汽相再流焊工艺技术研究

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1、制造技术研究2013年6月第3期汽相再流焊工艺技术研究王修利丁颖严贵生杨淑娟（北京控制工程研究所，北京100190）摘要：介绍了汽相再流焊的主要工艺特点，分析了汽相再流焊片式元件容易立碑的原因及控制方法，并对温度曲线加热因子与金属间化合物层厚度和焊点组织的关系进行了研究。关键词：汽相再流焊；温度曲线；立碑；加热因子；金属间化合物ResearchofVaporPhaseReflowSolderingProcessTechnologyWangXiuliDingYingYanGuishengYangShujuan(BeijingInstituteofContro

2、lEngineering,Beijing100190)Abstract：Thisarticledescribesthecharacteristicofvaporphasereflowsolderingprocess.Thenthecausesoftombstoningwhensolderingchipcomponentsbythevaporphasereflowsolderingisanalyzed,andthecontrollingmethodisproposed.What’smore,thispaperstudiesontherelationshipb

3、etweentheheatingfactoroftemperatureprofileandthethicknessofinter-metalliccompoundlayerandthemicrostructureofthesolderjoints.Keywords：vaporphasereflowsoldering；temperatureprofile；tombstoning；heatingfactor；inter-metalliccompound1引言本文试验所使用的汽相再流焊设备分为红外预热区和汽相加热区两个部分。使用的汽相液为多氟聚汽相再流焊加热温度

4、受液相沸点温度控制，能够醚，沸点为215℃。红外区可以设定的参数为加热功提供惰性汽相环境，具有热转化效率高，加热速度快，率和时间，汽相加热区分为汽相预热区、汽相升温控温度均匀一致，不受器件物理结构和几何形状影响，制区和汽相再流区，可以设定的参数为加热功率、时彻底杜绝超温现象，确保元器件安全，防止焊点氧化间和印制板距离汽相液的位置。等优点，非常适合在高密度、高难度、高可靠性要求2.2汽相再流焊温度曲线的电子产品焊接中使用。早在上世纪70年代，汽相210[1，2]再流焊就开始在欧美流行，但因汽相液不环保，180无法流水作业等问题，并没有得到广泛的应用，尤其15

5、0120在国内应用更少[3]。如今的新一代汽相焊接设备使用温度/℃9060新开发出来的汽相液（多氟聚醚），其无毒无味，满30足环保要求，且可以循环使用。目前，国内的航天、20406080100120140160180时间/s军工企业正在引入这一技术。图1汽相焊温度曲线2汽相再流焊工艺特点[4]BellH等人的传热系数测试结果表明，汽相焊2的传热系数可达300W/mK，而热风再流焊的传热系2.1汽相再流焊设备作者简介：王修利（1983-），硕士，焊接专业；研究方向：电子装联工艺技术研究。收稿日期：2013-04-0938制造技术研究航天制造技术2数只有20W

6、/mK，是前者的1/15。可见，汽相再流汽相再流焊具有无氧环境，在惰性的汽相蒸气焊的加热效率非常高。高的加热效率是优点，但同时中，焊料熔化并润湿焊盘和电极时，不发生任何氧化，也给温度曲线的调节带来了很大的困难，曲线的形状增加了焊料对电极的润湿速度，导致对两电极表面的及升温速率较难控制，早期文献中的汽相焊温度曲线初始状态更“敏感”，从而增加了电极两端不同时润如图1所示。湿的概率，更易产生立碑。3.3升温阶段蒸气的不均匀分布215汽相液的蒸气在升温阶段分布并不均匀，尤其在183温度回落焊锡熔化前，蒸气向较冷的印制板方向流动，这就导150温度/℃致这个时段的加热

7、具有明显的方向性，见图4所示，箭头方向为蒸气流动方向，印制板表面蒸气由两边向时间/s中间流动，焊锡也从印制板两侧向中间依次熔化，这图2汽相焊温度曲线也将导致一定程度的立碑。本次试验过程中，经多次调整对比，对设备各个加热区参数进行设置，得到的汽相再流焊曲线形状如图2所示。从预热区到保温区的过程中有一个小的回落区，这是由于印制板从红外加热区到汽相加热区转移有一个短暂的无加热过程，这是设备的自身特点引起的。图4升温阶段蒸气流向示意图3立碑缺陷产生的原因与控制3.4立碑缺陷的控制对图3中的曲线1的升温速率进行了调整，得到立碑缺陷产生的原因较多，但汽相再流焊比热风曲

8、线2。将升温速率从5℃/s降低为1.7℃/s。并且将再流焊更易产生