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2019-12-02

回流焊炉膛保养清洗液合明科技分享:电路板焊接之回流焊和波峰焊区别在哪里?

发布者:合明科技Unibright ; 浏览次数:438

回流焊炉膛保养清洗液合明科技分享:电路板焊接之回流焊和波峰焊区别在哪里?


在PCBA加工中,两种常见的焊接方式就是回流焊和波峰焊。那么在PCBA加工中,回流焊的作用是什么,波峰焊的作用是什么,他们的区别又在哪里呢?


PCBA是指Printed Circuit Board +Assembly的简称,也就是说PCB空板经过SMT上件,再经过DIP插件的整个制程,简称PCBA .这是国内常用的一种写法,而在欧美的标准写法是PCB'A,加了“'”,这被称之为官方习惯用语。

1.回流焊:

是指通过加热融化预先涂布在焊盘上的焊锡膏,实现预先贴装在焊盘上的电子元器件的引脚或焊端和pcb上的焊盘电气互连,以达到将电子元器件焊接在PCB板上的目的。回流焊一般分为预热区、加热区和冷却区。

回流焊炉膛保养清洁剂合明科技,微信图片_20191202084019.jpg

回流焊流程:印刷锡膏>贴装元件>回流焊>清洗


2.波峰焊:

使用泵机将熔化的焊料喷流成焊料波峰,然后将需要焊接的电子元器件的引脚通过焊料波峰,实现电子元器件和pcb板的电气互连。一台波峰焊分为喷雾,预热,锡炉,冷却四部分。


波峰焊助焊剂,助焊剂清洗剂合明科技,微信图片_20191202084030.jpg

波峰焊流程:插件>涂助焊剂>预热>波峰焊>切除边角>检查。


3.波峰焊和回流焊接的区别:

(1)波峰焊是熔融的焊锡形成焊料波峰对元件进行焊接;回流焊是高温热风形成回流熔化焊锡对元件进行焊接。


(2)回流焊时,pcb上炉前已经有焊料,经过焊接只是把涂布的锡膏融化进行焊接,波峰焊时,pcb上炉前并没有焊料,焊机产生的焊料波峰把焊料涂布在需要焊接的焊盘上完成焊接。


(3)回流焊适用于贴片电子元器件,波峰焊适用于插脚电子元器件。



电路板锡膏清洗剂合明科技,微信图片_20191202084038.jpg

直插DIP

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SMT表面贴装




【合明科技分享:回流焊工艺要求】

焊炉的目的︰

通过高温焊料固化,从而达到将PCB和SMT的表面贴装组件连接在一起,形成电气回路。

2 Reflow

2.1  焊锡原理

      印刷有锡膏的PCB,在零件贴装完成后,经过加热, 锡膏熔化, 冷却后将PCB和零件焊接成一体. 从而达到既定的机械性能 , 电器性能 .

2.2 焊锡三要素                                  

         焊接物 ----- PCB   零件             

         焊接介质 ----- 焊接用材料 : 锡膏

         一定的温度 ----- 加热设备

工艺分区

基本工艺:

热风回流焊过程中,锡膏需经过以下几个阶段: 溶剂挥发;焊剂清除焊件表面的氧化物;锡膏的熔融、再流动以及焊膏的冷却、凝固。        


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1PRE-HEAT 预热区       

重点:预热的斜率

      预热的温度

目的: 使PCB和元器件预热 ,达到平衡,同时除去锡膏中的水份﹑ 溶剂, 以防锡膏发生塌落和焊料飞溅。要保证升温比较缓慢,溶剂挥发。较温和,对元器件的热冲击尽可能小,升温过快会造成对元器件的伤害,如会引起多层陶瓷电容器开裂。同时还会造成焊料飞溅,使在整个PCB的非焊接区域形成焊料球以及焊料不足的焊点。

作用及规格﹕是用来加热PCB&零件;斜率为1-3℃/秒 ,占总时间的30%左右,最高温度控制在140℃以下,减少热冲击.

2SOAK 恒温区

重点:均温的时间

      均温的温度

目的:保证在达到再流温度之前焊料能完全干燥,同时还起着焊剂活化的作用,清除元器件、焊盘、焊粉中的金属氧化物。时间约60~120秒,根据焊料的性质、PCB有所差异。

作用及规格﹕是使大小零件及PCB受热完全均匀,消除局部温差;通过锡膏  成份中的溶剂清除零件电极及PCB PAD及Solder Powder之表面氧化物,减小表面张力,为重溶作准备.本区时间约占45%左右,温度在140-183 ℃之间。

3REFLOW 回焊区

重点:回焊的最高温度

      回焊的时间

目的:锡膏中的焊料使金粉开始熔化,再次呈流动状态,替代液态焊剂润湿焊盘和元器件,这种润湿作用导致焊料进一步扩展,对大多数焊料润湿时间为60~90秒。回流焊的温度要高于焊膏的熔点温度,一般要超过熔点温度20--40度才能保证再流焊的质量。有时也将该区域分为两个区,即熔融区和再流区。

作用及规格﹕为全面热化重熔;温度将达到峰值温度,峰值温度通常控制在205-230℃之间,peak温度过高会导致PCB变形,零件龟裂及二次回流等现象出现.

4COOLING 冷却区

重点:冷却的斜率

目的:焊料随温度的降低而凝固,使元器件与焊膏形成良好的电接触,  冷却速度要求同预热速度相同。缓慢冷却会导致PAD的更多分解物进入锡中,产生灰暗毛糙的焊点,甚至引起沾锡不良和弱焊点结合力。

作用及规格﹕为降温,使PCB&零件均匀降温;回焊炉上下各有两个区有降温吹风马达,通常出炉的PCB温度控制在120 ℃(75℃)以下。 降温速率一般为-4℃/sec以内, SESC的标准为:Slope›-3℃/sec。


4、常见的焊接不良及对策分析

4.1 锡球与锡球间短路   


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原因                            对策

 1. 锡膏量太多 (≧ 1mg/mm)      使用较薄的钢板(150μm)开孔缩小(85% pad)

 2. 印刷不精确                    将钢板调准一些

 3. 锡膏塌陷                        修正 Reflow Profile 曲线

 4. 刮刀压力太高                 降低刮刀压力

 5. 钢板和电路板间隙太大   使用较薄的防焊膜

 6. 焊垫设计不当                 同样的线路和间距

4.2有脚的SMD 零件空焊 

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原因                         对策

 1. 零件脚或锡球不平     检查零件脚或锡球之平面度

 2. 锡膏量太少                增加钢板厚度和使用较小的开孔

 3. 灯蕊效应                    锡膏先经烘烤作业

 4. 零件脚不吃锡             零件必需符合吃锡之需求

 

4.3无脚的SMD 零件空焊  

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原因                      对策

 1. 焊垫设计不当          将锡垫以防焊膜分隔开,尺寸适切

 2. 两端受热不均          同零件的锡垫尺寸都要相同

 3. 锡膏量太少              增加锡膏量

 4. 零件吃锡性不佳       零件必需符合吃锡之需求

 

4.4 SMD 零件浮动(漂移)

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原因                              对策

 1. 零件两端受热不均         锡垫分隔

 2. 零件一端吃锡性不佳     使用吃锡性较佳的零件

 3. Reflow方式                   在Reflow 前先预热到170℃


4.5 立碑 ( Tombstone) 效应 

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<注>立碑效应发生有三作用力:

1. 零件的重力使零件向下

2. 零件下方的熔锡也会使零件向下

3. 锡垫上零件外侧的熔锡会使零件向上

原因                           对策

 1. 焊垫设计不当                 焊垫设计最佳化

 2. 零件两端吃锡性不同       较佳的零件吃锡性

 3. 零件两端受热不均           减缓温度曲线升温速率

 4. 温度曲线加热太快           在Reflow 前先预热到170℃

 

4.6冷焊 ( Cold solderjoints)  

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<注> 是焊点未形成合金属( IntermetallicLayer) 或是焊接物连接点阻抗较高,焊接物间的剥离强度( Peel Strength ) 太低,所以容易将零件脚由锡垫拉起。

原因                         对策

 1. Reflow  温度太低          最低Reflow 温度215℃

 2. Reflow  时间太短          锡膏在熔锡温度以上至少10秒

 3. Pin  吃锡性问题            查验 Pin 吃锡性

 4. Pad 吃锡性问题            查验 Pad 吃锡性


4.7 粒焊 (Granular solderjoints)   

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原因                                 对策

 1. Reflow  温度太低      较高的Reflow 温度(≧215℃)

 2. Reflow  时间太短      较长的Reflow 时间(>183℃以上至少10秒

 3. 锡膏污染                   新的新鲜锡膏

 4. PCB 或零件污染

 

4.8 零件微裂(Cracksin components)(龟裂)

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原因                                 对策

1. 热冲击(Thermal Shock)    自然冷却,较小和较薄的零件

2. PCB板翘产生的应力         避免PCB弯折,敏感零件的方    

    零件置放产生的应力          向性,降低置放压力

3. PCB Lay-out设计不当       个别的焊垫,零件长轴与折板方向平行

4. 锡膏量                                增加锡膏量,适当的锡垫


来源:网络




【合明科技谈SMT回流焊、DIP线波峰焊保养清洗重要性】

SMT回流焊、DIP线波峰焊以及通过加热方式进行干燥固化树脂材料的隧道炉,随着运行周期时间关系,形成炉胆上树脂残留和固态物质残留粘接物,在长期高温作用下,有可能出现碳化现象和状态,变成了顽固污垢,对回流焊炉进行产品加工时所设定的技术参数和使用条件产生了不利的影响。往往该类(回流焊、波峰焊)设备都需要定期进行清洗和保养,一般来说,为了保证产品品质和设备技术参数可靠稳定,规范的厂商回流焊炉每个月都需要进行一次大的清理,每半个月进行一次快速的清理。当每个月大保养清洗,需要将冷凝器、风扇、过滤网等等可拆件拆下来进行拆件清洗,波峰焊的滤网、链爪等需要定期进行拆件清洗,清除树脂污垢和高温碳化物。




以上一文,仅供参考!


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【阅读提示】

以上为合明科技在工业清洗方面的经验的累积,我们是国内自主掌握核心水基清洗技术的先创品牌,合明科技专注精密电子清洗技术20多年,是SMT贴装/DIP封装,功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商,也成为了IPC清洗标准主席单位。但是因为工业清洗问题内容广泛,没办法面面俱到,本文只对常见问题作分析,随着电子产业的不断更新换代,新的工艺问题也不断出现,本公司自成立以来不断追求产品的创新,做到与时俱进,熟悉各种生产复杂工艺,力争能为客户提供全方位的工业清洗解决方案。

 

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