回流焊炉膛清洁剂,无铅回流焊优化工艺详解

本文推荐的无铅回流焊优化工艺曲线说明(如图二):推荐的工艺曲线上的四个重要点:

1、预热区升温速度尽量慢一些(选择数值2-3℃/s)，以便控制由锡膏的塌边而造成的焊点桥接、焊球等。

2、活性区要求必须在(45-90sec、120-160℃)范围内，以便控制PCB基板的温差及焊剂性能变化等因数而发生回流焊时的不良。

3、焊接的z高温度在230℃以上保持20-30sec，以保证焊接的湿润性。

4、冷却速度选择在-4℃/s。

回流温度曲线如下：

图中红色曲线推荐对焊点亮度要求的客户

回流曲线湿度变化说明：

1、焊锡膏的焊剂在湿度升至100℃时开始熔化（开始进入活性时期），焊锡膏在活化区的主要作用是将被焊物表面的氧化层去掉，如果活性区的时间过长，焊剂会蒸发过快，也会造成焊点表面不光滑，有颗粒状。锡膏在熔点湿度以上（进入回流区）完全熔融的时间大约30-45秒，视该PCB厚度、元器件大小、密度来决定是否延长时间。

2、活性区的温度也可帮助PCB的元器件缓和吸收，使之大小元器件的温差变小，减少功能坏机产生。

3、进入回流炉的大小元器件的温差大约为11.4℃，所以，我们要减少它们差也是从活性区开始控制，z大限度可将温差减少到5-8℃。

4、无铅焊锡膏因考虑到其由多元合金组成，金属的冷却收缩时间不同，为了使焊点能够光亮，除了有其它方法外，快速降温是z有效的方法。

三、在回流焊中出现的缺陷及其解决方案1、焊接缺陷分为主要缺陷、次要缺陷和表面缺陷：

①主要缺陷导致产品的SMA功能失效。

②次要缺陷是指焊点之间润湿尚好，SMA功能正常，但会影响产品的寿命。

③表面缺陷是不影响产品的寿命和功能(通常以生产工艺、外观、来鉴别)。

2、问题形成及处理方案:

（1）锡珠

原因:

      在元器件贴装过和中，焊膏被置放于片式元件的引脚与焊盘之间，如果焊盘和元件引脚润湿不良(可焊性差)，液态焊料会收缩而使焊缝不充分，所有焊料颗粒不能聚合成一个焊点。部分液态焊料会从焊缝流出，形成锡珠。

①在印刷工艺中由于模板与焊盘对中偏移导致焊膏流到焊盘外。

②贴片过程中Z轴的压力过大瞬间将锡膏挤压到焊盘外。

③加热速度过快，时间过短焊膏内部水分和溶剂未能完全挥发出来，到达回流焊接区时引起溶剂、水分沸腾，溅出锡珠。

④模板开口尺寸及轮廓不清晰。

解决方法:

①跟进焊盘、元件引脚和锡膏是否氧化。

②调整模板开口与焊盘精确对位。

③精确调整Z轴压力。

④调整预热区活化区温度上升速度。

⑤检查模板开口及轮廓是否清晰，必要时需更换模板。

（2）立碑(曼哈顿现象)，元件一端焊接在焊盘另一端则翘立。

原因：

①元件两端受热不均匀或焊盘两端宽长和间隙过大，焊膏熔化有先后所致。

②安放元件位置移位。

③焊膏中的焊剂使元件浮起。

④元件可焊性差。

⑤印刷焊锡膏厚度不够。

解决方法：

①元件均匀和合理设计焊盘两端尺寸对称。

②调整印刷参数和安放位置。

③采用焊剂量适中的焊剂(无铅锡膏焊剂在10.5±0.5%)。

④无材料采用无铅的锡膏或含银和铋的锡膏。

⑤增加印刷厚度。

（3）桥接(不相连的焊点接连在一起)，在SMT生产中z常见的缺陷之一，它会引起元件之间的短路。

原因：

①焊锡膏质量问题，锡膏中金属含量偏高和印刷时间过长。

②锡膏太多、粘度低、塌落度差，预热后漫流到焊盘外，导至较密间隙之焊点桥接。

③印刷对位不准或印刷压力过大，容易造成细间距QFP桥接。

④贴放元器件压力过大锡膏受压后溢出。

⑤链速和升温速度过快锡膏中溶剂来不及挥发。

解决方法:

①更换或增加新锡膏(在印刷过程中可定时补充新锡膏以保持其金属含量及粘度)

②降低刮刀压力，采用粘度在190±30Pa·S的锡膏。

③调整模板精确对位。

④调整Z轴压力。

⑤调整回流温度曲线，根据实际情况对链速和炉温度进行调整。

（4）焊点锡少、焊锡量不足

原因:

①锡膏不够、机器停止后再印刷、模板开口堵塞、锡膏品质变坏。

②焊盘和元器件可焊性差。

③回流时间少。

解决方法:

①增加模板厚度，增加印刷压力，停机后再开机应检查模板是否堵塞。铅焊锡使用的模板开口在设计允许的情况下要比焊盘大≥100%。

②选用可焊性较好之焊盘和元器件。

③增加回流时间。

（5）假焊

原因:

①元器件和焊盘可焊性差。

②再流焊温度和升温速度不当。

③印刷参数不正确。

④印刷后滞留时间过长，锡膏活性变差。

解决方法:

①加强对PCB和元器件的筛选，保证焊接性能良好。

②调整回流焊温度曲线。

③改变刮刀压力和速度，保证良好的印刷效果。

④锡膏印刷后尽快贴片过回流焊。

（6）冷焊（焊点表面偏暗、粗糙,与被焊物没有进行融熔。）

原因：

①加热温度不适合。

②焊锡变质。

③预热时间过长或温度过高。

解决方法：

①调整回流温度曲线，依照供应商提供的曲线参考，再根据所生产之产品的实际情况进行调整。

②换新锡膏。

③检查设备是否正常，改正预热条件。

（7）芯吸现象

这个问题以前资料少有介绍，因为Sn/Pb锡膏出现这问题不是很多，而在使用无铅焊锡膏时此问题就经常出现，原因是无铅锡膏的润湿和扩展率都不及含铅锡膏。

芯吸现象产生的原因通常认为是元件引脚的导热率大，升温迅速以致焊料优先润湿引脚，焊料与引脚之间的润湿力远大于焊料与焊盘之间的润湿力，引脚的上翘更会加剧芯吸现象的发生。

      在红外线回流焊中,PCB基材与焊料中的有机助焊剂是红外线的优良吸收介质，而引脚却能部份反射红外线，相比而言，焊料优先熔化,它与焊盘的润湿力大于焊料与它与引脚之间的润湿力，故焊料不会沿引脚上爬，相反焊料沿引脚上爬。

解决方法：

在回流焊时应首先将SMA充分预热后再放入回流炉中，认真检查和保证PCB板焊盘的可焊性；被焊元件的共面性不可忽视，对共性面不良的器件不应用于生产。

（8）IC引脚开路/虚焊

IC引脚焊接后出现部分引脚虚焊，是常见的焊接缺陷。

原因：

①元件共面性差，特别是QFP器件，由于保管不当，造成引脚变形，有时不易发现(部分贴片机没有共面性检查功能)。

②引脚可焊性不好，引脚发黄，存放时间长。

③锡膏活性不够，金属含量低，通常用于QFP器件的焊接用锡膏金属含量不低于90%。

      ④是预热温度过高，引起件脚氧化，可焊性变差。

      ⑤是模板开口尺寸小，锡量不够。

（9）焊料结珠

焊料结珠是在使用焊膏和SMT工艺时焊料成球的一个特殊现象，简单地说，焊料结珠是指那些非常大的焊球，其上粘着有(或没有)细小的焊料球，它们形成在具有极低的托脚的元件，如芯片电容器的周围。

      焊料结珠是由焊剂排气而引起，在预热阶段这种排作用超过了焊剂的内聚力，排气促进了焊膏在低间隙元件下形成立的团粒，在软熔时熔化了折焊膏再次从元件下冒出来，并聚结起来。

原因：

①印刷电路的厚度太高；焊点和元件重叠太多。

②在元件下涂了过多的锡膏；安放元件压力太大。

③预热时时温度上升速度太快；预热温度太高。

④元件和锡膏受潮；焊剂的活性太高；焊粉太细或氧化物太多。

⑤焊膏坍落太多。

解决方法：

改变模版的孔隙形状，以使在低托脚元件和焊点之间夹有较少的焊膏。

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