主要是利用高能量進行瞬時微細焊接。由于把熱量集中在焊接部位進行局部加熱,對器件本身、PCB和相鄰影響很小,故常使用于對熱敏感性強的器件的焊接。因為此類設備造價較昂貴,焊接效率較低,但易形成高質量的焊點,故常用于軍事和空間電子設備中的電路器件的焊接。

    汽相回流焊是利用惰性有機溶劑(過氟化物液體)被加熱沸騰產生的飽和蒸氣的汽化潛熱加熱被焊件的一種方法。其特點如下: (1).近平衡的加熱過程,適應性很強,對部品分布和組裝密度的變化不敏感,熱轉換效率高。 (2).限制了極限溫度,加熱均勻,一致性好,可消除溫度不同時不同材料之間的剪切應力。

    目前,汽相回流焊設備主要有兩種形式:批量式和連續式。批量式熱沖擊較大,過氟化物蒸汽損失嚴重,推廣應用困難。先進的連續式汽相回流焊設備包括了預熱和強制對流冷卻環節,有效克服了的批量式汽相回流焊設備的缺點,使汽相回流焊獲得了新生。由于該類設備非常復雜,維修費用較高,目前市場并不多見。 熱板回流焊是利用熱板的熱傳導加熱被焊件的一種方法,其特點是熱沖擊小,可快速冷卻,設備價格低廉,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。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備的推廣使用。   埃塔回流焊回流爐外觀

    目前,市場上占較大份額的主要是以下三類回流焊設備:

     1.1 紅外回流焊 紅外回流焊設備分為近紅外回流焊設和遠紅外回流焊設備。由于采用近紅外回流焊焊接時有遮蔽效應、色敏感性且加熱溫度不均勻,沒有熱對流,故該類設備已不使用。遠紅外回流焊在一定程度上克服了焊接時的遮蔽效應,有效減少了色敏感性且加熱效率高、節能,曾在80年代作為主導產品廣泛應用于SMT領域。缺點是加熱不均勻,對較大印制板其中心到邊緣位置可產生很大的溫度差異,同時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 強制對流熱風回流焊。強制對流熱風回流焊是一種通過對流噴射管嘴或者耐熱風機來迫使氣流循環,從而實現被焊件加熱的焊接方法。該類設備自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的氣體溫度,完全克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應,故目前應用較廣。在強制對流熱風回流焊設備中,循環氣體的對流速度至關重要。為確保循環氣體作用于印制板的任一區域,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,主要采用此類強制熱風回流爐,功率在6-12KWh;強制熱風回流爐一般有3-12個溫區,我們公司主要有3-8溫區的回流爐,理論上講強制熱風回流爐溫區越多越好,為適應無鉛錫產品的需要,6溫區以下的回流爐已不能用于無鉛產品回流。

     1.3 紅外熱風回流焊 這是一種將熱風對流和遠紅外加熱組合在一起的加熱方式。采用此種方式,有效結合了紅外回流焊和強制對流熱風回流焊兩者的長處,是目前較為理想的加熱方式。 該類設備自90年代中期開始出現,由于它充分利用了紅外線輻射穿透力強的特點,熱效率高,節電,同時它又有效的克服了紅外回流焊的溫差和遮蔽效應,彌補了熱風回流焊對氣體流速要求過快而造成的影響,因此市場前景非常廣闊。

    2、印制板規格

可焊印制板的規格和種類直接影響到回流爐的使用。選購時,應根據自身產品的特點及采取的工藝方式,有針對性的對設備可焊PCB的大小、上下器件最大允許的高度等進行選擇。當前,設備最大可焊PCB寬度已達600mm,且不同規格的設備已成系列化,因此選擇余地較大。由于印制板的不同,對設備傳動系統的要求也不同,考慮時要兼顧。

     3、傳動系統

傳動系統主要包括傳送方式、傳送的方向及調速范圍。 回流焊設備的傳送方式有三種:鏈條式、網帶式、鏈條/網帶式。鏈條式是將PCB放置于不銹鋼鏈條加長銷軸上進行傳輸,可應用于單/雙面板的焊接及配線使用,其鏈條寬度可調節,以適應不同印制板寬度的要求。其缺點是,對于寬型或超薄印制板受熱后可能引起凹陷。目前,一些生產廠商已對此進行了改進,加入了印制板中心支撐系統。網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,但對雙面板焊接及設備的配線使用具有局限性。鏈條/網帶雙傳送機構極大方便了用戶的使用,具有很強的適應性,但價格相對較高。 傳送方向的選擇主要視單機使用還是配線使用。若單機使用,視習慣而定,若配線使用,應注意與其它設備的協調。 傳送速度的調速范圍一般都在0.1~1.2m/min,采用無級調速方式,這足以滿足回流焊設備的要求。

    4.溫度特性

    溫度特性是回流焊設備熱設計優劣的綜合反映,包含三個重要指標:控溫精度、溫度不均勻性、溫度曲線的重復性。

4.1 控溫精度

控溫精度直接反映了回流焊設備溫度的穩定性。當前,指標范圍大多在±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備性能優劣的重要指標,它指爐膛內任一與PCB傳送方向垂直的截面上工作部位處的溫度差異,一般用回流焊機可焊最大寬度的裸PCB進行測試,以三測試點焊接峰值溫度的最大差值來表示。由于該指標反映了印制板上的真實溫度,直接影響產品的焊接質量,故溫差較小者為佳。當前的先進指標為小于±2°C。

    4.3溫度曲線的重復性

    溫度曲線是指表面貼裝組件上測試點處溫度隨時間變化的曲線,一般將其分為預熱區、預回流區、回流區和冷卻區四段。溫度曲線的重復性直接影響到印制板焊接質量的致性,應引起高度的重視。一般來說,升溫過程中,該指標應不大于4oC/S。降溫過程中4-10 oC/S為宜。

    5、控制系統

  控制系統是回流焊設備的中樞,其選用件的質量、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備的使用。 現在的回流焊設備已全部采用了計算機或PLC控制方式利用計算機豐富的軟硬件資源極大地豐富和完善了回流焊設備的功能,有效保證了生產管理質量的提高。 計算機控制系統的主要功能如下:

(1)、完成對所有可控溫區的溫度控制。

(2)、完成傳送部分的速度檢測與控制,實現無級調速。

(3)、實現PCB在線溫度測試,并可存儲、調用、打印。

(4)、可實時置入和修改設定參數,并可存儲、打印。

(5)、可實時修改PID參數等內部控制參數。

(6)、顯示設備的工作狀態,具有方便的人機對話功能。

(7)、具有自診斷系統和聲光報警系統

     6、供氮系統

    對于采用免清洗工藝的電子產品生產廠家來說,供氮系統的選擇越來越受關注。目前先進的回流焊設備都具有空氣/氮氣兩種工作方式,使用者根據工藝狀況來定。在氮氣工作方式下,設備含氧量及耗氮量是兩個重要指標。其中,含氧量指標應小于100ppm,優質的供氮系統,其含氧量指標應小于20ppm。爐利用氮氣的惰性,阻止基板在回流高溫過程中的氧化,有助于無鉛產品回流的可焊性提升,但耗氮量直接影響生產成本,所以在品質能保證的前提下,可不用氮氣回流就不用。

    7、附助功能

    附助功能是指設備除正常配置外的附助手段,它包括設備的維護功能及擴展功能。任何設備都不可避免因維護而停工,維護功能的處理直接體現了設備的完善性。當前,大多數回流焊設備都配置了故障診斷系統,加熱體的提升系統和停電后的應急系統。由于控制系統的不同,控制方式也千變萬化。目前較好的回流焊設備對傳送系統還配置了自動潤滑機構。 設備的擴展功能反映了設備的適應性及靈活性。為進一步提高生產效率,一些設備生產廠家在傳動系統中已開始使用雙路輸送機構,同時為滿足遠程控制的要求,增加了遠程通訊的功能。當前的無鉛回流焊都配備了UPS電源,以備異常停電時的適時供電,使停電損失降到最低。

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