SMT基礎與工藝項目教程

回流焊在電子制造業、通信設備、汽車電子以及工業控制設備等領域有著廣泛的應用。在這些領域中，回流焊被用于焊接各種類型的電子元器件，如集成電路、電阻、電容、連接器等，為電子設備的制造提供了關鍵的焊接解決方案。回流焊實現了電子元件與印制板之間的可靠連接，為現代電子設備的制造提供了有力的支持。回流焊接工藝也是SMT生產線上重要生產環節之一。項目6回流焊任務6.1回流焊機設置及焊接

回流焊接工藝是SMT生產線上保證產品質量的重要生產環節之一。完成本任務，學員應能對SMT工藝技術的回流焊接工藝有個概括性地了解，對SMT的回流焊接設備的工作原理、操作規范有個概括性地了解。任務描述相關知識6.1.1回流焊概述1.回流焊原理

回流焊（ReflowSoldering）是SMT流程中非常關鍵的一環，其作用是將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起，如不能較好地對其進行控制，將對所生產產品的可靠性及使用壽命產生災難性影響。相關知識6.1.1回流焊概述2.回流焊工作過程

回流焊工作過程如圖所示

電路板由入口進入回流焊爐膛，到出口傳出完成焊接，整個回流焊過程一般需經過預熱、保溫干燥、回流、冷卻等溫度不同的四個階段。要合理設置各溫區的溫度，使爐膛內的焊接對象在傳輸過程中所經歷的溫度按合理的曲線規律變化，這是保證回流焊質量的關鍵。相關知識6.1.1回流焊概述3.回流焊機

回流焊爐是用于全表面組裝的焊接設備，典型的回流焊爐實物如圖所示相關知識6.1.1回流焊概述4.回流焊爐的組成

回流焊爐由三個部分組成：加熱器部分傳送部分溫控部分相關知識6.1.1回流焊概述5.回流焊爐工作示意圖

通常回流焊爐腔中有五塊紅外線加熱板，分別構成了預熱區、焊接區和冷卻區等三個區域，預熱區的溫度上升范圍由室溫到150℃（PCB上溫度），焊接區用于PCB的焊接，有加熱和保溫的作用，冷卻區用于SMA（表面安裝組件）的降溫。回流焊爐的工作示意圖如圖所示。相關知識6.1.1回流焊概述6.回流焊機分類

（1）氣相焊接爐

（2）熱板傳導式回流爐

（3）紅外輻射回流爐

（4）強制熱風對流回流爐相關知識6.1.1回流焊概述7.回流焊機結構

回流焊爐主要構成：爐體、加熱系統、傳送系統、氣動系統、冷卻系統、氮氣系統、助焊劑回收系統、排氣系統和控制系統等。加熱溫區為3-10溫區不等，溫區數不同，設備長度不一。如圖所示。相關知識6.1.2回流焊溫度曲線

合理設置各溫區的溫度，使爐膛內的焊接對象在傳輸過程中所經歷的溫度按合理的曲線規律變化，這是保證回流焊質量的關鍵。

一個典型的溫度曲線分為預熱區、保溫區、回流區及冷卻區，如圖所示。相關知識6.1.2回流焊溫度曲線1.預熱區

預熱區的目的是使PCB和元器件預熱，達到平衡，同時除去焊膏中的水分、溶劑，以防焊膏發生塌落和焊料飛濺。

一般規定最大升溫速率為4℃/sec，上升速率設定為1-3℃/sec，ECS的標準為低于3℃/sec。相關知識6.1.2回流焊溫度曲線

2.保溫區

指從120℃升溫至160℃的區域。主要目的是使PCB上各元件的溫度趨于均勻，盡量減少溫差，保證在達到回流溫度之前焊料能完全干燥，到保溫區結束時，焊盤、錫膏球及元件引腳上的氧化物應被除去，整個電路板的溫度達到均衡。過程時間約60-120秒，根據焊料的性質有所差異。ECS的標準為：140-170℃，MAX120sec。相關知識6.1.2回流焊溫度曲線

3.回流區

這一區域里的加熱器的溫度設置得最高，焊接峰值溫度視所用錫膏的不同而不同，一般推薦為錫膏的熔點溫度加20-40℃。此時焊膏中的焊料開始熔化,再次呈流動狀態，替代液態焊劑潤濕焊盤和元器件。有時也將該區域分為兩個區，即熔融區和回流區。理想的溫度曲線是超過焊錫熔點的“尖端區”覆蓋的面積最小且左右對稱，一般情況下超過200℃的時間范圍為30-40sec。ECS的標準為峰值溫度（PeakTemp）:210-220℃，超過200℃的時間范圍：40±3sec。相關知識6.1.2回流焊溫度曲線

4.冷卻區

用盡可能快的速度進行冷卻，將有助于得到明亮的焊點并飽滿的外形和低的接觸角度。緩慢冷卻會導致更多分解物進入錫中，產生灰暗毛糙的焊點，甚至引起沾錫不良和弱焊點結合力。降溫速率一般為-4℃/sec以內，冷卻至75℃左右即可，一般情況下都要用離子風扇進行強制冷卻。相關知識6.1.3回流焊接工藝

回流焊接的爐溫設定及測試流程圖相關知識6.1.3回流焊接工藝

在SMT行業里普遍采用溫度測試儀得出溫度曲線，再參考之進行更改工藝。這樣就克服了不能確切測試爐內溫度的困難。1.爐溫測定

需要下列設備和輔助工具：溫度曲線儀、熱電偶、將熱電偶附著于PCB的工具和錫膏參數表。測溫儀器一般分為兩類：實時測溫儀，即時傳送溫度/時間數據和作出圖形；而另一種測溫儀采樣儲存數據，然后上載到計算機。常見的測溫儀如圖所示相關知識6.1.3回流焊接工藝

理論上理想的曲線由四個部分或區間組成，前面三個區加熱、最后一個區冷卻。爐的溫區越多，越能使溫度曲線的輪廓達到更準確和接近設定。2.理想的溫度曲線預熱區：其溫度以不超過每秒2~5°C速度連續上升活性區：一般普遍的活性溫度范圍是120~150°C回流區：典型的峰值溫度范圍是205~230°C冷卻區：理想的冷卻區曲線應該是和回流區曲線成鏡像關系。相關知識6.1.3回流焊接工藝

典型PCB回流區間溫度如表所示3.典型PCB回流區間溫度設定相關知識6.1.3回流焊接工藝

電子俘獲檢測器（electricalconductivitydetector，ECD）爐溫測試儀跟隨待測PCB板進入回流爐。記錄器上有多個熱偶插口，可連接多根熱偶線。記錄器里存放的溫度數據，在出爐后，可輸到電腦里分析或從打印機中輸出。進爐和出爐如圖所示。4．常用的測量回流焊曲線的方法相關知識6.1.4回流焊接常見缺陷

（1）產生錫珠(SolderBalls)原因：1）絲印孔與焊盤不對位，印刷不精確，使錫膏弄臟PCB；2）錫膏在氧化環境中暴露過多、吸空氣中水份太多；3）加熱不精確，太慢且不均勻；4）加熱速率太快且預熱區間太長；5）錫膏干得太快；6）助焊劑活性不夠；7）太多顆粒小的錫粉；8）回流過程中助焊劑揮發性不適當。錫珠的工藝認可標準是：當焊盤或印制導線的之間距離為0.13mm時，錫珠直徑不能超過0.13mm，或者在600mm平方范圍內不能出現超過五個錫珠。

1.回流焊主要缺陷及分析相關知識6.1.4回流焊接常見缺陷

（2）產生錫橋(Bridging)

一般來說，造成錫橋的因素就是由于錫膏太稀，包括錫膏內金屬或固體含量低、搖溶性低、錫膏容易炸開，錫膏顆粒太大、助焊劑表面張力太小。焊盤上太多錫膏，回流溫度峰值太高等。

1.回流焊主要缺陷及分析相關知識6.1.4回流焊接常見缺陷

（3）開路(Open)原因：1）錫膏量不夠；2）元件引腳的共面性不夠；3）錫濕不夠(不夠熔化、流動性不好)，錫膏太稀引起錫流失；4）引腳吸錫(象燈芯草一樣)或附近有連線孔。

1.回流焊主要缺陷及分析相關知識6.1.4回流焊接常見缺陷

（1）焊錫球（2）焊錫珠（3）熔濕性差（4）焊錫不足（5）墓碑（6）空洞（7）無光澤、顆粒狀焊點（8）燒焦的殘留物2.缺陷焊點分類相關知識6.1.5不良回流溫度曲線

以下是一些不良的回流曲線類型

預熱不足或過多的回流曲線相關知識6.1.5不良回流溫度曲線

以下是一些不良的回流曲線類型

活性區溫度太高或太低相關知識6.1.5不良回流溫度曲線

以下是一些不良的回流曲線類型

回流太多或不夠相關知識6.1.5不良回流溫度曲線

以下是一些不良的回流曲線類型

冷卻過快或不夠任務實施1.實訓目的及要求1)熟悉回流焊機的工作原理和操作流程；2)理解回流焊機各個溫區在焊接中的作用；3)逐步掌握回流焊機開關機操作和溫度曲線的設置；4)初步掌握回流焊機生產過程的質量控制過程；5)完成簡單PCB板焊接。2.實訓器材3.知識儲備任務實施

回流焊機設備功率大，在工作過程中會產生高溫高熱，同時會排放出有毒有害氣體，由此做好安全措施十分必要：（1）防止高溫危害（2）防止蒸汽和氣體危害（3）防止火或者煙的危害（4）廢氣與內部清理任務實施4.實訓內容及步驟第一步：機器硬件操作（1）電源開啟程序1）機器首次啟動2）啟動確認（2）急停按鈕任務實施4.實訓內容及步驟第二步：回流焊機軟件系統及操作（1）軟件系統登錄任務實施4.實訓內容及步驟第二步：回流焊機軟件系統及操作（2）登錄完成后，顯示PCB類型選項和各種焊接參數數據庫，包括序列號、PCB名稱、各溫區溫度值（各值可在此處修改），界面如圖所示：任務實施4.實訓內容及步驟第二步：回流焊機軟件系統及操作（3）選定PCB名，并單擊“選取”，PCB名和參數將自動載入，出現加載進程條。（4）待加載完成后，自動進入操作界面（如果反復出現進程條，則要改變串口通訊），如圖所示任務實施4.實訓內容及步驟第二步：回流焊機軟件系統及操作5）設置1）串口設置：此菜單可以選擇計算機的COM1或者COM2口，此處設置應與計算機的物理通訊口相同。盡量使用COM1口（即默認值），如圖所示：2）系統設置①權限設置：單擊右鍵，在Edit狀態下，對用戶訪問權限設置，設置好后單擊“UPDATE”；②登錄日志：自動錄入，登錄者的名、登錄時間、退出時間；任務實施4.實訓內容及步驟第三步：測試曲線設置（1）測試PCB板受溫曲線測溫板直接插入機器測溫插座，打開測溫界面，如圖所示。任務實施4.實訓內容及步驟第三步：測試曲線設置（2）參數設置區設置1）焊接溫度：單擊溫區名后帶數字按鈕，輸入你需要的溫度值；如果輸入溫度不在其規定范圍內，自動彈出波形控制（WAVECONTROL）對話框，即“pleaseinput0--320℃value”,直到輸入符合范圍。2）傳輸速度：單擊帶數字按鈕，輸入你所需要的速度，如果輸入速度不在其規定范圍內，自動彈出WAVECONTROL對話框，即“pleaseinput5--20value”,直到輸入符合范圍。回到焊接參數界面，單擊“更新到PLC”，再擊“保存”即可。任務實施4.實訓內容及步驟第四步：開機預生產1）在控制按鈕上單擊“ALLON”，全部按鈕將啟動，溫區溫度穩定以后機器即投入運行；注意待各溫區溫度均達到設定值后，方可投入PCB進行生產；2）單擊“FREE”監控系統進入“LOCK”狀態(按鈕及鍵盤失效，防止客戶誤操作)。第五步：關機設備使用完畢，關機步驟如下：點擊操作界面上的“上溫區ON”，“下溫區ON”，“冷卻”。點擊“文件”菜單，在下拉框內點擊“自動關機”，機器自動運行30分鐘停機。任務實施5.實訓結果及數據1)熟練指出回流焊機各部分的作用和功能；2)熟悉回流焊機硬件操作和軟件設置；3)熟悉回流焊機各種指示燈所代表的意義；4)初步熟悉回流焊機各種工藝流程并進行簡單操作；5)熟悉回流焊機各個工位的質量標準并能嚴格執行；6）每個同學完成一塊簡單的含有SMT元件印制板的焊接。任務6.2回流焊虛擬編程及VR演示

回流焊接是一個復雜的系統工藝，影響焊接質量的因素很多且相互作用。通過回流焊虛擬編程可以讓學員通過設置溫度曲線，并通過軟件檢測溫度曲線的適合性。對于存在問題的溫度曲線，加以修改和完善。通過VR仿真演示，展示與實際生產環境相類似的操作和生產流程，讓不具備硬件環境的學員體驗回流焊過程。任務描述相關知識6.1.1回流焊概述1.回流焊虛擬編程

仿真平臺回流焊操作頁面如圖所示。相關知識6.1.1回流焊概述2、回流焊虛擬編程演示

從頁面中可看出，這部分包含回流焊工作原理、PCB反面固化和PCB正反面焊接3部分。在頁面中點擊PCB反面固化，出現反面固化操作，如圖所示。反面固化共包含9個參數設置。分別對每一項進行設置。反面固化參數設置及溫度曲線仿真相關知識6.1.1回流焊概述2、回流焊虛擬編程演示

接下來進行，PCB正反面焊接操作。正反面焊接參數設置及溫度曲線仿真相關知識6.2.2回流焊VR仿真1.回流焊虛擬仿真正反面焊接參數設置及溫度曲線仿真2.回流焊VR仿真任務實施1.實訓目的及要求1)了解回流焊虛擬仿真平臺；2)熟悉回流焊仿真平臺參數設置；3)掌握回流焊仿真平臺參數設置；4)了解回流焊VR仿真流程；5）掌握回流焊VR仿真步驟。2.實訓器材任務實施3.實訓內容及步驟（1）回流焊編程和操作1）PCB反面固化①下拉選擇回流焊參數，并進行溫度曲線仿真，檢査所設計的CAM程式的錯誤。②生產VR操作包括：軌道的調寬等。③全部完成后，單擊確定，存數據庫并打分。回流焊程式編寫及操作頁面分別見圖所示。2）PCB