万德盛回流焊焊接原理

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1、深圳万德盛自动化机械有限公司热风回流焊焊接的原理2.1回流焊接的过程回流焊的基本原理比较简单，它首先对PCB板的表面贴装元件（SMD）焊盘印刷锡膏，然后通过自动贴片机把SMD贴放到预先印制好锡膏的焊盘上。最后，通过回流焊接炉，在回流焊炉中逐渐加热，把锡膏融化，称为回流（Reflow），接着，把PCB板冷却，焊锡凝固，把元件和焊盘牢固地焊接到一起（见图9）。在回流焊中，焊盘和元件管脚都不融化。这是回流焊（ReflowSoldering）与金属融焊（Welding）的不同。深入的了解回流焊就必须从焊

2、锡膏的作用原理和焊接过程中发生的物理化学变化入手。锡膏的成分主要锡铅合金的粉末和助焊剂混合而成。在受热的条件下，融化的焊锡材料中的锡原子和焊盘或焊接元件（主要成分是铜原子）的接触界面原子相互扩散，形成金属间化合物（IMC），首先形成的Cu6Sn5，称n-phase，它是形成焊接力的关键连接层，只有形成了n-phase，才表示有真正的可靠焊接。随着时间的推移，在n-phase和铜层之间中会继续生成Cu3Sn，称为∈-phase，它将减弱焊接力量和减低长期可靠性。在焊点剖面的金相图中，可以清楚地看到

3、这个结构。（见图10）图10电子扫描显微镜（SEM）显示的Cu-SnIMC深圳万德盛自动化机械有限公司金属间化合物是焊点强度的关键因素，因此许多人员专门研究金属间化合物的变化对焊点的长期可靠性带来的影响。为了保护焊盘或元件管脚的可焊性，一般它们表面都镀有锡铅合金层或有机保护层。对非铜的金属材料的管脚一般在管脚镀层和金属之间加有镀镍层作为阻断层防止金属扩散。这个镍镀层还用来阻挡与焊锡不可焊或不相容的金属与焊锡层的接触[5]。另一个有关镀层的问题是关于镀金层的问题，有文章[5]指出如果焊点中金的成分

4、达到3~4%以上，焊点有潜在的脆性增大的危险。2.2回流焊温度曲线要得到好的回流焊接效果必须有一个好的回流温度曲线（Profile）。那么什么是一个好的回流曲线呢？一个好的回流曲线应该是对所要焊接的PCB板上的各种表面贴装元件都能够达到良好的焊接，且焊点不仅具有良好的外观品质而且有良好的内在品质的温度曲线。2.2.1回流炉的参数设定要得到一个炉温曲线首先应给回流炉一个参数设定。回流炉的参数设定一般称为Recipe。Recipe一般包括炉子每区的温度设定，传送带带速设定，以及是使用空气还是氮气。下

5、表是BTU炉的一个Recipe的设定。温度设定：（单位：℃）深圳万德盛自动化机械有限公司1T1901B1902T1702B1703T1503B1504T1504B1505T1755B1756T2356B2357T2557B255深圳万德盛自动化机械有限公司带速设定：（单位：cm/分）传送带带速气体设定：氮气空气75OffOn深圳万德盛自动化机械有限公司表中1T~7T，1B~7B分别表示回流炉上下温区的温度设定，传送带带速为75cm/分，焊接环境使用空气，不使用氮气。设定一个回流曲线

6、要考虑的因素有很多，一般包括：所使用的锡膏特性，PCB板的特性，回流炉的特点等。下面分别讨论。2.2.2锡膏特性与回流曲线的重要关系锡膏特性决定回流曲线的基本特性。不同的锡膏由于助焊剂（Flux）有不同的化学组分，因此它的化学变化有不同的温度要求，对回流温度曲线也有不同的要求。一般锡膏供应商都能提供一个参考回流曲线，用户可在此基础上根据自己的产品特性优化。图11是一个典型的Sn63/Pb37锡膏的温度回流曲线[6]（P3-7）。以此图为例，来分析回流焊曲线。它可分为4个主要阶段：深圳万德盛自动化

7、机械有限公司深圳万德盛自动化机械有限公司1）把PCB板加热到150℃左右，上升斜率为1-3℃/秒。称预热（Preheat）阶段；2）把整个板子慢慢加热到183℃。称均热（Soak或Equilibrium）阶段。时间一般为60-90秒。3）把板子加热到融化区（183℃以上），使锡膏融化。称回流（ReflowSpike）阶段。在回流阶段板子达到最高温度，一般是215℃+/-10℃。回流时间以45-60秒为宜，最大不超过90秒。4）曲线由最高温度点下降的过程。称冷却（Cooling）阶段。一般要求冷却

8、的斜率为2-4℃/秒。图11典型的回流焊接温度曲预热阶段的目的是把锡膏中较低熔点的溶剂挥发走。锡膏中助焊剂的主要成分包括松香，活性剂，黏度改善剂，和溶剂。溶剂的作用主要作为松香的载体和保证锡膏的储藏时间。预热阶段需把过多的溶剂挥发掉，但是一定要控制升温斜率，太高的升温速度会造成元件的热应力冲击，损伤元件或减低元件性能和寿命，后者带来的危害更大，因为产品已流到了客户手里。另一个原因是太高的升温速度会造成锡膏的塌陷，引起短路的危险，尤其对助焊剂含量较高（达10%）的锡膏[5]。均热阶段的设定主要应参