SMT加工之回流焊接工艺
SMT(一)焊接工艺
强制冷却，防止偏厚， 材质均匀，应力分散
冷热冲击试验后状态
（－４０℃３０分１２５℃３０分）
材料组织破坏
爆米花效应及对策
爆米花效应又称炸锡. 产生原因:当锡膏中FLUX受到热冲击时快速挥发带出大量 的锡粉颗粒. 产生原因: 1. 锡膏过期或锡膏内添加稀释剂过量; 2. 锡膏回温不足,与空气接触后吸湿; 3. 温度曲线设置不当,升温速度过快; 4. PCB板子吸湿,加热过程出现吹气现象;
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冷焊与葡萄球效应的区别
冷焊: 1.焊料内杂质含量太多 2.焊接前的不适当清洗 3.焊接过程温度不当
葡萄球产生原因: • 锡膏内助焊剂挥发过度,(钢网\PCB清洗时残留清洗剂)导
致锡膏中助焊剂局部失效,焊接过程中因失去助焊剂防氧 化作用,引起锡粉金属氧化,结成锡粉颗粒. • 物料电镀层金属氧化严重.焊接过程中造成金属颗粒化.
热
预 热
Flux
表面张力降低&助焊
表面清洁
促浸 进润
浸润 促進 表面清浄化
再氧化防止
母材材料 (电镀)
再氧化防止
熔 化
焊点 (Solder)
合 金 化
焊接不良 ４要素不平衡状态时发生
热(回流炉槽温度) 无铅:240℃
锡膏材料組成
无铅:Sn3Ag0.5Cu
SMT焊接温度宽容度
Ｐｅａｋ温度 230℃
有铅 (63SnPb)
25%
10%
15%
印刷机
钢网
锡膏
10%
贴片机
5%
电子零件
30% 焊点形成
回流
贴装精度极高 贴压微调整
理想的温度 曲线设定能力 温度偏差极小
高精度尺寸 贴装稳定性 零件耐温性 氧化
SMT回流焊接工艺解析
SMT回流焊接工艺解析摘要：回流焊接是指利用焊膏（由焊料和助焊剂混合而成的混合物）将一或多个电子元件连接到PCB焊盘上之后，透过控制加温来熔化焊料以达到永久接合，可以用回焊炉、红外加热灯或热风枪等不同加温方式来进行焊接。
回流焊接的本质就是“加热”，其工艺的核心就是设计温度曲线与炉温设置。
温度曲线，指工艺人员根据所要焊接PCBA的代表性封装及焊膏制定的“温度—时间”曲线，也指PCBA上测试点的“温度—时间”曲线。
关键词：炉温传热学原理、炉温曲线、参数设置、测试点。
1、温度曲线的测量与设置1）炉温设置的传热学原理一般回流焊接炉操作界面上所显示的温度是炉中内置热电偶测头处的温度，它既不是PCB上的温度，也不是发热体表面或电阻丝的温度，实际上是热风的温度。
要做到会设置炉温，必须了解以下两条基本的传热学定律：(1）在炉内给定的一点，如果PCB温度低于炉温，那么PCB将升温；如果PCB温度高于炉温，那么PCB温度将下降；如果PCB温度与炉温相等，将无热量交换。
(2）炉温与PCB温度差越大，PCB温度改变得越快。
炉温的设置，一般先确定炉子链条的传送速度，其后才开始进行温度的设定。
链速慢、炉温可低点，因为较长的时间也可达到热平衡，反之，可提高炉温。
如果PCB上元件密、大元件多，要达到热平衡，需要较多热量，这就要求提高炉温；相反，降低炉温。
需要强调的是，一般情况下链速的调节幅度不是很大，因为焊接的工艺时间、回流焊接炉的温区总长度是确定的，除非回流焊接炉的温区比较多、比较长，生产能力比较足。
2）炉温设置步骤炉温的设置是一个设定、测温和调整的过程，其核心就是温度曲线的测试。
目前，测温使用的是专用测温仪，它尺寸很小，可随PCB一同进入炉内，测试后将其与计算机相连，就可显示测试的温度曲线。
设定一个新产品的炉温，一般需要进行1次以上的设定和调整。
设置步骤如下：(1)将热电偶测头焊接或胶粘到测试板或实际的板上，注意测点位置的选取；(2)调整炉内温度和链速，做第一次调整；(3)等候一定的时间，使炉内温度稳定；(4)将测试板与测温仪通过链条，进行温度测试；(5)分析获得的曲线；(6)重复2）～5）的步骤，直到达到要求为止。
SMT回流焊工艺处理
3. 高过217 ℃的时间要控制在30~70 秒之间
4. 高过230 ℃的时间控制在10~30 秒,最高峰值在240 ℃±5℃
5. 降温率控制在3~5℃/s之间为好
6. 一般炉子的传送速度控制在 70~90cm/Min为佳
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SMT回流焊接分析
¤在生产双面板或阴阳板时,贴第二面(二次)过炉时,相对应的下溫
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炉温曲线分析（profile）
(℃)
温 度
230℃ 217℃ 200℃ 130℃ 40℃
0℃
无铅制程（ profile）
PH1
PH2
（图二）
最高峰值240 ℃±5℃
PH4
PH3
时间(sec)
无铅回流炉温工艺要求:
1. 起始温度(40℃)到150 ℃时的温升 率为1~3 ℃/s
2. 150 ℃~200 ℃时的恒温时间要控 制在60~120秒
炉温要求平缓﹑平稳，让气流完全蒸发(急速升温和降温都会产生气泡，或是焊点 粗糙，假焊，焊点有裂痕等现象)
2
炉温曲线分析（profile）
有铅制程（ profile）
温 度
(℃)
200℃ 183℃ 175℃
120℃ 40℃ 0℃
PH1
PH2
（图一）
最高峰值220 ℃±5℃
回流焊接工艺课件
由于焊料在熔融过程中混入空气或挥发物。 解决方案是优化温度曲线，减少空气混入。
虚焊或断路
锡珠
可能是由于焊接压力不足或焊点污染。解 决方案是增加焊接压力，清洁焊点表面。
由于焊料太稀或焊点冷却太快。解决方案 是调整焊料成分，控制冷却速度。
05
回流焊接工艺发展趋势与 展望
新材料的应用
高温材料
随着电子设备性能要求的提高， 高温材料在回流焊接工艺中的应 用越来越广泛，能够满足高温环 境下稳定工作的需求。
温度稳定时间
指在设定温度下，焊膏达到稳定状态所需的时间。
气流参数
空气流量
指在回流焊接过程中，为了带走热量和控制温度场，需要控制的 气流量。
风速
指吹向PCB和元件的风速，风速过快可能导致元件移位，风速过慢 则影响散热效果。
风向
指吹向PCB和元件的风向，需要均匀吹向加热区域，避免局部过热 或温度不均。
冷却阶段
冷却阶段
冷却阶段是将焊接好的PCB快速 冷却，使焊点凝固并形成稳定的
机械性能。
温度控制
冷却阶段需要控制冷却速度，以避 免因过快冷却导致焊点产生裂纹或 组织不均匀。
时间控制
冷却阶段持续时间取决于焊膏特性、 PCB尺寸和元件密度。
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回流焊接工艺参数
温度参数
峰值温度
指回流焊接过程中，焊料熔融温 度的最高点，通常设定在焊膏熔
焊接时间与压力控制
合理设置焊接时间和压力，以 保证焊点得到充分的熔合和连接。
焊料与基板选择
根据产品要求和工艺参数，选 择合适的焊料和基板材料，以 提高焊接质量。
环境控制
保持生产环境的清洁度和湿度， 避免尘埃、湿气等因素对焊接 质量的影响。
SMT回流焊作业指导书(2024)
引言概述：随着电子产品的快速发展，SMT（SurfaceMountTechnology，表面贴装技术）回流焊成为了主流的焊接工艺。
为了保证焊接质量和生产效率，制定一份SMT回流焊作业指导书是必要的。
本文将详细介绍SMT回流焊作业的相关内容，包括焊接参数设置、元件选型和布局、焊接工艺流程、设备操作和维护、质量控制等五个大点，旨在提供一份全面且专业的指导，帮助操作人员正确进行SMT回流焊作业，提高生产效率和产品质量。
正文内容：一、焊接参数设置1.1温度曲线设计：根据焊接元件的特性和要求，设计适当的温度曲线，包括预热区、焊接区和冷却区，确保焊接质量。
1.2回流炉温度设定：根据焊接工艺要求设定回流炉温度，包括预热温度、焊接温度和冷却温度，确保元件的正确焊接和熔化。
1.3过渡区设置：确定预热区和焊接区之间的过渡区，控制电子元件的热冲击。
二、元件选型和布局2.1元件选型：根据焊接要求和产品设计要求，选择合适的电子元件，包括表面贴装元件（SMD）和插件元件。
2.2元件布局：根据元件的尺寸、散热要求和信号传输要求，合理安排元件在PCB（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）上的布局，防止热点和信号干扰。
三、焊接工艺流程3.1PCB准备：清洁PCB表面，确保焊接区域无尘、无油污，并检查PCB的电气连接和机械连接是否良好。
3.2胶水和焊膏涂布：根据焊接要求，在PCB上涂布胶水和焊膏，确保元件能够正确粘贴和焊接。
3.3元件贴装：使用自动贴装机将电子元件精确地贴到PCB 上，确保位置准确和固定可靠。
3.4回流焊：将贴装好的PCB放入回流炉中进行焊接，根据设定的温度曲线加热和冷却，完成焊接过程。
3.5清洁和检查：在焊接完成后，清洁焊接区域，检查焊接质量和元件的安装效果。
四、设备操作和维护4.1回流炉操作：熟悉回流炉的操作面板和控制参数，保证回流炉的正常运行。
4.2设备维护：定期清洁回流炉内部和外部的油污和灰尘，检查并更换磨损的零部件，保证设备的可靠性和稳定性。
回流焊工艺要求
回流焊工艺要求回流焊工艺是电子制造领域中一种重要的焊接技术，广泛应用于SMT（表面贴装技术）生产中。
回流焊工艺通过加热熔化预先涂布在电路板上的焊膏，将电子元件与电路板连接起来。
下面是回流焊工艺的要求：1.焊膏选择：回流焊工艺需要使用适合的焊膏，根据焊接材料、焊接温度和元件的耐热性等因素进行选择。
焊膏的粘度、润湿性、触变性等特性需根据具体的焊接要求进行选择。
2.焊膏涂布：将选好的焊膏按照一定的方式涂布在电路板上，涂布量要适中，过多或过少的焊膏都会影响焊接质量。
焊膏涂布通常采用手动或自动涂布设备完成。
3.元件放置：将电子元件按照电路设计要求放置在涂有焊膏的电路板上，元件的放置要准确、稳定，避免出现偏移或倾斜。
4.回流炉设定：将电路板放入回流炉中进行加热，设定合适的温度曲线，保证焊膏在适当的温度下熔化并充分润湿元件和电路板表面。
温度曲线包括预热、升温、保温和冷却等阶段，需根据具体的焊接要求进行设定。
5.温度控制：回流焊工艺要求温度控制精确，以保证焊接质量和元件的可靠性。
温度过高可能导致元件受损或焊接不良，温度过低则可能导致焊接不完全或形成冷焊。
因此，回流炉的温度设定和控制在整个工艺中具有至关重要的作用。
6.清洁和环境控制：回流焊工艺要求保持生产环境的清洁，以避免灰尘、杂质等对焊接质量的影响。
同时，要控制好湿度、温度等环境因素，确保生产过程的稳定性和焊接质量的可靠性。
7.质量检测：回流焊工艺完成后，需要对焊接质量进行检测，包括外观检查、电气性能测试等。
对于存在缺陷或不良的焊接点，需要进行修复或重新进行回流焊工艺。
8.工艺优化：回流焊工艺要求不断进行工艺优化，以提高生产效率、降低成本并提升焊接质量。
通过对不同产品、不同材料的焊接试验和数据分析，不断优化温度曲线、焊膏选择等工艺参数，实现生产过程的持续改进。
9.人员培训：操作人员的技能和经验对回流焊工艺的质量具有重要影响。
因此，需要对操作人员进行定期的培训和技能评估，确保他们熟悉回流焊工艺的基本原理、操作流程和质量控制要求。
SMT回流焊工艺温控技术分析
SMT回流焊工艺温控技术分析SMT（表面贴装技术）是现代电子产品制造中广泛应用的一种工艺。
回流焊工艺是SMT 中的一个重要环节，其作用是将焊膏和元器件连接在一起。
回流焊工艺的温控技术是影响焊接质量的关键之一。
回流焊工艺温控技术的一般流程包括预热、蓝斯特段、回流段及冷却段。
对这几个工艺环节的温度控制非常重要，温度过高或过低都会对元器件的焊接质量产生不利影响。
预热环节一般控制在90-150℃，主要是为了将元器件的水分挥发掉。
在蓝斯特段中，温度一般控制在150-180℃，这个温度区间能够达到焊膏的塑化点，使焊膏固化以后仍然保持良好的焊接性能。
在回流段中，温度控制一般在210-260℃之间，此时焊膏开始熔化，元器件和PCB板相互焊接在一起。
在冷却段中，焊接处的温度逐渐降低，使焊接处冷却固化。
在实际生产中，为了确保焊接质量，需要考虑以下因素：1. 元器件与PCB板之间的热传导系数不同，因此需要在控制温度时采用局部控制的方式，确保每个电路板各区域的温度精度。
2. 元器件的大小、功率、极性不同，需要针对不同类型的元器件分别控制温度。
例如，大功率元器件需要高温环境下焊接，而小型元器件需要较低的温度环境。
3. PCB板的材质和厚度也会影响温度控制。
因此，在制定回流焊工艺方案时，需要根据具体的物料情况进行考虑和调整。
4. 回流温度的变化率也是影响焊接质量的重要因素之一。
因为温度变化过快，会产生热应力，使元器件或PCB板产生变形或裂纹。
为了满足以上要求，现代SMT设备一般采用闭环控制系统，能够实现电路板的点位检测和控温。
同时还使用了线性加热技术，使升温/降温速度更加平稳，从而避免了热应力的产生。
此外，还使用了自动调节的风速及气流平衡设计，使温度在整个PCB板和元器件上保持均衡。
总之，回流焊工艺温控技术对于SMT生产的质量和效率至关重要。
精细的温度控制能够确保焊接质量，提高生产效率和降低产品缺陷率。
随着SMT工艺的不断优化和进步，回流焊工艺温控技术将不断得到完善和提高。
回流焊工艺流程详述
回流焊工艺流程详述
回流焊工艺流程是一种常用的表面贴装（SMT）工艺，在电子产品制造中应用广泛。
以下是回流焊工艺流程的详细步骤：
1. 准备工作：准备和清洁PCB板和SMT元件，选择合适的焊膏。
2. 印刷焊膏：将焊膏通过印刷机印刷在PCB板上需要焊接的位置，确保焊膏均匀涂布、位置精准，防止出现短路和虚焊。
3. 贴装元件：将SMT元件通过自动贴装机或手工贴装放置在PCB板上，并进行视觉检查，确保元件的方向和位置正确。
4. 固定元件：将已经贴在PCB板上的元件经过加热后的融化焊膏与PCB板粘结在一起，形成电路板的内部电线连接。
5. 回流焊：将PCB板放进回流焊炉中，通过加热回流焊炉将焊膏和元件共同加热，使焊膏熔化，并与元件表面和PCB板连接。
6. 冷却：在回流焊完成后，将PCB板从炉中取出，进行冷却，等待焊接完成。
7. 检查：最后进行目测检查和放大器检查，检查是否有短路、错位、错向等问题。
如果有问题需要及时处理。
通过以上步骤，回流焊工艺流程基本完成，可以在后续工艺中进行后续处理，如电路板清洗、贴标、加固等处理。
什么是SMT回流焊
静电防护技术
做法和要求
所有运输，储存，包装等的设备和材料必须用防静 电型的，且不可用普通金属和塑料等物
必要时人员坐椅，踏垫等也要做防静电处理 所有地线的连接方式要用软铜线且截面积不可小于
1.5mm2
SMT设备配置
大、中型生产：
装载设备（pcb输送） 自动印刷机 焊膏检测设备 自动贴片机 贴片检测设备 大、中型回流焊机 焊点检测设备 自动返修系统
不可与工作零线连接 接地主干线截面积不小于100mm2,支干线不小于
6mm2,设备与工作台连接线不小于1.25mm2
静电防护技术
场地的静电防护：
地板 天花板和墙壁 湿度
静电防护技术
人员的静电防护：
观念和意识 防静电工作服 防静电工作鞋 防静电护腕
设备的静电防护：
工作台，流水线，焊接设备，各种仪表
SMT的发展过程
封装的定义 DIP=>PLCC,QFP,SOP=>BGA=>CSP,
uBGA=>MCM
SMT典型生产工艺和不同工艺的选择
典型工艺流程： 涂焊锡膏=>贴装=>回流焊接=>成品
典型生产工艺：
来料检测 焊锡膏漏印 元器件贴装
成品
检测，返修 清洗
回流焊接
SMT典型生产工艺和不同工艺的选择
SMT生产工艺
SMT简单介绍 SMD发展过程 SMT典型生产工艺和不同工艺的选择 静电防护 SMT设备配置 SMT主要耗材 回流焊原理 回流焊的缺陷和分析
SMT简单介绍
SMT定义SMT的组成来自表面贴装元器件（SMD）
贴装技术 贴装设备
SMT的特点 与SMT相关
的产品
组装密度高，电子产品体积小，重量轻 可靠性高，抗震性好，焊点缺陷率低 高频性能好，减少了电磁和射频干扰 易于实现自动化，提高生产效率 有效降低成本
SMT_回流焊原理与工艺
SMT 回流焊原理与工艺无铅回流焊工艺是当前表面贴装技术中最重要的焊接工艺，它已在包括手机，电脑，汽车电子，控制电路、通讯、LED照明等许多行业得到了大规模的应用。
越来越多的电子原器件从通孔转换为表面贴装，回流焊在相当围取代波峰焊已是焊接行业的明显趋势。
那么回流焊设备究竟在日趋成熟的无铅化SMT工艺中会起到什么样的作用呢？让我们从整条SMT表面贴装线的角度来看一下：力锋科技：全套SMT设备专业供应商，因为专注，所以专业！销售热线：整条SMT表面贴装线一般由钢网锡膏印刷机，贴片机和回流焊炉等三部分构成。
对于贴片机而言，无铅与有铅相比，并没有对设备本身提出新的要求；对于丝网印刷机而言，由于无铅与有铅锡膏在物理性能上存在着些许差异，因此对设备本身提出了一些改进的要求，但并不存在质的变化；无铅的挑战压力重点恰恰在于回流焊炉。
有铅锡膏（Sn63Pb37）的熔点为183度，如果要形成一个好的焊点就必须在焊接时有0.5-3.5um厚度的金属间化合物生成，金属间化合物的形成温度为熔点以上10-15度，对于有铅焊接而言也就是195-200度。
线路板上的电子原器件的最高承受温度一般为240度。
因此，对于有铅焊接，理想的焊接工艺窗口为195-240度。
无铅焊接由于无铅锡膏的熔点发生了变化，因此为焊接工艺带来了很大的变化。
目前常用的无铅锡膏为Sn96Ag0.5Cu3.5 ，熔点为217-221度。
好的无铅焊接也必须形成0.5-3.5um 厚度的金属间化合物，金属间化合物的形成温度也在熔点之上10-15度，对于无铅焊接而言也就是230-235度。
由于无铅焊接电子原器件的最高承受温度并不会发生变化，因此，对于无铅焊接，理想的焊接工艺窗口为230-245度。
工艺窗口的大幅减少为保证焊接质量带来了很大的挑战，也对无铅焊接设备的稳定性和可靠性带来了更高的要求。
由于设备本身就存在横向温差，加之电子原器件由于热容量的大小差异在加热过程中也会产生温差，因此在无铅回流焊工艺控制中可以调整的焊接温度工艺窗口围就变得非常小了，这是无铅回流焊的真正难点所在。
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SMT加工之回流焊接工艺
1 设备：5温区热风回流焊
1.1 对动力的要求：电源：3相380V动力电，27kW；压缩空气：4 kgf/cm2～6 kgf/cm2。
1.2 对PCB的要求：宽度50mm～300mm（采用导轨运输方式）。
1.3 设备主要参数：温度控制范围：室温～350℃，升温时间35分钟，各温区温度独立控制，传送网带宽度390mm，长度3.8米，内配UPS电源，内配三点温度曲线测试系统和测试导线。
2 生产工艺标准
2.1 预热温度控制在120℃～150℃，预热时间应大于60秒，温升的速率要小于3℃/s（仅供参考，具体参见锡膏的规格书的规定）。
2.2 焊接温度控制在230℃～240℃，时间应为5～10秒，同样温升的速率要小于3℃/s（仅供参考，具体参见锡膏的规格书的规定）。
2.3 转产和每天上班前，读取温度曲线，确认满足要求后才可以开始生产。
2.4 PCB上同一条直线（该直线应与过炉方向垂直）上的各个焊盘温度的差异应小于5℃。
2.5 注意进炉的方向，否则会因为元件的两端焊脚因焊锡溶化和凝结时间的差异而容易形成吊桥（或称曼哈顿现象），即元器件的一端离开焊盘而向上方斜立或直立的现象。
3 工艺检验标准
3.1 浸润：焊料应在被焊金属表面铺展，其接触角必须小于90°；
3.2 焊料量：焊料量要适中，避免过多或过少；
3.3 焊点表面：应完整、连续和圆滑；
3.4 不允许有虚焊、脱焊、孔洞、桥接、拉尖、焊料球或吊桥的现象。