再流焊工艺
再流焊接工艺的原理是什么
再流焊接工艺的原理是什么再流焊接工艺是一种常用的电子元器件和电路板焊接工艺。
它主要通过将电子元器件和电路板上的焊锡熔化，使其粘附在电路板的焊盘上，从而实现焊接的目的。
再流焊接工艺有以下几个主要的原理：1. 熔化焊锡：再流焊接工艺的核心原理是将焊锡加热熔化，使其成为液态，从而能够粘附在焊盘上。
焊锡的熔点一般为183C-215C，加热的温度一般在熔点以上几十度左右。
2. 流动力原理：再流焊接工艺还依靠焊锡的表面张力和外加的压力来驱动焊锡的流动。
在焊接过程中，焊锡形成一个稳定的湿润波浪边界，焊盘通常以打孔方式进行，焊锡通过孔洞进入焊盘形成焊点。
3. 液态扩散原理：再流焊接过程中，焊锡与焊盘表面会发生性扩散的相互作用。
焊盘上的金属元素与焊锡液态相互作用，从而形成一层金属-焊锡合金层。
这种金属-焊锡合金层能够提高焊接接头的可靠性和牢固性。
4. 礼服吸盘原理：再流焊接过程中，往往需要移动焊头对不同的焊点进行焊接，这时候焊头上会吸附一定数量的焊锡。
通过利用吸盘的功效可以在不影响焊接质量的情况下，吸住多余的焊锡，从而保证下一道焊点的质量。
5. 热传导和冷却原理：再流焊接过程中，焊点往往需要进行散热和冷却，以保证焊接点的质量。
这时候需要控制焊接时间和温度，使焊点能够充分冷却并固化。
同时，可以通过控制加热时间和温度来控制焊接点的形状和尺寸。
以上就是再流焊接工艺的主要原理。
再流焊接主要应用于电子元器件和电路板的焊接，具有焊接速度快、效率高、焊接可靠性好等优点，被广泛应用于电子制造业中。
再流焊接工艺的实施需要结合具体情况，合理控制焊接参数，以保证焊点质量，提高产品的可靠性。
5-再流焊工艺0505
过大或过小时，再流焊时由于元件焊端不能与焊盘搭接交叠， a 当焊盘间距 G 过大或过小时，再流焊时由于元件焊端不能与焊盘搭接交叠， 会产生吊桥、移位。 会产生吊桥、移位。
图7 焊盘间距 G 过大或过小 b 当焊盘尺寸大小不对称，或两个元件的端头设计在同一个焊盘上时，由于表 当焊盘尺寸大小不对称，或两个元件的端头设计在同一个焊盘上时， 面张力不对称，也会产生吊桥、移位。 面张力不对称，也会产生吊桥、移位。
3 再流焊工艺特点（与波峰焊技术相比） 再流焊工艺特点（与波峰焊技术相比）
• • • 元器件受到的热冲击小； 1) 元器件受到的热冲击小； 能控制焊料的施加量； 2) 能控制焊料的施加量； 有自定位效应（ alignment） 当元器件贴放位置有 3) 有自定位效应 （ self alignment ） —当元器件贴放位置有 一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用， 一定偏离时，由于熔融焊料表面张力作用，当其全部焊端或引脚与 相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作用下，自动被拉回到近似目 相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作用下， 标位置的现象； 标位置的现象； • • • 焊料中不会混入不纯物，能正确地保证焊料的组分； 4) 焊料中不会混入不纯物，能正确地保证焊料的组分； 可在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接； 5) 可在同一基板上，采用不同焊接工艺进行焊接； 工艺简单，焊接质量高。 6) 工艺简单，焊接质量高。
再流焊
2 再流焊原理
110℃ 130℃ 155℃ 185℃ 240℃ 250℃ 110℃ 130℃ 155℃ 185℃ 240℃ 250℃ PCB 入口 100℃ 130℃ 155℃ 175℃ 200℃ 210℃ 100℃ 130℃ 155℃ 175℃ 200℃ 210℃ 传送带速度： 传送带速度：60cm/min 温度℃ 温度℃ 焊接时间 峰值温度 200~ 200~230 183 183 ℃ 150 .1~2℃/s 2~4min 2 100 ＜2℃/s 升温区 60~90s 60 90s 90℃ 90℃ 90℃ 90℃ 出口
单元-再流焊接技术
4．激光再流焊 加热方法： 激光再流焊是一种新型的再流焊技术，它是利用激光
光束直接照射焊接部位而产生热量使焊膏熔化, 而形成良 好的焊点。 激光焊是对其它再流焊方式的补充而不是替代，它主要应 用在一些特定的场合。
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优点： • 可焊接在其他焊接中易受热损伤或易开裂的元 器件； • 可以在元器件密集的电路上除去某些电路线条 和增添某些元件，而无须对整个电路板加热； • 焊接时整个电路板不承受热应力，因此不会使 电路板翘曲； • 焊接时间短，不会形成较厚的金属间化物层， 所以焊点质量可靠。
外观
加热系统
控制系统
回
动力系统
流
炉 助焊剂管理
冷却系统
氮气系统 其他
再流焊类型 再流焊由于采用不同的热源，再流焊机有：热
板再流焊机、热风再流焊机、红外再流焊机、红外 热风再流焊机、汽相再流焊机、激光再流焊机等。
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1.对流/红外再流焊（简称：IR） 加热方法:采用红外辐射及强制热风对流的复合 加热方式。 优点： 可弥补下列问题 色彩灵敏度：基板组成材料和元件的包封材料 对红外线的吸收比例不同； 阴影效应：辐射被遮挡而引起的升温不匀。
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空气中的潮气在其表面产生水分，另外焊膏中的水分也 会导致锡珠形成。在贴装前将印制板和元器件进行高温 烘干作驱潮处理，这样就会有效地抑制锡珠的形成。夏 天空气温度高湿度大，当把焊膏从冷藏处取出时，一定 要在室温下放置4～5小时再开后盖子。否则在焊膏的界 面上形成水珠，水汽的存在容易产生锡珠 。 若采用无铅焊料，因为无铅焊料的抗氧化性差，焊膏中 氧化物含量会影响焊接效果，因为氧化物含量越高，金 属粉末熔化后结合过程中所受阻力就越大，再流时就不 利于金属粉末相节炉温及传送带速度两个参数来实 现。
再流焊工艺
再流焊通用工艺
再流焊技术类型与主要特点
第三代：红外+热风再流焊炉
对流传热的原理：是热能依靠媒介的运动而发生传递， 在红外热风再流焊炉中，媒介是空气或氮气，对流传 热的快慢取决于热风的的速度。 通常风速控制在1.0~1.8m/s的范围之内。 热风传热能起到热的均衡作用。 在红外热风再流焊炉中，热量的传递是以辐射导热为 主。
汽相再流焊
VPS（Vapor Phase Soidering） 汽相再流焊技术又称为凝聚焊接技术，是1973年 Western电气公司开发的，起初主要用于厚膜集成电 路的焊接，之后由于VPS具有升温速度快、温度均匀 恒定的优点，被广泛用于一些高难度电子产品的焊接 中。 由于在焊接过程中需要大量使用FC-70和FC-113，故 未能在SMT大生产中全面推广应用。
reflow soldering
再流焊技术概述
焊接是SMT中最主要的工艺技术，焊接质量是SMA可 靠性的关键，它直接影响电子装备的性能可靠性和经 济利益，而焊接质量取决于所用的的焊接方法、焊接 材料、焊接工艺技术和焊接设备。 SMT中采用的焊接技术主要有波峰焊和再流焊。 一般情况下，波峰焊用于混合组装方式，再流焊用于 全变面组装方式。 波峰焊与再流焊之间的基本区别在于热源与焊料供给 方式不同。
再流焊加热方法
热量传递方式：热传导、热辐射、热对流
Reflow工艺
五再流焊工艺•1 1 再流焊定义再流焊定义再流焊再流焊Reflow Reflow Reflow soldring soldring soldring，，通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料印制板焊盘上的膏状软钎焊料，，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。
再流焊从温度曲线从温度曲线（（见图见图11）分析再流焊的原理分析再流焊的原理：：当PCB PCB进入升温区进入升温区（干燥区干燥区））时，焊膏中的溶剂焊膏中的溶剂、、气体蒸发掉气体蒸发掉，，同时同时，，焊膏中的助焊剂润湿焊盘剂润湿焊盘、、元器件端头和引脚元器件端头和引脚，，焊膏软化焊膏软化、、塌落塌落、、覆盖了焊盘覆盖了焊盘，，将焊盘将焊盘、、元器件引脚与氧气隔离元器件引脚与氧气隔离；；PCB PCB进入保温区时进入保温区时进入保温区时，，使PCB PCB和元器和元器件得到充分的预热，件得到充分的预热，以防以防PCB PCB PCB突然进入焊接高温区而损坏突然进入焊接高温区而损坏突然进入焊接高温区而损坏PCB PCB PCB和元器和元器件；当PCB PCB进入焊接区时进入焊接区时进入焊接区时，，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，，液态焊锡对焊锡对PCB PCB PCB的焊盘的焊盘的焊盘、、元器件端头和引脚润湿元器件端头和引脚润湿、、扩散扩散、、漫流或回流混合形成焊锡接点形成焊锡接点；；PCB PCB进入冷却区进入冷却区进入冷却区，，使焊点凝固使焊点凝固。
此时完成了再流焊此时完成了再流焊。
3 3 再流焊工艺特点再流焊工艺特点再流焊工艺特点（（与波峰焊技术相比与波峰焊技术相比））•1)元器件受到的热冲击小元器件受到的热冲击小；；•2)能控制焊料的施加量能控制焊料的施加量；；•3)有自定位效应有自定位效应（（self alignment alignment））—当元器件贴放位置有一定偏离时一定偏离时，，由于熔融焊料表面张力作用由于熔融焊料表面张力作用，，当其全部焊端或引脚与相应焊盘同时被润湿时，相应焊盘同时被润湿时，在表面张力作用下在表面张力作用下，，自动被拉回到近似目标位置的现象标位置的现象；；•4)焊料中不会混入不纯物焊料中不会混入不纯物，，能正确地保证焊料的组分能正确地保证焊料的组分；；•5)可在同一基板上可在同一基板上，，采用不同焊接工艺进行焊接采用不同焊接工艺进行焊接；；•6)工艺简单工艺简单，，焊接质量高焊接质量高。
通孔元件再流焊工艺及部分问题解决方案实例
可用于再流焊的连接器
插装孔焊料填充要求 ＞75%
（2）：通过模局具将垫圈形焊料预制片预先套在引脚上 根据垫圈形焊料预制片的外径和内径加工一个与 连接器引脚（针）相匹配的模具→将预制片撒在模具上 振动，筛入模具的每个钻孔中→将连接器压入模具→收 回连接器时预制片就套在引脚上了。
4.2 通孔元Leabharlann 的焊膏施加量案例1 “爆米花”现象解决措施
•
受潮器件再流焊时， 在器件内部的气体膨胀使邦定点的根部“破裂”
平焊点
“爆米花”现象
PBGA器件的塑料基板起泡
“爆米花”现象机理:
水蒸气压力随温度上升而增加 温度 (°C) 190 200 210 220 230 240 250 260 水的蒸气压力(毫米) 9413.36 11659.16 14305.48 17395.64 20978.28 25100.52 29817.84 35188.0
4.6 焊点检测
• 通孔回流焊点要求与IPC-A-610波峰焊点的标准相同。 • 理想的填充率达到100%或至少75%以上。焊盘环的浸润 角接近360°或270°以上。
IPC-A-610D标准： Acceptable - Class 2 • Minimum 180° wetting present on lead and barrel, Figure 7-113. Acceptable - Class 3 • Minimum 270° wetting present on lead and barrel, Figure 7-114.
2. 通孔元件采用再流焊工艺的适用范围
• a 大部分SMC/SMD，少量(10~5%以下)THC的产 品。 • b 要求THC能经受再流焊炉的热冲击，例如线圈、连 接器、屏蔽等。有铅焊接时要求元件体耐温240℃，无 铅要求260℃以上。 • c 电位器、铝电解电容、国产的连接器、塑封器件等不 适合再流焊工艺。（除非采用专用回流炉） • c 个别不能经受再流焊炉热冲击的元器件，可以采用后 附手工焊接的方法解决。
再流焊工艺技术及设备
箱式
流水式
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再流焊设备
〔2) 对PCB整体加热再流焊可分为： 热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红外再流
焊、气相再流焊。 热板再流焊：主要用于陶瓷基板的再流焊 红外再流焊：加热温度不均匀，PCB板上的温差大，不利于 焊接 热风再流焊：优点是温度均匀，焊接质量好。缺点是PCB上 下温差不易控制、温度梯度不易控制，能源消耗大。目前是 再流焊设备的首选。 热风加红外再流焊：既提高了焊接温度和加快了升温效率， 又可以节省能源。
⑥当PCB运行过最后一个温区后，拉住热电耦线将外表组装 板拽回，此时完成了一个测试过程。在屏幕上显示完整的 温度曲线和峰值表。〔如果使用采集器，那么在再流焊炉 出口处接出，然后通过计算机软件调出温度曲线〕
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再流焊工艺流程
6.4.3 实时温度曲线的分析与调整 实时温度曲线和焊膏温度曲线的升温斜率和峰值温
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再流焊工艺流程
d 根据设备的具体情况，例如加热区长度、加热源材料、再 流焊炉构造和热传导方式等因素进展设置。 e 根据温度传感器的实际位置来确定各温区的设置温度。 f 根据排风量的大小进展设置。 g 环境温度对炉温也有影响，特别是加热温区短、炉体宽度 窄的再流焊炉，在炉子进出口处要防止对流风。
同时还会引起不润湿等缺陷； 另外，如果焊膏黏度过低或焊膏的保29 形性〔触变性〕不
再流焊接质量控制
焊膏使用不当 焊膏的正确使用与管理见第4章4.6.2节相关知识点。 例如焊膏需要提前从冰箱中取出，到达室温时才能搅拌后使 用。为什么？ 如果从低温柜取出焊膏直接使用，由于焊膏的温度比室温 低，产生水汽凝结，再流焊升温时，水汽蒸发带出金属粉末， 在高温下水汽会使金属粉末氧化，飞溅形成焊锡球，还会产生 润湿不良等问题。
SMT工艺技术改进：通孔元件再流焊工艺及部分问题课件 (一)
SMT工艺技术改进：通孔元件再流焊工艺及部分问题课件 (一)SMT(表面贴装技术)已经成为了电子制造行业中的主流工艺，然而随着通孔元件的需求不断增长，通过SMT技术实现通孔元件的安装一直是一个难题。
基于这个背景，通孔元件再流焊工艺被引入到SMT工艺中，这项技术的出现大大提高了通孔元件的质量和可靠性，在很大程度上推动了电子制造领域的发展。
一、通孔元件再流焊工艺的优点1. 提高焊接质量通孔元件再流焊工艺是通过热波及熔融的焊料润湿材料表面，形成金属间的结合，这种焊接方式比手工焊接更加自动化，从而可以大大提高焊接质量。
2. 提高生产效率通孔元件再流焊工艺可以实现批量生产，能够高效地完成电子元器件的焊接，从而大大提高了生产效率。
3. 降低生产成本传统的手工焊接需要大量的人力和时间，增大了生产成本，而再流焊工艺减少了人力投入，节约了大量的时间和资金，从而降低了生产成本。
二、通孔元件再流焊工艺存在的问题1. 开始运用领域有限通孔元件再流焊工艺的开始仅局限于一些高技术领域，如航空、军事、卫星通讯等应用领域。
一些企业中级技术水平较低，尚未广泛开展此项工艺。
2. 工艺控制技术的不稳定性在实践使用中，通孔元件再流焊工艺容易受到工艺参数、材料附着、热量等环境因素影响，其工艺控制技术相比其他工艺仍有待进一步完善。
3. 工人专业水平要求较高通孔元件再流焊工艺操作相对手工焊接复杂，特别是参数的调试和元器件和PCB的适配要求工人的专业水平较高，企业需要有一定的人才储备。
总之，通孔元件再流焊工艺是一种具有广阔应用前景的新工艺，将会引领电子制造技术的新发展方向。
同时我们需要认识到，此项技术仍有提高空间，需要在工艺控制、设备更新、人才培养等方面不断地改进和提升。
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热板表面温度限制在<300℃；只适用于单面 组装，不能用于双面组装，也不能用于底面不平 的PCB或由易翘曲材料制成的PCB组装；温度分 布不均匀。
再流焊技术类型与主要特点
切向风扇安装在加热器的外侧，工作时由切向风扇产 生板面涡流。
热风的吹入和返回在同一个温区，因此前后温区不会 出现混合情况。
在传送方向上没有层流，而仅在加热板上产生涡流， 每个温区的温度可以精确控制。
理想的再流焊温度曲线
焊接时PCB板面温度要高于焊料熔化温度约30 ~40℃。 温度不正确会导致元件焊接质量差，甚至会损毁元件。 在新产品的生产过程中，应反复调整炉温，最终得到一条满
全变面组装方式。 波峰焊与再流焊之间的基本区别在于热源与焊料供给
方式不同。
再流焊技术的特点
元器件受到的热冲击小，但有时会给器件较大的热应 力。
仅在需要部位施放焊膏，能控制焊膏施放量，能避免 桥接等缺陷的产生。
熔融焊料的表面张力能够校正元器件的贴放位置的微 小偏差。
可以采用局部加热热源，从而在同一基板上，采用不 同焊接工艺进行焊接。
再流焊通用工艺
reflow soldering
再流焊技术概述
焊接是SMT中最主要的工艺技术，焊接质量是SMA可 靠性的关键，它直接影响电子装备的性能可靠性和经 济利益，而焊接质量取决于所用的的焊接方法、焊接 材料、焊接工艺技术和焊接设备。
SMT中采用的焊接技术主要有波峰焊和再流焊。 一般情况下，波峰焊用于混合组装方式，再流焊用于
焊接区
SMA进入焊接区后迅速升温，并超出焊膏熔点约30 ~40℃，即板面温度瞬时达到215~225 ℃（峰值温 度），处在峰值温度的时间为5~10s。
在焊接区，焊膏很快融化，并迅速润湿焊盘。随着温 度进一步升高，焊料表面张力降低，会爬至元器件引 脚的一定高度，并形成一个“弯月面”。
在焊接区，焊膏溶化后产生的表面张力能适度的校准 由贴片过程中产生的元器件引脚偏移；同时也会由于 焊盘设计不正确引起多种焊接缺陷，如立碑、桥连等。
意的焊接温度曲线。
升温区
通常指由室温升到150 ℃左右的区域。 在这个区域里，SMA平稳升温，焊膏中的部分溶剂开
始挥发，元器件特别是IC器件缓缓升温，以适应以后 的高温。 升温过快，会导致元器件开裂、PCB变形、IC芯片损 坏，同时焊膏中溶剂挥发太快，导致锡珠产生。 通常升温速率控制在2 ℃/s以下为最佳。
冷却区
SMA运行到冷却区后，焊点迅速降温，焊料凝固。 焊点迅速冷却可使焊料晶格细化，提高结合强度，使
焊点光亮，表面连续，呈“弯月面”。 风冷和水冷。 理想的冷却曲线与焊接区升温曲线呈镜面对称分布。
温度曲线的设定
测试工具 在开始测定温度曲线之前，需要有专用温度测试
仪、相配合的热电偶、高温焊锡丝、高温胶带以及待 测的SMA。 热电偶的位置与固定
原则：在热容量大的元件焊盘处一定要放置热电 偶，此外对热敏感元件的外壳和PCB上的空档处也应 放置热电偶，以观察板面温度分布状况。
通常根据SMA大小和复杂程度设3个或者更多的 电偶，电偶数越多，对板面温度分布的了解越全面。
温度曲线的否独立控温，热
焊料中一般不会混入不纯物。使用焊膏时，能正确的 保持焊料的组成。
再流焊加热方法
热量传递方式：热传导、热辐射、热对流
再流焊技术类型与主要特点
第一代：热板式再流焊炉
它是利用热板的传导热来加热的再流焊，是最早 应用的再流焊方法。
再流焊技术类型与主要特点
第一代：热板式再流焊炉
优点： 设备结构简单，价格便宜，初始投资和操
主。
再流焊技术类型与主要特点
第三代：红外+热风再流焊炉
优点：焊接温度曲线的可调性大大增强，缩小了设定 的温度曲线与实际控制温度之间的差异，使再流焊能 有效地按设定的温度曲线进行；温度均匀稳定，克服 吸热差异及“阴影效应”等不良影响。
是SMT大批量生产中的主要焊接方式。
热风的产生形式1——由轴向风扇产生
缺点： 元器件的形状和表面颜色的不同，对红外
线的吸收系数也不同，会产生“阴影效应”， 使得被焊件受热不均匀。
再流焊技术类型与主要特点
第三代：红外+热风再流焊炉
对流传热的原理：是热能依靠媒介的运动而发生传递， 在红外热风再流焊炉中，媒介是空气或氮气，对流传 热的快慢取决于热风的的速度。
通常风速控制在1.0~1.8m/s的范围之内。 热风传热能起到热的均衡作用。 在红外热风再流焊炉中，热量的传递是以辐射导热为
第二代：红外再流焊炉
一般采用隧道加热炉，热源以红外线辐射为主， 适用于流水线大批量生产。
红外线有远红外线和近红外线两种，前者多用 于预热，后者多用于再流加热。
再流焊技术类型与主要特点
第二代：红外再流焊炉
优点： 能使焊膏中的助焊剂以及有机酸、卤化物
迅速活化，焊剂的性能和作用得到充分的发挥， 从而使得焊膏润湿能力提高；红外加热的辐射 波长与PCB和元器件的吸收波长相近，因此基 板升温快，温差小；温度曲线控制方便，弹性 好；加热效率高，成本低。
保温区
在保温区，温度通常维持在150 ℃±10 ℃的区域。 此时焊膏处于熔化前夕，焊膏中的挥发物进一步被除去，活
化剂开始激活，并有效地去除焊接表面的氧化物。 SMA表面温度受热风影响，不同大小、不同质地的元器件
温度能保持均匀，板面温差达到最小值。 保温区曲线形态是评估再流焊炉工艺性的一个窗口。 保温时间一般为60~90s。
早期出现的产生热风的一种方式。 它的结构特征是：各个温区的加热板开有一定数量的
孔，风扇装在加热板的上方，由风扇转动形成的风通 过加热板上的孔吹到炉膛内。
在传送方向上，各温区温度分界不清 不同的加热区中压力不同，整个生产区会产生一个薄的流层
热风的流层会造成元件移位
热风的产生形式2——由切向风扇产生