一般焊接分為兩大類:一類是主要適用于通孔插裝類電子元器件與印制板的焊接—波峰焊,所謂波峰焊(wavesoldering)即是將熔化的軟釬焊料,經(jīng)電動泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰,使預(yù)先裝有電子元器件的印制板通過焊料波峰,實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊;
另一類是主要適用于表面貼裝元器件與印制板的焊接—回流焊(reflowsoldering),又稱再流焊,所謂回流焊是指通過重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏狀軟釬焊料,實(shí)現(xiàn)表面貼裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊,從而實(shí)現(xiàn)具有一定可靠性的電路功能。
隨著表面貼裝元器件在電子產(chǎn)品中的大量使用,回流焊接技術(shù)成為表面貼裝技術(shù)中的主要工藝技術(shù)。它主要的工藝特征是:用焊劑將要焊接的金屬表面凈化(去除氧化物),使之對焊料具有良好的潤濕性;供給熔融焊料潤濕金屬表面;在焊料和焊接金屬間形成金屬間化合物;另外可以實(shí)現(xiàn)微焊接。
回流焊接是預(yù)先在PCB焊接部位(焊盤)施放適量和適當(dāng)形式的焊料,然后貼放表面貼裝元器件,利用外部熱源使焊料回流達(dá)到焊接要求而進(jìn)行的成組或逐點(diǎn)焊接工藝。回流焊接與波峰焊接相比具有以下一些特點(diǎn):
1、回流焊不需要象波峰焊那樣需把元器件直接浸漬在熔融焊料中,故元器件所受到的熱沖擊小;
2、回流焊僅在需要的部位上施放焊料,大大節(jié)約了焊料的使用;
3、回流焊能控制焊料的施放量,避免橋接等缺陷的產(chǎn)生;
4、當(dāng)元器件貼放位置有一定偏離時(shí),由于熔融焊料表面張力的作用,只要焊料施放位置正確,回流焊能在焊接時(shí)將此微小偏差自動糾正,使元器件固定在正確位置上;
5、可采用局部加熱熱源,從而可在同一基板上用不同的回流焊接工藝進(jìn)行焊接;
6、焊料中一般不會混入不純物,在使用焊錫膏進(jìn)行回流焊接時(shí)可以正確保持焊料的組成。
回流焊接技術(shù)按照加熱方式進(jìn)行分類有:汽相回流焊,紅外回流焊,紅外熱風(fēng)回流焊,激光回流焊,熱風(fēng)回流焊和工具加熱回流焊等。
回流焊原理與溫度曲線:
從溫度曲線分析回流焊的原理:當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)(干燥區(qū))時(shí),焊錫膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉,同時(shí)焊錫膏中的助焊劑潤濕焊盤、元器件端頭和引腳,焊錫膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤,將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離;PCB進(jìn)入保溫區(qū)時(shí),使PCB和元器件得到充分的預(yù)熱,以防PCB突然進(jìn)入焊接區(qū)升溫過快而損壞PCB和元器件;
當(dāng)PCB進(jìn)入焊接區(qū)時(shí),溫度迅速上升使焊錫膏達(dá)到熔化狀態(tài),液態(tài)焊錫對PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤濕、擴(kuò)散、漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn);PCB進(jìn)入冷卻區(qū),使焊點(diǎn)凝固,完成整個回流焊。
溫度曲線是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵,實(shí)際溫度曲線和焊錫膏溫度曲線的升溫斜率和峰值溫度應(yīng)基本一致。160℃前的升溫速度控制在1℃/s~2℃/s,如果升溫斜率速度太快,一方面使元器件及PCB受熱太快,易損壞元器件,易造成PCB變形;另一方面,焊錫膏中的溶劑揮發(fā)速度太快,容易濺出金屬成分,產(chǎn)生焊錫球。
峰值溫度一般設(shè)定在比焊錫膏熔化溫度高20℃~40℃左右(例如Sn63/Pb37焊錫膏的熔點(diǎn)為183℃,峰值溫度應(yīng)設(shè)置在205℃~230℃左右),回(再)流時(shí)間為10s~60s,峰值溫度低或回(再)流時(shí)間短,會使焊接不充分,嚴(yán)重時(shí)會造成焊錫膏不熔;峰值溫度過高或回(再)流時(shí)間長,造成金屬粉末氧化,影響焊接質(zhì)量,甚至損壞元器件和PCB。
根據(jù)回流焊溫度曲線及回流原理,目前市場上的回流焊機(jī)一般為簡易四溫區(qū)回流焊機(jī),還有大型的六、八甚至十二溫區(qū)的回流焊機(jī),而型號為QHL320A的回流焊機(jī)采用20段可編程溫度控制,相當(dāng)于20溫區(qū)回流焊機(jī),這樣將回流溫度曲線細(xì)分,進(jìn)而控溫更精確,更加擬合理想的回流溫度曲線,達(dá)到完美焊接。
良好的焊接質(zhì)量從何保障?QHL320A回流焊機(jī)除了在控制上完全符合回流焊的溫度曲線以外,同時(shí)也可以使用戶真正了解回流焊接的原理。QHL320A回流焊機(jī)具有大尺寸透明視窗的功能,用戶可通過透明視窗對整個焊接過程進(jìn)行全程控制,同時(shí)可觀察焊錫膏在整個焊接過程中的變化狀態(tài),易于發(fā)現(xiàn)焊接過程中出現(xiàn)的問題,通過參數(shù)調(diào)整加以改善,從而保證良好的焊接質(zhì)量。
同時(shí)QHL320A回流焊機(jī)為小型臺式回流焊機(jī),采用全靜止焊接,有效的防止了大型多溫區(qū)回流焊機(jī)履帶式傳送所產(chǎn)生的微小振動,此振動有可能在焊接區(qū)焊錫膏熔化的流動狀態(tài)下對微小間距的IC(如間距≤0.5mm)和元件(如0603、0402和0201等)的焊接產(chǎn)生影響,導(dǎo)致元器件的漂移、錫珠、錫橋等焊接缺陷,而全靜止焊接則完全避免了以上可能出現(xiàn)的缺陷。
設(shè)置回(再)流焊溫度曲線的依據(jù):
1、根據(jù)使用焊錫膏的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置。不同金屬含量的焊錫膏有不同的溫度曲線,應(yīng)按照焊錫膏生產(chǎn)廠商提供的溫度曲線進(jìn)行設(shè)置具體產(chǎn)品的回(再)流焊溫度曲線;
2、根據(jù)PCB的材料、厚度、是否多層板、尺寸大小等;
3、根據(jù)表面組裝板搭載元器件的密度、元器件的大小以及有無BGA、CSP等特殊元器件進(jìn)行設(shè)置。
4、根據(jù)設(shè)備的具體情況,例如:加熱區(qū)的長度、加熱源的材料、回(再)流焊爐的構(gòu)造和熱傳導(dǎo)方式等因素進(jìn)行設(shè)置。
熱風(fēng)回流焊機(jī)和紅外回流焊機(jī)有很大區(qū)別:紅外回流焊機(jī)主要是輻射傳導(dǎo)為主,其優(yōu)點(diǎn)是熱效率高,溫度陡度大,雙面焊接時(shí)PCB上、下溫度易控制;其缺點(diǎn)是溫度不均勻,在同一塊PCB上由于器件的顏色、材料和大小不同,其溫度就不同,為了使深顏色器件周圍的焊點(diǎn)的大體積元器件達(dá)到焊接溫度,必須提高焊接溫度。熱風(fēng)回流焊機(jī)主要是對流傳導(dǎo)為主,其優(yōu)點(diǎn)是溫度均勻、焊接質(zhì)量好;缺點(diǎn)是PCB上、下溫差以及沿焊接爐長度方向溫度梯度不易控制。