通俗解读回流焊:SMT 贴片的核心焊接工艺
在 SMT 贴片加工场景当中,回流焊与波峰焊都属于使用频率很高的焊接手段,很多刚接触电子组装的人员容易混淆两类工艺。回流焊主要面向表面贴装器件,依靠设备内部循环流动的热气流,把预先印刷在 PCB 焊盘位置的锡膏重新熔化,以此完成元器件焊端、引脚和电路板焊盘之间的机械连接与电气导通,氮气保护机型便是利用炉内循环氮气形成高温环境完成焊接作业,这也是回流焊这一名称的由来。上海鉴龙在日常工艺对接过程中,常会碰到现场人员咨询回流焊基础原理与生产异常,理清整套工艺逻辑,也有助于日常产线调试工作开展。
整套回流焊设备内部划分成升温、保温、焊接、冷却四个功能区域,PCB 板随着传送轨道依次经过各个温区完成焊接全流程。当电路板进入升温区域,锡膏内部的溶剂与气体会逐步挥发,焊膏自带的助焊剂开始作用,对焊盘、元器件端头以及引脚做润湿处理,焊膏会发生软化塌落,覆盖在焊盘表面,隔绝氧气,减少氧化问题的发生。
电路板继续向前输送来到保温区域,PCB 板材和各类元器件得到均匀预热,缩小各个位置之间的温度差值,防止板材直接进入高温焊接区间,骤然受热带来器件损伤。完成预热之后进入焊接区域,温度抬升到锡膏熔化温度以上,液态焊锡在焊盘、元器件端头和引脚表面润湿、漫流,形成稳定的焊点结构。完成焊接的板件进入冷却区域,焊点逐步凝固,一块经过回流焊加工的电路板就制作完成。
对比其他焊接方式,回流焊有着自身的工艺特点,设备可以对炉内温度做分段管控,部分机型通入氮气还可以降低焊接阶段氧化现象,整体生产成本也比较容易把控。该工艺并不需要把整块电路板浸泡到熔融焊料里面,属于局部受热焊接,元器件承受的热冲击相对偏小,能够降低器件过热损坏的概率。焊料只预先施加在需要焊接的位置,能够减少桥连类缺陷发生,而且锡膏为单次使用,焊料杂质占比低,利于得到状态稳定的焊点。但回流焊工艺也存在难点,四个温区对应的温度梯度需要合理把控,参数设置不当就容易引出各类焊接不良。
从实际加工流程来看,回流焊加工分为单面贴装与双面贴装两种模式。单面贴装流程依次为印刷锡膏、贴片、回流焊,之后开展外观检查与电性测试。双面贴装工序会更为繁琐,先完成 A 面印刷锡膏、贴片、回流焊,再对 B 面做锡膏印刷、贴片、二次回流焊,结束之后再统一做检测测试。不管是单面还是双面加工,炉温曲线的升温速率、峰值温度、降温速率都需要结合产品实际情况做好设置。
量产过程当中回流焊也会出现不少工艺异常,桥连属于比较常见的一类,预热或者主加热阶段焊膏出现塌边,溶剂大量流出会把焊料颗粒挤压到焊盘外侧,熔融之后就形成桥连。除此之外元器件电极状态、PCB 焊盘布局、阻焊层涂布质量,同样会对桥连现象的产生带来影响。立碑也就是常说的曼哈顿现象,多出现在片式元器件上,加热速度过快,元件两端受热不均衡,一端焊料熔融润湿良好,另一端焊料熔融不充分,受力不平衡就会造成元件翘起,生产时需要管控加热节奏,保证板面受热均匀。
润湿不良同样不可忽视,焊料和焊盘、元器件电极无法生成良好的结合层,带来漏焊、虚焊隐患。大多来源于焊盘表面被污染、氧化,也会受焊料内部杂质占比影响,生产环节需要做好板材与元器件来料防护,选用状态合格的焊料,同时匹配适配的回流焊温度曲线,以此降低润湿不良出现的概率。
上海鉴龙是一家专注于微组装产线技术研发与应用的现代化科技企业,主要从事 TR-50S 芯片引脚整形机、自动芯片引脚成型机、XH-320 离线式选择性波峰焊、超景深数字显微镜、半钢电缆折弯成型机、焊接机器人、真空汽相回流焊等设备的销售与技术服务。公司持续加大生产能力与核心技术的研发投入,不断优化产品与方案,致力于为半导体封装与微组装行业提供稳定可靠的产品选择。
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