SMT回流焊工艺控制课件(-).ppt

1、1SMT回流焊工艺控制 2u 預热区：預热区：PCB与与材料材料(元器件元器件)預热，使被焊接材质达到热均衡，针对回流預热，使被焊接材质达到热均衡，针对回流焊炉说的是前一到两个加热区间的加热作用焊炉说的是前一到两个加热区间的加热作用 【更高預热，锡膏开始活动，助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥更高預热，锡膏开始活动，助焊剂等成份受到温度上升而开始适量的挥发，此针对回流焊炉说的是第三到四个加热区间的加热作用发，此针对回流焊炉说的是第三到四个加热区间的加热作用】u恒温区：恒温区：除去表面氧化物除去表面氧化物，一些气流开始蒸发一些气流开始蒸发(开开始焊接始焊接)温度达到焊膏熔温度达到焊膏熔点（此

2、时焊膏处在将溶未溶状态），此针对回流焊炉的是第五六七三个加热点（此时焊膏处在将溶未溶状态），此针对回流焊炉的是第五六七三个加热区间的加热作用区间的加热作用u回焊区：从焊料溶点至峰值再降至溶点，回焊区：从焊料溶点至峰值再降至溶点，焊料熔溶的过程焊料熔溶的过程，PAD与焊料形与焊料形成焊接，此针对回流焊炉的是第八、九、十、三个加区间的加热作用成焊接，此针对回流焊炉的是第八、九、十、三个加区间的加热作用u冷却区：从焊料溶点降至冷却区：从焊料溶点降至50度左右，度左右，合金焊点的形成过程。合金焊点的形成过程。炉温炉温要求平缓要求平缓平稳平稳，让，让气流完全蒸发气流完全蒸发(急速升温和降温都会产急速升温

3、和降温都会产生气泡生气泡，或，或是焊点粗糙，假焊，焊点有裂痕等现象是焊点粗糙，假焊，焊点有裂痕等现象)炉温曲线分析炉温曲线分析（profile）3炉温曲线分析炉温曲线分析（profile）401201751832000 PH1 PH2 PH3 PH4 最高峰值220 5时间(sec)有铅制程（有铅有铅回流炉温工艺要求回流炉温工艺要求:1.起始温度起始温度(40)到到120 时的温升时的温升 率为率为13/s2.120 175 时的恒温时间要控时的恒温时间要控 制在制在60120秒秒3.高过高过183 的时间要控制在的时间要控制在4590 秒之间秒之间4.高过高过200 的时间控制在的时间控制在

4、1020 秒秒,最高峰值在最高峰值在220 55.降温率控制在降温率控制在35/s之间为好之间为好6.一般炉子的传送速度控制在一般炉子的传送速度控制在 7090cm/Min为佳为佳温度()（图一）（图一）4炉温曲线分析炉温曲线分析（profile）401302002172300 PH1 PH2 PH3 PH4 最高峰值240 5时间(sec)无铅无铅制程制程（无铅无铅回流炉温工艺要求回流炉温工艺要求:1.起始温度起始温度(40)到到150 时的温升时的温升 率为率为13/s2.150 200 时的恒温时间要控时的恒温时间要控 制在制在60120秒秒3.高过高过217 的时间要控制在的时间要控制

5、在3070 秒之间秒之间4.高过高过230 的时间控制在的时间控制在1030 秒秒,最高峰值在最高峰值在240 55.降温率控制在降温率控制在35/s之间为好之间为好 6.一般炉子的传送速度控制在一般炉子的传送速度控制在 7090cm/Min为佳为佳温度()（图二）（图二）5SMT回流焊接分析 在生产双面板或阴阳板时在生产双面板或阴阳板时,贴第二面贴第二面(二次二次)过炉时过炉时,相对应的相对应的下溫区不易下溫区不易与上溫区设定參數值差异太大与上溫区设定參數值差异太大,一般在一般在510 左右左右.a.如果差异太大了会导致錫膏內需要蒸发的气流不能完全的蒸发如果差异太大了会导致錫膏內需要蒸发的气

6、流不能完全的蒸发(产产生气泡生气泡)b.一般第一次焊接后的錫在第二次过炉时一般第一次焊接后的錫在第二次过炉时,它的溶点溫度会比第一次高它的溶点溫度会比第一次高10%左右左右c.气泡应控制在气泡应控制在15%以内以内,不影响功能不影响功能6SMT回流焊接分析BGA 虛焊形成和处理虛焊形成和处理 一般一般PCB上上BGA位都会有凹位都会有凹(弯弯曲曲)現象現象,BGA在焊接时优先焊接的在焊接时优先焊接的是是BGA的四边的四边,等四边焊完后才会焊接中間部位的錫球等四边焊完后才会焊接中間部位的錫球,这时这时可能因炉可能因炉溫的差异沒能使锡膏和溫的差异沒能使锡膏和BGA焊球完全的熔溶焊接上焊球完全的熔溶

7、焊接上,这样这样就產生了虛就產生了虛焊焊.或是冷焊现象或是冷焊现象,用熱吹風机加熱达到焊接溫度时用熱吹風机加熱达到焊接溫度时,可能再次重焊完成可能再次重焊完成.处理这处理这种現象可加長回焊的焊接时間种現象可加長回焊的焊接时間(183或是或是217 的时間的时間).7SMT回流焊接分析特殊性的制程控制 一 般 在 有 铅 锡 膏 和 无 铅 无 件 混 合 制 程 时一 般 在 有 铅 锡 膏 和 无 铅 无 件 混 合 制 程 时,回 流 焊 炉 的 温 区回 流 焊 炉 的 温 区设定值设定值(实测值实测值)要比全有铅制程的高要比全有铅制程的高510,比全无铅制程的低比全无铅制程的低510.

8、混 合 制 程 的 最 高 炉 温 峰 值 控 制 在混 合 制 程 的 最 高 炉 温 峰 值 控 制 在 2 3 0 2 3 8 为 佳为 佳.混合制程中混合制程中,不良率较高的现象主要体现在虚焊方面不良率较高的现象主要体现在虚焊方面,因这种特殊性制因这种特殊性制程很难去控制有铅与无铅完全熔溶的最佳温度程很难去控制有铅与无铅完全熔溶的最佳温度.只能在调整炉温时以最只能在调整炉温时以最重要的元件去考虑如何设定各温区值重要的元件去考虑如何设定各温区值.在在BGA/IC等芯片级元件焊接正等芯片级元件焊接正常后去观察其它元件的变化常后去观察其它元件的变化,再做适当的调动再做适当的调动.8SMT回流

9、焊接分析手机主板制造工艺控制手机主板制造工艺中，不良率较高的现象主要体现在J类（连接器元件尺寸较大）、I类（屏蔽盖内BGA/IC）、滤波器、音频供放（小型BGAQFN)假焊、连焊;整体来讲，以上不良产生的本质原因是温度的差异所造成的。整体来讲，以上不良产生的本质原因是温度的差异所造成的。PCB在过炉时因元件大小不一，各元件吸热不同，会出现各元件升温速率不在过炉时因元件大小不一，各元件吸热不同，会出现各元件升温速率不同，同，J类类PCB PAD升温速率大于元件引脚升温的速率，焊膏内的助焊剂会快升温速率大于元件引脚升温的速率，焊膏内的助焊剂会快速地浸润速地浸润PCB PAD最终导致焊料和整个最终导

10、致焊料和整个PAD润湿过程。润湿过程。I类屏蔽盖设计会造类屏蔽盖设计会造成焊盘的热容量变大，导致升温滞后，出现润湿过程不同步；成焊盘的热容量变大，导致升温滞后，出现润湿过程不同步；u元件尺寸及焊盘大小差异很大时元件尺寸及焊盘大小差异很大时,需要一定的升温速率和恒温区域来保障二需要一定的升温速率和恒温区域来保障二者的同时达到某一工艺温度的需求者的同时达到某一工艺温度的需求9 回流焊接工艺及调试回流焊接工艺及调试运输速度运输速度l从生产效率的角度来看，炉子的速度愈快，单位时间炉内通过的产品数从生产效率的角度来看，炉子的速度愈快，单位时间炉内通过的产品数量越多。但考虑到元件的耐热冲击性以及每一种炉子

11、的热补偿能力，运输量越多。但考虑到元件的耐热冲击性以及每一种炉子的热补偿能力，运输速度只能是在满足标准锡膏曲线的前提下尽量提升。速度只能是在满足标准锡膏曲线的前提下尽量提升。20406080100120140160180200220240260050100150200250300Temperatur(C)Aktivierungszone50-70 Sek.typicalReflow Zone50-60 Sek.typischPeak Temp.(235-245oC)Vorheizzone40-70 Sek.typischVorheizzone=110-150 CoAktivierungszon

12、e=150-220 Co Reflow Zone=220 Co Anstiegstemp.0.5-Aktivierung:50-70 sec.Aktivierung:50-70 sec.Peak:235Peak:235C 245C 245C C 20sec 20sec Profil:(SnAgCu)Profil:(SnAgCu)Reflow:50-60 secReflow:50-60 sec.10 C 10 C 10 C 10 C10运输速度运输速度l运输和热补偿性能结合在一起可直接作为一个恒量炉子性能好坏的指标。运输和热补偿性能结合在一起可直接作为一个恒量炉子性能好坏的指标。一般来讲，我们在

13、满足生产正常产量的情况下，炉子的最高温度设定与一般来讲，我们在满足生产正常产量的情况下，炉子的最高温度设定与PCB板面实测温度越接近，我们说这台炉子的热补偿性能好。板面实测温度越接近，我们说这台炉子的热补偿性能好。11l 对于对于PCB板来讲，过快或过慢的速板来讲，过快或过慢的速度会使元件经历太长或太短的加热度会使元件经历太长或太短的加热时间，造成助焊剂的挥发和焊点吃时间，造成助焊剂的挥发和焊点吃锡性的变化，超过元件所允许的升锡性的变化，超过元件所允许的升温速率也将会对元件造成一定程度温速率也将会对元件造成一定程度的损伤。所以在炉子的运输速度方的损伤。所以在炉子的运输速度方面，在不同的客户处，

14、我们是在满面，在不同的客户处，我们是在满足标准曲线的前提下，在尽最大可足标准曲线的前提下，在尽最大可能满足客户生产要求的前提下，调能满足客户生产要求的前提下，调整出适当的运输速度。整出适当的运输速度。AB 其次满足元其次满足元器件升温速率器件升温速率12风速风速l 炉体热风马达的转速快慢将直接改变单位面积内的热风流速。在热风回流焊炉体热风马达的转速快慢将直接改变单位面积内的热风流速。在热风回流焊中，风速的高低在某些中，风速的高低在某些PCB 焊接中可以作为一个可调节的工艺因素，但是在焊接中可以作为一个可调节的工艺因素，但是在目前的发展趋势下，电子元器件的小型化，微型化在逐步得到广泛的应用，目前

15、的发展趋势下，电子元器件的小型化，微型化在逐步得到广泛的应用，较强的风速将会导致小型元件的位置偏移和掉落炉膛内部。从表面来看，风较强的风速将会导致小型元件的位置偏移和掉落炉膛内部。从表面来看，风速的变化会影响炉子的热传导能力，但在实际的生产中，风机马达和加热器速的变化会影响炉子的热传导能力，但在实际的生产中，风机马达和加热器的失效才是减少炉膛内相对热流量的主要因素。所以我们在某些程序上牺牲的失效才是减少炉膛内相对热流量的主要因素。所以我们在某些程序上牺牲了风机速度的可调节性，但我们保证了生产中不出现掉件状况。了风机速度的可调节性，但我们保证了生产中不出现掉件状况。0402020113 助焊剂助

16、焊剂 在回流焊接工艺中，助焊剂在高温在回流焊接工艺中，助焊剂在高温下挥发所产生的烟雾会有一部分残下挥发所产生的烟雾会有一部分残留在炉膛内，过量的残留物累积在留在炉膛内，过量的残留物累积在炉膛内会堵塞风孔因而导致热交换炉膛内会堵塞风孔因而导致热交换率的降低或降低冷却器的热交换率。率的降低或降低冷却器的热交换率。14l 另外它也会造成气体的流动方式另外它也会造成气体的流动方式改变，而导致温度的均匀性差，改变，而导致温度的均匀性差，影响焊接的品质造成焊接不良；影响焊接的品质造成焊接不良；在制冷方面降低了在制冷方面降低了PCB的冷却速的冷却速率，造成焊点的性质不良，影响率，造成焊点的性质不良，影响焊点

17、的机械性能，所以炉膛内部焊点的机械性能，所以炉膛内部的清洁是炉子日常保养的一个重的清洁是炉子日常保养的一个重要环节。要环节。CRACK15 冷焊或焊点暗淡冷焊或焊点暗淡 在回流焊接工艺中，焊点光泽暗淡在回流焊接工艺中，焊点光泽暗淡和锡膏未完全融现象的产生本质，和锡膏未完全融现象的产生本质，原因是润湿性差。当涂敷了焊膏的原因是润湿性差。当涂敷了焊膏的PCB通过高温气体对流的炉膛时，通过高温气体对流的炉膛时，如果锡膏的峰值温度不能达到或回如果锡膏的峰值温度不能达到或回流时间不足够，助焊剂的活性将不流时间不足够，助焊剂的活性将不能够被释放出来，焊盘和元件引能够被释放出来，焊盘和元件引脚表面的氧化物和

18、其它物质不能得脚表面的氧化物和其它物质不能得到净化，从而造成焊接时的润湿不到净化，从而造成焊接时的润湿不良。良。OKNGNG16l 较为严重的情况是由于设定的温度不够，较为严重的情况是由于设定的温度不够，PCB表面锡膏的焊接温度不能达到表面锡膏的焊接温度不能达到锡膏内金属焊料发生相变所必须达到的温度，从而导致焊点处冷焊现象的产锡膏内金属焊料发生相变所必须达到的温度，从而导致焊点处冷焊现象的产生。或者讲由于温度不够，锡膏熔融时内部的一些残留助焊剂得不到挥发，生。或者讲由于温度不够，锡膏熔融时内部的一些残留助焊剂得不到挥发，在经过冷却时沉淀在焊点内部，造成焊点的光泽暗淡。另一方面，由于锡膏在经过冷

19、却时沉淀在焊点内部，造成焊点的光泽暗淡。另一方面，由于锡膏本身性质较差，即使其它的相关条件能够达到曲线的要求，但是焊接后的焊本身性质较差，即使其它的相关条件能够达到曲线的要求，但是焊接后的焊点的机械性以及外观不能达到焊接工艺的要求点的机械性以及外观不能达到焊接工艺的要求。引脚上锡不良引脚上锡不良,机械强度差机械强度差17 冷却冷却 在无铅回流焊接工艺中，元件的升温速率与降温速率是两个重要的技术指标。在无铅回流焊接工艺中，元件的升温速率与降温速率是两个重要的技术指标。由于无铅焊接的普及，制冷的重要性被日益受到重视。无铅工艺中，由于无由于无铅焊接的普及，制冷的重要性被日益受到重视。无铅工艺中，由于

20、无铅焊锡的共相区过长，焊点表面易氧化，易产生裂痕；另一方面由于高温状铅焊锡的共相区过长，焊点表面易氧化，易产生裂痕；另一方面由于高温状态下的锡与态下的锡与PCB在冷却时两者的冷却速率不一致，会造成焊盘与在冷却时两者的冷却速率不一致，会造成焊盘与PCB板的剥板的剥离。而在强制制冷的环境下，使焊点快速脱离高温区，就可以避免上述情况离。而在强制制冷的环境下，使焊点快速脱离高温区，就可以避免上述情况的出现。就目前一些客户来看，所要求的冷却速率为的出现。就目前一些客户来看，所要求的冷却速率为3-5/S。产生裂缝产生裂缝,强度变低强度变低18 焊料球焊料球 指焊点或指焊点或PCB上形成的球形颗粒。上形成的

21、球形颗粒。在生产工艺里，如果在生产工艺里，如果PCB表面升温表面升温速度过快，焊膏内部的液态物质由速度过快，焊膏内部的液态物质由于急剧受热，体积膨胀导致爆裂溅于急剧受热，体积膨胀导致爆裂溅起锡膏，从而在起锡膏，从而在PCB上产生锡珠。上产生锡珠。此故障需要重新调校各温区参数设此故障需要重新调校各温区参数设置，让板面温度缓慢上升，从而消置，让板面温度缓慢上升，从而消除此现象。除此现象。19l 另一方面，由于锡膏必须冷藏才可另一方面，由于锡膏必须冷藏才可保证其质量，所以当我们从冷柜中保证其质量，所以当我们从冷柜中拿出锡膏后，请在室温下存放两小拿出锡膏后，请在室温下存放两小时后再打开瓶盖。可防止空气

22、中的时后再打开瓶盖。可防止空气中的水分结露溶于焊膏，导致焊膏在高水分结露溶于焊膏，导致焊膏在高温下出现爆裂。如果焊料粉末或元温下出现爆裂。如果焊料粉末或元件引脚、焊盘氧化较严重，在焊接件引脚、焊盘氧化较严重，在焊接时由于浸润不够，焊料得不到好的时由于浸润不够，焊料得不到好的润湿，则会在焊点表面堆积润湿，则会在焊点表面堆积。20 元件立碑元件立碑 片状贴片元件两端受力不均衡，致片状贴片元件两端受力不均衡，致使其中一端发生翘立，在生产中出使其中一端发生翘立，在生产中出现此情况的形成原因大致有以下几现此情况的形成原因大致有以下几点：点：立碑立碑21l 1、印刷不良，锡膏印刷偏离：、印刷不良，锡膏印刷

23、偏离：l 由于印刷时锡膏一端印在了焊盘上，由于印刷时锡膏一端印在了焊盘上，一端却发生了偏离，在升温过程中一端却发生了偏离，在升温过程中电极两端吸收不均匀，先熔化的一电极两端吸收不均匀，先熔化的一端的表面张力大过未熔的另一端，端的表面张力大过未熔的另一端，在这种情况下，未熔一端的电极将在这种情况下，未熔一端的电极将会竖立起来。会竖立起来。l 坍塌与拖尾坍塌与拖尾22l 2、Chip元件两端电极大小不对称：元件两端电极大小不对称：l 这种情况的出现多半是设计错误或者是来料不当，可针对具体细节作出调整。这种情况的出现多半是设计错误或者是来料不当，可针对具体细节作出调整。T 23l 3 元件升温过快，

24、两端温差过大：元件升温过快，两端温差过大：l 由于元件的大小，焊盘的大小各有由于元件的大小，焊盘的大小各有差异，导致它们的升温速率和热容差异，导致它们的升温速率和热容量是不一致的，如果让它们在高温量是不一致的，如果让它们在高温下升温速度过快，会导致两端的温下升温速度过快，会导致两端的温差过大差过大;在应力作用下使升温速率慢在应力作用下使升温速率慢的一端电极竖立起来。的一端电极竖立起来。24 虚焊虚焊 虚焊形成的本质是润湿不良，在实际生产中形成原因大致有下面三个原因：虚焊形成的本质是润湿不良，在实际生产中形成原因大致有下面三个原因：1、温度低：温度低：由于设置温度太低或其它原因造成温区温度过低，

25、助焊剂的活性得不到释放由于设置温度太低或其它原因造成温区温度过低，助焊剂的活性得不到释放或锡膏的相变温度没有达到所造成的问题。或锡膏的相变温度没有达到所造成的问题。OK25l 2、焊盘或元件引脚污染：焊盘或元件引脚污染：l 如果元器件引脚或如果元器件引脚或PCB板面铜板面铜 受到污染，则污染物在焊接区将会形成阻焊层，受到污染，则污染物在焊接区将会形成阻焊层，熔融的焊膏将不能对盘或元器件进行润湿，这样就会形成虚焊。熔融的焊膏将不能对盘或元器件进行润湿，这样就会形成虚焊。元件引脚元件引脚焊料焊料污染物形污染物形成阻焊层成阻焊层26l 3、锡膏不良：、锡膏不良：l 如果焊料成份本身不良（如焊料粉末氧

26、化、焊剂还原性差等），在焊接时将如果焊料成份本身不良（如焊料粉末氧化、焊剂还原性差等），在焊接时将不能对焊盘与元件引脚进行浸润，达到润湿效果。不能对焊盘与元件引脚进行浸润，达到润湿效果。OKOKNG锡膏不良或温度不当导致钎接不良锡膏不良或温度不当导致钎接不良(焊料在电极表面的形状不良焊料在电极表面的形状不良)27l 4、开路：、开路：l 指的是焊点上焊料不足，焊缝上没有形成电气互联。一般情况下产生这种情指的是焊点上焊料不足，焊缝上没有形成电气互联。一般情况下产生这种情况是由于上工程中印刷不良所造成，炉子本身不会产生这种情况。况是由于上工程中印刷不良所造成，炉子本身不会产生这种情况。OKNG正视

27、正视侧视侧视28 桥连桥连 相邻导体之间焊料过多堆积形成的现象。其产生的原因大致有以下几点：相邻导体之间焊料过多堆积形成的现象。其产生的原因大致有以下几点：1、前工程印刷不良：、前工程印刷不良：印刷不良可分为印刷工艺不良和锡膏浓度不对造成印刷不良两种。因印刷不印刷不良可分为印刷工艺不良和锡膏浓度不对造成印刷不良两种。因印刷不良造成的拖尾是连焊形成的主要因素。良造成的拖尾是连焊形成的主要因素。印刷不良导致印刷不良导致高密度引脚短路高密度引脚短路29l 2、设定温度不正确：设定温度不正确：l 生产中预热升温过慢会造成助焊剂预热时间过长而挥发殆尽，在焊接区会因生产中预热升温过慢会造成助焊剂预热时间过

28、长而挥发殆尽，在焊接区会因为助焊剂活性不足而造成连焊。过高的温度会造成助焊剂焦化失去活性而形为助焊剂活性不足而造成连焊。过高的温度会造成助焊剂焦化失去活性而形成焊接不良或焊料氧化严重而表面张力变大，容易向下塌陷而与相邻焊点连成焊接不良或焊料氧化严重而表面张力变大，容易向下塌陷而与相邻焊点连接产生桥连。接产生桥连。超高温超高温,助焊剂焦化助焊剂焦化标准锡膏活化温度区线标准锡膏活化温度区线温度温度时间时间正常正常正常正常不良不良不良不良30 元件错位元件错位 焊接品质上出现此类情况的可能性焊接品质上出现此类情况的可能性大致有如下几点：大致有如下几点：1、锡膏品质差，粘性不足。锡膏品质差，粘性不足。

29、由于锡膏的粘性不足，当生产中处由于锡膏的粘性不足，当生产中处于强风对流环境下的小元器件会因于强风对流环境下的小元器件会因为质量过轻而产生位置偏移，检查为质量过轻而产生位置偏移，检查前务请判断是否有上工程贴片错位。前务请判断是否有上工程贴片错位。A B 31l 2、机械振动过大。机械振动过大。l 当元器件附于焊盘进入炉体后，在整个焊接过程中元件所受的当元器件附于焊盘进入炉体后，在整个焊接过程中元件所受的粘附力和热风粘附力和热风的冲击力处于不平衡的冲击力处于不平衡会产生错位。一般来讲机械振动的产生可由上工程贴片会产生错位。一般来讲机械振动的产生可由上工程贴片机和炉体本身产生，而炉体机械振动的产生可能是链条运输不稳或风机的风机和炉体本身产生，而炉体机械振动的产生可能是链条运输不稳或风机的风速过大造成的。在今后的速过大造成的。在今后的SMT工艺中，由于元件的微型化趋向，大风量回流工艺中，由于元件的微型化趋向，大风量回流焊接工艺将面临严格的挑战。焊接工艺将面临严格的挑战。