再流焊工藝及設備再流焊是目前SMT生產中最普遍的焊接方式，是伴隨電子產品的微型化和高密度化發展而出現的焊接技術。表面組裝電路板（SMB）經過錫膏印刷和元器件貼裝進入再流焊機，經過干燥、預熱、熔化、浸潤、冷卻完成焊接。學習目標1.了解再流焊的工藝流程及特點。2.了解再流焊的類型及加熱方式。3.熟悉熱風再流焊機的結構和技術參數。4.熟悉臺式再流焊機的結構，掌握其操作方法。5.掌握再流焊的質量缺陷分析及解決方法。SMT焊接工藝與設備1SMT焊接工藝與設備2一、再流焊的工藝流程及特點1.再流焊的工藝流程再流焊是SMT自動化生產線中非常重要的一個環節，應用再流焊技術實現電子產品的組裝焊接是目前印制電路板組裝技術的主流方法。一塊表面組裝電路板在自動化生產線中，經過印刷機印刷錫膏、貼片機貼裝元器件，再進入再流焊機進行再流焊接，在傳送帶的運輸下，經過再流焊機各個區域，完成干燥、預熱、錫膏熔化、潤濕焊盤，冷卻后形成焊點。錫膏在再流焊機中經歷了熔化而再次流動潤濕、再凝固的過程。SMT焊接工藝與設備3一、再流焊的工藝流程及特點1.再流焊的工藝流程再流焊工藝由于錫膏的“再流動”以及“自定位效應”特點，使其對元器件貼裝精度沒有極高的要求，只要貼裝在精度范圍內，就可通過錫膏的再流動使元器件位置準確，這樣大大提高了焊接的精度和速度，但是再流焊工藝對焊盤設計、元器件封裝標準化、元器件端頭質量、印制電路板質量、焊料質量以及焊接參數的設置提出了更高的要求。SMT焊接工藝與設備4一、再流焊的工藝流程及特點1.再流焊的工藝流程需要特別注意的是，采用再流焊技術進行新產品焊接前，要先進行編程，調節爐溫，測試爐溫曲線，并進行首件焊接測試，測試合格才可進行批量生產。右圖為再流焊的一般工藝流程SMT焊接工藝與設備5一、再流焊的工藝流程及特點2.再流焊的主要特點（1）在再流焊工藝中，元器件不會直接接觸高溫熔融的焊料，比波峰焊受到的熱沖擊小，但某些情況下因所設置爐溫或加熱方式的限制，元器件也會受到較大的熱沖擊。（2）施放焊料準確到位，有效避免焊料剩余，減少橋連等缺陷，焊點一致性高。（3）由于再流焊工藝的“自定位效應”，只要錫膏印刷位置準確，即使元器件貼裝有偏移，在再流焊過程中也可將元器件拉回近似準確的位置。SMT焊接工藝與設備6一、再流焊的工藝流程及特點2.再流焊的主要特點（4）再流焊可采用局部加熱熱源進行局部焊接，因此可在同一基板上同時采用不同工藝進行焊接。（5）焊接材料中的錫膏密封保存，采用少量多次加入的方法，與波峰焊焊錫槽相比，不易混入雜質，不易產生錫渣。（6）再流焊技術熱源供給可采用多種方式，如熱風、紅外線等，不同于波峰焊中熱量只能來源于熔融的焊料。SMT焊接工藝與設備7二、再流焊的類型及加熱方式再流焊的類型不同主要表現在對焊料的加熱方法不同，根據熱量的傳導方式不同，可分為輻射和對流兩種；根據加熱區域不同，可分為整體加熱和局部加熱。整體加熱又可分為紅外加熱法、氣相加熱法、熱風加熱法、熱板加熱法；局部加熱又可分為激光加熱法、紅外線聚焦加熱法、熱氣流加熱法、光束加熱法。SMT焊接工藝與設備8二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（1）熱板傳導再流焊熱板傳導再流焊是利用熱板發生熱傳導來加熱PCB，達到再流焊的目的。它是應用最早的再流焊技術，工作過程如下圖所示。SMT焊接工藝與設備9二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（1）熱板傳導再流焊熱板位于傳送帶下方，傳送帶采用熱傳導性能良好的材料，熱量通過傳送帶傳導到PCB，熔化焊盤上的錫膏，再經冷卻區完成焊接。熱板傳導再流焊通常由預熱區、再流區、冷卻區三部分組成。由于其對導熱性能的要求，適合于高純度氧化鋁基板、陶瓷基板等導熱性能較好的印制電路板的焊接，而覆銅壓制板由于導熱性能不佳，采用此方法焊接效果不佳。SMT焊接工藝與設備10二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（1）熱板傳導再流焊熱板傳導再流焊的優點主要有：結構簡單，價格低廉，元器件所受熱沖擊小，焊接過程便于目檢。熱板傳導再流焊的缺點主要有：受基板熱量傳導影響大，熱板表面溫度低于300℃，只適用于單面組裝和底面平整PCB的組裝，溫度分布不均勻。SMT焊接工藝與設備11二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（2）紅外輻射再流焊紅外輻射再流焊一般采用爐腔隧道式加熱爐結構，采用紅外線熱源，適用于流水線大批量生產，是出現最早、應用最廣泛的SMT焊接方法之一。在預熱區，采用遠紅外線加熱；在再流區，采用近紅外線加熱。整個爐腔溫度分段控制，一般分為預熱區、再流區、冷卻區，再流區溫度一般為230～240℃，時間為5～10s。SMT焊接工藝與設備12二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（2）紅外輻射再流焊紅外輻射再流焊工作過程如下圖所示。SMT焊接工藝與設備13二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（2）紅外輻射再流焊紅外輻射再流焊的優點主要有：設備成本較低；可采用不同成分、不同熔點的錫膏；紅外能量可滲透到錫膏內部，使溶劑逐漸揮發，而不引起焊料飛濺；加熱溫度和速度可調范圍大，元器件受熱沖擊較小；溫度曲線控制方便；紅外加熱效率高；可采用惰性氣體保護焊接。SMT焊接工藝與設備14二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（2）紅外輻射再流焊紅外輻射再流焊的缺點主要有：不同材料、不同顏色元器件對紅外線吸收存在差異，可能導致被焊件受熱不均勻，嚴重時造成元器件損壞，可通過紅外熱風再流焊加以優化；焊接雙面印制電路板時，上下兩面溫度差別較大。SMT焊接工藝與設備15二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（3）氣相加熱再流焊氣相加熱再流焊的工作原理是加熱氟氯烷系溶劑，使之沸騰產生飽和蒸氣，飽和蒸氣遇到低溫的被焊電路后轉變成相同溫度的液體，產生的熱量使膏狀焊料熔融，潤濕焊盤，冷卻后形成焊點。這種再流焊方法要求傳熱介質具有較高的沸點，有良好的熱穩定性，不自燃。常用的傳熱介質有美國3M公司研制的FC-70（沸點為215℃）、FC-71（沸點為253℃）等。SMT焊接工藝與設備16二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（3）氣相加熱再流焊氣相加熱再流焊設備結構如下圖所示。SMT焊接工藝與設備17二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（3）氣相加熱再流焊氣相加熱再流焊的優點主要有：整體加熱，熱蒸氣可到達設備每個角落；熱傳導均勻；熱轉化效率高；能精確控制溫度；可完成任何形狀產品的焊接；蒸氣中含氧量低，不易氧化；能形成高精度、高質量焊點。氣相加熱再流焊的缺點主要有：傳熱介質、設備造價高；液態介質工作中會產生少量有毒氣體，損害臭氧層，不環保，使用受限制。SMT焊接工藝與設備18二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（4）激光加熱再流焊激光加熱再流焊主要用于局部加熱的情況，該設備利用激光束方向性好、功率密度高的特點，通過光學設備將激光束聚焦在某一小區域內，進行加熱焊接。右圖為激光加熱再流焊工作過程。SMT焊接工藝與設備19二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（4）激光加熱再流焊激光加熱再流焊的優點主要有：可局部加熱，為維修PCB提供方便；局部受熱，熱沖擊小；對熱敏元件也可使用，損傷小。激光加熱再流焊的缺點主要有：激光發生器造價高，維護成本高。SMT焊接工藝與設備20二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（5）全熱風加熱再流焊全熱風加熱再流焊是一種利用加熱風機來強迫熱風對流循環，從而給錫膏加熱的焊接方法。這種再流焊方式避免了紅外輻射再流焊的局部溫差缺陷，目前應用廣泛。SMT焊接工藝與設備21二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（5）全熱風加熱再流焊下圖為全熱風加熱再流焊工作過程。SMT焊接工藝與設備22二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（5）全熱風加熱再流焊全熱風加熱再流焊的優點主要有：受熱均勻，可實現整體焊接。全熱風加熱再流焊的缺點主要有：循環氣體對流速度控制要求嚴格；易造成PCB抖動、元器件偏移；熱交換效率較低，耗電成本較高。SMT焊接工藝與設備23二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（6）紅外熱風再流焊紅外熱風再流焊是為了克服紅外輻射再流焊受熱不均勻的缺點而發展起來的，紅外熱風再流焊從結構上改進了再流焊機的加熱器，除存在紅外加熱外，還增加了熱風循環加熱結構，將爐溫加熱區劃分為更多區域，可以更加細致、有效地調節爐溫曲線。一般將溫區劃分為預熱區、保溫區、再流區和冷卻區。在紅外熱風再流焊機中，紅外線熱源為主要熱源，熱風熱源的主要作用是用熱量對流減小元器件及PCB之間的溫差。SMT焊接工藝與設備24二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（6）紅外熱風再流焊紅外熱風再流焊工作過程如下圖SMT焊接工藝與設備25二、再流焊的類型及加熱方式1.再流焊的類型（6）紅外熱風再流焊紅外熱風再流焊的優點主要有：熱空氣不斷流動，受熱均勻，熱傳遞效率高；各溫區可獨立調節溫度；PCB與元器件溫差小，溫度曲線易控制；適合大批量自動化生產，操作成本低。紅外熱風再流焊的缺點主要有設備造價高等。SMT焊接工藝與設備26二、再流焊的類型及加熱方式2.加熱方式SMT焊接工藝與設備27二、再流焊的類型及加熱方式2.加熱方式在電子產品表面組裝中，應根據實際情況靈活選擇再流焊加熱方式。如在產品維修中，要進行局部加熱，應選擇激光加熱、紅外輻射加熱等加熱方法；在大批量產品生產中，要進行整體加熱，應選擇全熱風加熱或紅外輻射+熱風加熱的方式。SMT焊接工藝與設備28三、熱風再流焊機的結構和技術參數1.結構全熱風再流焊加熱是目前電子產品組裝中應用較廣泛的一種類型。熱風再流焊機主要由控制系統、傳動系統、熱風系統、冷風系統等結構組成，如右圖。SMT焊接工藝與設備29三、熱風再流焊機的結構和技術參數1.結構熱風再流焊機實物如下圖

SMT焊接工藝與設備30三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數（1）可焊接PCB尺寸：由再流焊錫爐傳送導軌最大寬度決定，一般為30～400mm。（2）溫度傳感器靈敏度：應達到±（0.1～0.2）℃。（3）爐腔溫度均勻度：爐腔內各點的溫差應盡可能小，一般為±（1～2）℃。

SMT焊接工藝與設備31三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數（4）最高加熱溫度：一般最高爐溫為300～350℃，有鉛焊接和無鉛焊接溫度設置不同，無鉛焊接較高。（5）加熱溫區數量：由再流焊錫爐結構決定，一般為4～5個溫區，部分設備有8～10個溫區，數量越多，加熱區越長，溫度曲線越容易調整。（6）溫度曲線：再流焊的溫度曲線設置直接影響印制電路板的焊接質量。SMT焊接工藝與設備32三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數錫鉛焊膏再流焊溫度曲線如右圖SMT焊接工藝與設備33三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數若再流焊錫爐不具備自動檢測調試功能，則需要采購爐溫測試儀進行測試。1）從室溫到100℃為升溫區。升溫速度控制在2℃/s以內，或160℃前的升溫速度控制在1～2℃/s。SMT焊接工藝與設備34三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數2）100～150（160）℃為保溫區，時間為60～90s。如果升溫速度太快，一方面會使元器件及PCB受熱太快，損壞元器件，造成PCB變形。另一方面，錫膏中的熔劑揮發速度太快，容易濺出金屬粉末，產生錫球；如果預熱溫度太高、時間過長，容易使金屬粉末氧化，影響焊接質量。SMT焊接工藝與設備35三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數3）150～183℃為快速升溫區，或稱為助焊劑浸潤區。理想的升溫速度為1.2～3.5℃/s，但目前國內很多設備都難以實現，大多可將升溫時間控制在30～60s（有鉛焊接時可以接受）。當溫度升到150～160℃時，錫膏中的助焊劑開始迅速分解活化，如時間過長會使助焊劑提前失效，影響液態焊料浸潤性，影響金屬間合金層的生成。SMT焊接工藝與設備36三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數4）從183℃升至峰值再回到183℃的一段是錫膏從融化到凝固的焊接區，或稱為再流區，一般為60～90s。5）凝固后的183℃以下區域為冷卻區。在風冷作用下，溫度下降速度小于4℃/s。SMT焊接工藝與設備37三、熱風再流焊機的結構和技術參數2.主要技術參數注意事項：峰值溫度一般定在比錫膏熔點高30～40℃（Sn63/Pb37焊膏的熔點為183℃，峰值溫度為210～230℃）。這是形成金屬間合金層的關鍵區域，需要15～30s。峰值溫度高，時間可以短一些；溫度低，時間應長一些。峰值溫度低或再流時間短，會使焊接不充分，金屬間合金層太薄（小于0.5μm），嚴重時會造成錫膏不熔；峰值溫度過高或再流時間長，會造成金屬粉末嚴重氧化，合金層過厚（大于4μm），影響焊點強度，嚴重時還會損壞元器件和印制電路板，從外觀看，印制電路板會嚴重變色。SMT焊接工藝與設備38四、臺式再流焊機的結構和操作方法臺式再流焊機是小型再流焊機的一種，它是可以擺放在操作臺面上的再流焊機。臺式再流焊機采用全封閉式設計，內置高效保溫材料并有高效密封條，保溫效果好，耐熱，耐腐蝕，易于清潔，可有效降低功耗，節省電能。臺式再流焊機適合中小批量的PCB組裝生產，性能穩定，經濟性好。下圖為一款紅外臺式再流焊機。SMT焊接工藝與設備39四、臺式再流焊機的結構和操作方法1.結構（1）其機體采用抽屜式爐門結構，方便放取PCB。（2）其控制系統采用單片機控制紅外輻射溫度，使得PCB在爐腔內順序經歷預熱、再流和冷卻的過程，完成焊接。（3）其控制面板裝有啟動、停止、溫度調節按鈕，以及可顯示實時溫度的LCD顯示屏。（4）當爐門關閉時，其內部處于封閉狀態，利于保溫和檢測溫度，以及控制焊接質量。SMT焊接工藝與設備40四、臺式再流焊機的結構和操作方法2.操作方法（1）開機開機前，檢查電源是否接通，是否為本機額定電源；檢查設備是否良好接地；查看爐體內部是否有殘渣，若有應及時清理；檢查紅外設備是否可正常加熱。（2）放入待焊板打開爐門，放入待焊接的PCB，確保PCB上已經涂覆錫膏，貼裝元器件。SMT焊接工藝與設備41四、臺式再流焊機的結構和操作方法2.操作方法（3）溫度設置應用單片機控制系統設置印制電路板在爐腔內預熱、再流、冷卻的紅外加熱時間及風冷時間，嚴格控制焊接過程爐溫。（4）取出印制電路板待印制電路板冷卻后，打開爐門，取出焊好的印制電路板。

SMT焊接工藝與設備42四、臺式再流焊機的結構和操作方法2.操作方法（5）檢測目檢或在AOI設備上檢測焊接質量，若出現缺陷，分析原因，修改程序，直至焊接完好，進行批量焊接。（6）關機焊接完成，待爐體冷卻后，關閉設備。由于臺式再流焊機需手動操作，不適宜大批量生產，適合在一些小型工廠或研發印制電路板試制時使用。SMT焊接工藝與設備43五、再流焊的質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準元器件各焊點的焊接質量是印制電路板甚至整機功能實現的關鍵因素，焊接質量的好壞取決于許多因素，合理的表面組裝工藝過程是提高SMT焊接質量的重要因素。SMT焊接工藝與設備44五、再流焊的質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準SMT焊接工藝與設備45五、再流焊的質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準SMT焊接工藝與設備46五、再流焊的質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準SMT焊接工藝與設備47五、再流焊的質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準焊后錯件及元器件反向檢查標準見下表SMT焊接工藝與設備48五、再流焊的質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷分析及解決方法（1）虛焊虛焊常發生在IC或片式元器件的電極上，沒有形成一體的焊點，如下圖所示。SMT焊接工藝與設備49五、再流焊的質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷分析及解決方法（1）虛焊虛焊產生原因及解決方法見下表SMT焊接工藝與設備50五、再流焊的質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷分析及解決方法（2）橋連橋連是指焊料連接了兩個或多個本不應該連接的線路或電極引腳，形成短路，如下圖所示SMT焊接工藝與設備51五、再流焊的質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷分析及解決方法（2）橋連橋連產生原因及解決方法見下表。SMT焊接工藝與設備52五、再流焊的質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷分析及解決方法（3）立碑立碑是指片式元器件豎立在PCB上，僅有一個焊極與元器件焊盤連接，處于開路狀態，如下圖所