第二部份回流焊接技术的种类和原理

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1、回流焊接的技术整合管理第二部份：回流焊接技术的种类和原理前言：在上期刊登的本系列的第一篇文章中我和读者们分享了‘技术整合’的概念。本期我们进一步来看看回流技术的种类和原理。了解各种回流技术能够让我们更好计划我们的工艺技术发展路标，让我们选择最适合的技术配搭，以及让我们了解故障模式的形成和焊接工艺的关系，对我们处理和预防问题的效率起着关键性的作用。回流焊接的定义：在电子板组装焊接技术中存在两大类别。一是‘单流’焊接工艺技术（FlowSolderingProcess）。另一就是‘回流’或‘再流’焊接工艺技术（ReflowSolderin

2、gProcess）。这两大类技术的主要差别在于焊接过程中的焊料（如SnPb）和形成焊点的热能是否分开或同时出现。在单流焊接中，焊料和热能是同时加在焊点上的，例如手工锡丝焊接和波峰焊接就是属于这种分类。而在回流焊接中，焊料（一般是锡膏或固态焊料）却是和热能（如回流炉子的热风）在不同的工序中加入的。回流焊接技术的种类：从以上的定义中，我可以猜测得出，回流焊接技术就不只是我们经常见到使用锡膏印刷，而后热风回流炉子来焊接的一类工艺技术了。事实上回流焊接工艺的种类比起单流焊接工艺种类的来得多。而且各有其能力上的优点和相对的应用范围。电子组装业

3、界中有不少焊接工艺是属于回流类的，有些已经或即将成为历史，例如气相焊接工艺就是。本篇将只介绍目前还在使用中的以下8种。1．热板技术；2．热压技术；3．热风/热气技术；4．发热光（白光）技术；5．激光技术；6．红外线技术；7．电感发热技术；8．火炬技术。工业界对焊接技术也有另外一种分类的做法，就是按照热的传递方式来分类。也就是按‘传导’、‘辐射’和‘对流’传热模式来分类。例如以上1和2类的热板和热压工艺都属于‘传导’加热工艺；第3类的热风属于‘对流’加热工艺；而第4到第6项则属于‘辐射’加热工艺。至于那些不采用以上任何方法的，业界将其

4、列为‘特别焊接技术’。而在应用上，这些‘特别焊接技术’也是用在较特别的焊点特性上的。例如热容量超大的焊点等。上述7和8都属于这类焊接技术。一般而言，前三种技术（传导、辐射和对流）都是用在通用的焊点和PCBA上的。不过他们之间存在一定的特性差异。首先是‘传导’加热技术。这门技术一般的特性是成本低，工艺能力和质量水平也较低。同时由于属于接触式的焊接，也就存在热和机械力同时存在的风险问题，一般多被采用在低成本、低质量和寿命要求的场合中。‘辐射’加热技术的优势，是其稳定性在三者中属最好的。一旦工艺参数设置正确，产品的Cp可以是三种技术中最高

5、的。其技术成本也属于中等。介于‘传导’和‘对流’技术之间。不过这门适合高效率生产的技术，会出现材料吸热程度不均的不良现象。所以‘辐射’加热技术在大批量生产技术上基本上被‘对流’加热技术所取代。而只在局部或选择性焊接中保有优势。另外，焊接时会出现过热的风险也是这门技术的一个弱点。‘对流’技术在大批量生产中是目前的回流焊接技术主流。随着气相技术的被淘汰，现有的技术是处于以强制热空气为主和热气体（无氧环境）为辅的状况。对流技术的最强点，是其能够使焊接对象（PCBA）上各点的温差保持在最小的程度。不过对流技术的难以掌握和控制，以及设备的成本

6、却是这门技术的缺点。‘辐射’和‘对流’技术都是属于‘非接触式’的焊接技术。使他们在质量风险的考虑上强于‘传导’技术。下面我们来看看八种回流焊接技术的特性和优缺点。热板焊接技术：这是一种有长久历史的SMT焊接工艺。其工艺原理是将贴片好的PCBA放置在加热板上（见图一），加热板通过PCBA基板传热到上面的各个焊点进行焊接。在焊接完成后将PCBA移开完成整个工艺。为了能处理较大热容量的PCBA，热板本身必须具备足够巨大的热容量。而这就影响了温度的反应速度。所以这类焊接技术的设备以采用多段式加热板的设计为佳。PCBAINhotplatePC

7、BACONTACTSOLDERINGPCBAOUT(PRE-HEAT+SOLDERING)图一：热板焊接原理热板技术的优点是简单和低成本。缺点是使用范围较小以及工艺能力较差。由于它必须通过基板传热，基板的材料必须具备良好的导热以及耐高温性能。而且基板必须和热板保持很好的接触。也就是在整个焊接过程中必须平整，不允许产生曲翘，更不能有通孔插件。电子业中常用的FR系列基材是难以满足这些条件的。也因此这门技术甚少用于FR系列的基板上。倒是陶瓷基材能很好的满足这些条件。加上陶瓷基板上焊点所面对的焊点疲劳和蠕变问题程度较低，这类热板焊接技术能够

8、满足其要求而同时可以降低加工成本。热压焊接技术：这是另外一种常见的接触式热传导焊接技术。通过外形尺寸配合焊端的发热焊接头，接触事先已经上好的固态焊料进行焊接（见图二）。发热焊头15umSnPb引脚PCB焊盘图二:热压焊接为了确保传热效