回流焊原理以及工艺

1、什么是回流焊

回流焊是英文Reflow是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，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。回流焊是将元器件焊接到PCB板材上，回流焊是对表面帖装器件的。回流焊是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接；之所以叫"回流焊"是因为气体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。

双轨回流焊的工作原理
双轨回流焊炉通过同时平行处理两个电路板，可使单个双轨炉的产能提高两倍。目前, 电路板制造商**于在每个轨道中处理相同或重量相似的电路板。而现在, 拥有独立轨道速度的双轨双速回流焊炉使同时处理两块差异更大的电路板成为现实。首先，我们要了解影响热能从回流炉加热器向电路板传递的主要因素。在通常情况下，如图所示，回流焊炉的风扇推动气体（空气或氮气）经过加热线圈，气体被加热后，通过孔板内的一系列孔口传递到产品上。

2、回流焊流程介绍
回流焊加工的为表面贴装的板，其流程比较复杂，可分为两种：单面贴装、双面贴装。
A，单面贴装：预涂锡膏 → 贴片（分为手工贴装和机器自动贴装） → 回流焊 → 检查及电测试。
B，双面贴装：A面预涂锡膏 → 贴片（分为手工贴装和机器自动贴装） → 回流焊 →B面预涂锡膏 →贴片（分为手工贴装和机器自动贴装）→ 回流焊 → 检查及电测试。
回流焊的较简单的流程是"丝印焊膏--贴片--回流焊，其核心是丝印的准确，对贴片是由机器的PPM来定良率，回流焊是要控制温度上升和较高温度及下降温度曲线。
回流焊工艺要求
回流焊技术在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。这种设备的内部有一个加热电路，将氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。
1、要设置合理的再流焊温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。
2、要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。
3、焊接过程中严防传送带震动。
4、必须对首块印制板的焊接效果进行检查。
5、焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。
影响工艺的因素：
1、通常PLCC、QFP与一个分立片状元件相比热容量要大，焊接大面积元件就比小元件更困难些。
2、在回流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行回流焊的同时，也成为一个散热系统，此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同，边缘一般温度偏低，炉内除各温区温度要求不同外，同一载面的温度也差异。
3、产品装载量不同的影响。回流焊的温度曲线的调整要考虑在空载，负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。负载因子定义为： LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度，S=组装基板的间隔。回流焊工艺要得到重复性好的结果，负载因子愈大愈困难。通常回流焊炉的较大负载因子的范围为0.5~0.9。这要根据产品情况（元件焊接密度、不同基板）和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性，实践经验很重要的。
回流焊是SMT工艺的核心技术，PCB上所有的电子元器件通过整体加热一次性焊接完成，电子厂SMT生产线的质量控制占**分量的工作最后都是为了获得优良的焊接质量。设定好温度曲线，就管好了炉子，这是所有PE都知道的事。很多文献与资料都提到回流焊温度曲线的设置。对于一款新产品、新炉子、新锡膏，如何快速设定回流焊温度曲线？这需要我们对温度曲线的概念和锡膏焊接原理有基本的认识。

3、回流焊技术有那些优势？
1）再流焊技术进行焊接时，不需要将印刷电路板浸入熔融的焊料中，而是采用局部加热的方式完成焊接任务的；因而被焊接的元器件受到热冲击小，不会因过热造成元器件的损坏。
2）由于在焊接技术仅需要在焊接部位施放焊料，并局部加热完成焊接，因而避免了桥接等焊接缺陷。
3）再流焊技术中，焊料只是一次性使用，不存在再次利用的情况，因而焊料很纯净，没有杂质，保证了焊点的质量。
4、回流焊的注意事项
1.桥联
回流焊焊接加热过程中也会产生焊料塌边，这个情况出现在预热和主加热两种场合，当预热温度在几十至一百度范围内，作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出，如果其流出的趋势是十分强烈的，会同时将焊料颗粒挤出焊区外的含金颗粒，在熔融时如不能返回到焊区内，也会形成滞留的焊料球。 除上面的因素外，SMD元件端电极是否平整良好，电路线路板布线设计与焊区间距是否规范，阻焊剂涂敷方法的选择和其涂敷精度等都会是造成桥联的原因。
2.立碑元件浮高(曼哈顿现象)
片式元件在遭受回流焊急速加热情况下发生的翘立，这是因为急热使元件两端存在温差，电极端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿润，而另一边的焊料未完全熔融而引起湿润不良，这样促进了元件的翘立。因此，回流焊加热时要从时间要素的角度考虑，使水平方向的加热形成均衡的温度分布，避免回流焊急热的产生。 
防止元件翘立的主要因素有以下几点：  
①选择粘接力强的焊料，焊料的印刷精度和元件的贴装精度也需提高；  
②元件的外部电极需要有良好的湿润性和湿润稳定性。推荐：温度40℃以下，湿度70％RH以下，进厂元件的使用期不可**过6个月；  
③采用小的焊区宽度尺寸，以减少焊料熔融时对元件端部产生的表面张力。另外可适当减小焊料的印刷厚度，如选用100μm；   
④焊接温度管理条件设定也是元件翘立的一个因素。通常的目标是加热要均匀，特别在元件两连接端的焊接圆角形成之前，均衡加热不可出现波动。
3.润湿不良
润湿不良是指回流焊焊接过程中焊料和电路基板的焊区(铜箔)或SMD的外部电极，经浸润后不生成相互间的反应层，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂，或是被接合物表面生成金属化合物层而引起的。譬如银的表面有硫化物、锡的表面有氧化物都会产生润湿不良。另外焊料中残留的铝、锌、镉等**过0．005％以上时，由于焊剂的吸湿作用使活化程度降低，也可发生润湿不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。选择合适的焊料，并设定回流焊合理的焊接温度曲线。