回流焊 技術在電子制造領域并不陌生，我們智能手機內(nèi)使用的各種PCBA板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的 ，SMT回流焊是通過熔化預先放置的焊料面形成焊點，在焊接過程中不再加任何額外焊料的一種焊接方法，通過設備內(nèi)部的加熱電路， 將 空氣 或 氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經(jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側的 錫膏焊料融化后與主板粘結， 這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制 。

回流焊已成為SMT的主流工藝 ，我們常用的智能手機板卡上的元件大都是通過這種工藝焊接到線路板上的 ,  是靠熱氣流對焊點的作用，膠狀的焊劑在一定的高溫氣流下進行物理反應達到SMD的焊接；之所以叫" 回流焊 "是因為氣體在焊機內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生高溫達到焊接目的。

回流焊接設備是SMT組裝過程的關鍵設備，PCBA焊接的焊點質量完全取決于回流焊接設備的性能和溫度曲線的設置。

回流焊接技術經(jīng)歷了板式輻射加熱、石英紅外管加熱、紅外熱風加熱、強制熱風加熱、強制熱風加熱加氮氣保護等不同形式的發(fā)展過程。

SAC305無鉛錫膏回流焊溫度曲線圖

回流焊接的冷卻過程的要求提升，也對回流焊接設備冷卻區(qū)的發(fā)展起到促進作用，冷卻區(qū)由室溫自然冷卻、風冷到為適應無鉛焊接而設計的水冷系統(tǒng)。

回流焊接設備因生產(chǎn)工藝對溫度控制精確度、溫區(qū)溫度的均勻度、傳送速度等要求的提升。而由最初的三溫區(qū)發(fā)展出了五溫區(qū)、六溫區(qū)、七溫區(qū)、八溫區(qū)、十溫區(qū)等不同的焊接系統(tǒng)。

高品質SMT回流焊更注重節(jié)能環(huán)保

        由于電子產(chǎn)品不斷小型化的需要，出現(xiàn)了片狀元件，傳統(tǒng)的焊接方法已不能適應需要。首先在混合集成電路組裝中采用了回流焊工藝，組裝焊接的元件多數(shù)為片狀電容、片狀電感，貼裝型晶體管及二極管等。隨著SMT整個技術發(fā)展日趨完善，多種貼片元件（SMC）和貼裝器件(SMD)的出現(xiàn)，作為貼裝技術一部分的回流焊工藝技術及設備也得到相應的發(fā)展，其應用日趨廣泛，幾乎在所有電子產(chǎn)品領域都已得到應用，而回流焊技術，圍繞著設備的改進也經(jīng)歷以下發(fā)展階段。

1。熱板、推板式傳導回流焊

這類 回流焊 爐依靠傳送帶或推板下的熱源 加熱 ，通過熱傳導的方式 加熱基板 上的元件，用于采用陶瓷（Al2O3） 基板 厚膜電路的單面組裝，陶瓷 基板 上只有貼放在傳送帶上才能得到足夠的熱量，其結構簡單，價格便宜。我國的一些厚膜電路廠在80年代初曾引進過此類設備。 

此類 回流焊 爐也多為傳送帶式，但傳送帶僅起支托、傳送 基板 的作用，其 加熱 方式主要依紅外線熱源以輻射方式 加熱 ，爐膛內(nèi)的溫度比前一種方式均勻，網(wǎng)孔較大，適于對雙面組裝的 基板 進行 回流焊 接 加熱 。這類 回流焊 爐可以說是 回流焊 爐的基本型。在我國使用的很多，價格也比較便宜。 

這類 回流焊 爐是在IR爐的基礎上加上熱風使爐內(nèi)溫度更均勻，單純使用紅外輻射 加熱 時，人們發(fā)現(xiàn)在同樣的 加熱環(huán)境 內(nèi)，不同材料及顏色吸收熱量是不同的，即（1）式中Q值是不同的，因而引起的溫升ΔT也不同，例如 IC 等SMD的 封裝 是黑色的酚醛或環(huán)氧，而引線是白色的金屬，單純 加熱 時，引線的溫度低于其黑色的SMD本體。加上熱風后可使溫度更均勻，而克服吸熱差異及陰影不良情況，IR + Hot air的 回流焊 爐在國際上曾使用得很普遍。 

隨著組裝密度的提高，精細間距（Fine pitch）組裝技術的出現(xiàn)，產(chǎn)生了充氮 回流焊 工藝和設備，改善了 回流焊 的質量和成品率，已成為 回流焊 的發(fā)展方向。氮氣 回流焊 有以下優(yōu)點： 
（1） 防止減少氧化 
（2） 提高焊接潤濕力，加快潤濕速度 
（3） 減少 錫球 的產(chǎn)生，避免橋接，得到列好的焊接質量 
得到列好的焊接質量特別重要的是，可以使用更低活性 助焊劑 的 錫膏 ，同時也能提高焊點的性能，減少基材的變色，但是它的缺點是成本明顯的增加，這個增加的成本隨氮氣的用量而增加，當你需要爐內(nèi)達到1000ppm含氧量與50ppm含氧量，對氮氣的需求是有天壤之別的。現(xiàn)在的 錫膏 制造廠商都在致力于開發(fā)在較高含氧量的氣氛中就能進行良好的焊接的免洗焊膏，這樣就可以減少氮氣的消耗。 
對于中 回流焊 中引入氮氣，必須進行成本收益分析，它的收益包括產(chǎn)品的良率，品質的改善，返工或維修費的降低等等，完整無誤的分析往往會揭示氮氣引入并沒有增加最終成本，相反，我們卻能從中收益。 
在目前所使用的大多數(shù)爐子都是強制熱風循環(huán)型的，在這種爐子中控 制氮 氣的消耗不是容易的事。有幾種方法來減少氮氣的消耗量，減少爐子進出口的開口面積，很重要的一點就是要用隔板，卷簾或類似的裝置來阻擋沒有用到的那部分進出口的空間，另外一種方式是利用熱的氮氣層比空氣輕且不易混合的原理，在設計爐的時候就使得 加熱 腔比進出口都高，這樣 加熱 腔內(nèi)形成自然氮氣層，減少了氮氣的補償量并維護在要求的純度上。 

雙面 PCB 已經(jīng)相當普及，并在逐漸變得復那時起來，它得以如此普及，主要原因是它給設計者提供了極為良好的彈性空間，從而設計出更為小巧，緊湊的低成本的產(chǎn)品。到今天為止，雙面板一般都有通過 回流焊 接上面（元件面），然后通過 波峰焊 來焊接下面（引腳面）。目前的一個趨勢傾向于雙面 回流焊 ，但是這個工藝制程仍存在一些問題。大板的底部元件可能會在第二次 回流焊 過程中掉落，或者底部焊接點的部分熔融而造成焊點的可靠性問題。 
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有幾種方法來實現(xiàn)雙面 回流焊 ：一種是用膠來粘住第一面元件，那當它被翻過來第二次進入 回流焊 時元件就會固定在位置上而不會掉落，這個方法很常用，但是需要額外的設備和操作步驟，也就增加了成本。第二種是應用不同熔點的 焊錫 合金，在做第一面是用較高熔點的合金而在做第二面時用低熔點的合金，這種方法的問題是低熔點合金選擇可能受到最終產(chǎn)品的工作溫度的限制，而高熔點的合金則勢必要提高 回流焊 的溫度，那就可能會對元件與 PCB 本身造成損傷。對于大多數(shù)元件，熔接點熔錫表面張力足夠抓住底部元件話形成高可靠性的焊點，元件重量與引腳面積之比是用來衡量是否能進行這種成功焊接一個標準，通常在設計時會使用30g/in2這個標準，第三種是在爐子低部吹冷風的方法，這樣可以維持 PCB 底部焊點溫度在第二次 回流焊 中低于熔點。但是潛在的問題是由于上下面溫差的產(chǎn)生，造成內(nèi)應力產(chǎn)生，需要用有效的手段和過程來消除應力，提高可靠性。 
以上這些制程問題都不是很簡單的。但是它們正在被成功解決之中。勿容置疑，在未來的幾年，雙面板會斷續(xù)在數(shù)量上和復雜性性上有很大發(fā)展。 

通孔 回流焊 有時也稱作分類元件 回流焊 ，正在逐漸興起。它可以去除 波峰焊 環(huán)節(jié)，而成為 PCB 混裝技術中的一個工藝環(huán)節(jié)。一個最大的好處就是可以在發(fā)揮 表面貼裝 制造工藝的優(yōu)點的同時使用通孔插件來得到較好的機械聯(lián)接強度。對于較大尺寸的 PCB 板的平整度不能夠使所有 表面貼裝 元器件的引腳都能和焊盤接觸，同時，就算引腳和焊盤都能接觸上，它所提供的機械強度也往往是不夠大的，很容易在產(chǎn)品的使用中脫開而成為故障點。 
盡管通孔 回流焊 可發(fā)取得償還好處，但是在實際應用中仍有幾個缺點， 錫膏 量大，這樣會增加因 助焊劑 的揮了冷卻而產(chǎn)生對機器污染的程度，需要一個有效的 助焊劑 殘留清除裝置。另外一點是許多連接器并 沒有設計成可以承受 回流焊 的溫度，早期基于直接紅外 加熱 的爐子已不能適用，這種爐子缺少有效的熱傳遞效率來處理一般 表面貼裝 元件與具有復雜幾何外觀的通孔連接器同在一塊 PCB 上的能力。只有大容量的具有高的熱傳遞的強制對流爐子，才有可能實現(xiàn)通孔 回流 ，并且也得到實踐證明，剩下的問題就是如何保證通孔中的 錫膏 與元件腳有一個適當?shù)?/span> 回流焊 溫度曲線。隨著工藝與元件的改進，通孔 回流焊 也會越來越多被應用。 

在傳統(tǒng)的電子組裝工藝中，對于安裝有過孔插裝元件(THD)印制板組件的焊接一般采用波峰焊接技術。但波峰焊接有許多不足之處：不適合高密度、細間距元件焊接；橋接、漏焊較多；需噴涂助焊劑；印制板受到較大熱沖擊翹曲變形。因此波峰焊接在許多方面不能適應電子組裝技術的發(fā)展。

為了適應表面組裝技術的發(fā)展，解決以上焊接難點的措施是采用通孔回流焊接技術(THR，Through-hole Reflow)，又稱為穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。該技術原理是在印制板完成貼片后，使用一種安裝有許多針管的特殊模板，調(diào)整模板位置使針管與插裝元件的過孔焊盤對齊，使用刮刀將模板上的錫膏漏印到焊盤上，然后安裝插裝元件，最后插裝元件與貼片元件同時通過回流焊完成焊接。

從中可以看出穿孔回流焊相對于傳統(tǒng)工藝的優(yōu)越性：首先是減少了工序，省去了波峰焊這道工序，節(jié)省了費用，同時也減少了所需的工作人員，在效率上也得到了提高；其次回流焊相對于波峰焊，產(chǎn)生橋接的可能性要小的多，這樣就提高了一次通過率。穿孔回流焊相對傳統(tǒng)工藝在經(jīng)濟性、先進性上都有很大優(yōu)勢。

通孔回流焊接技術起源于日本SONY公司，20世紀90年代初已開始應用，但它主要應用于SONY自己的產(chǎn)品上，如電視調(diào)諧器及CD Walkman。 我國在20世紀90年代中期從日本引進這種技術，當時國內(nèi)無錫無線電六廠、上海金陵無線電廠、成都8800廠、重慶測試儀器廠、深圳東莞調(diào)諧器廠等幾個調(diào)諧器生產(chǎn)廠應用了此技術，獲得了很好的收益，目前在CD、DVD激光機芯伺服板及DVD-ROM伺服板、筆記本電腦主板等領域都有了廣泛的應用。

(1)可靠性高，焊接質量好，不良比率DPPM可低于20.

(2)虛焊、橋接等焊接缺陷少，修板的工作量減少。

(3)PCB面干凈，外觀明顯比波峰焊好。

(4)簡化了工序。由于省去了點（或印刷）貼片膠工序、波峰焊工序、清洗工序，使操作和管理都簡單化。因同一產(chǎn)品中使用的材料和設備越少越容易管理。而且再流焊爐的操作比波峰焊機的操作簡便得多，無錫渣的問題，勞動強度低。

(5)降低成本，增加效益。采用此工藝后，免去了波峰焊設備和清洗設備、波峰焊和清洗廠房、波峰焊和清洗工作人員，以及大量的波峰焊材料和清洗劑材料。雖然免清洗焊膏的價格略高于非免清洗焊膏的價格，但總體來看可大大降低成本，增加效益。

通孔回流焊接生產(chǎn)工藝流程 :

生產(chǎn)工藝流程與SMT流程極其相似，即印刷焊膏一插入元件一回流焊接，無論對于單面混裝板還是雙面混裝板，流程相同。

錫膏印刷 工藝  :

焊膏的選擇 ,  通孔回流所用的焊膏黏度較低，流動性好，便于流入通孔內(nèi)。一般在SMT工藝以后進行通孔回流，若SMT采用的焊膏合金成分為63Sn37Pb，那么為了保證通孔回流時SMT元件不會再次熔化而掉落，焊膏中焊錫合金的成分可采用熔點稍低的46Sn46Pb8Bi(178℃)，焊料顆粒尺寸25μm以下＜10％，25～50μm＞89％，50μm以上＜1％。

由于電子產(chǎn)品越來越重視小型化、多功能，使電路板上的元件密度越來越高，許多單面和雙面板都以表面貼裝元器件為主。但是，由于連接強度、可靠性和適用性等因素，某些通孔元件仍無法片式化，特別是周邊連接器。在傳統(tǒng)SMT混裝工藝中，通孔插裝元件大多采用波峰焊、選擇性波峰焊、焊錫機器人、手工焊，這些傳統(tǒng)方法，尤其是波峰焊和手工焊接質量遠不如再流焊的質量；目前很多電子產(chǎn)品通孔元件的比例只占元件總數(shù)的10%-5%甚至更少，采用波峰焊、選擇性波峰焊、自動焊錫機器人、手工焊及壓接等方法的組裝費用遠遠超過該比例，單個焊點的費用很高。因此，通孔元件再流焊技術日漸流行，通孔插裝元件采用再流焊替代波峰焊（即純再流焊工藝）已成為當前SMT工藝技術發(fā)展動態(tài)之一。

出于對環(huán)保的考慮，鉛在21世紀將會被嚴格限用。雖然電子工業(yè)中用鉛較極小，不到全部用量1％，但也屬于禁用之列，在未來的幾年中將會被逐步淘汰。現(xiàn)在正在開發(fā)可靠而又經(jīng)濟的無鉛焊料。目前開發(fā)出多種替代品一般都具有比錫鉛合金高40C左右的熔點溫度，這就意味著 回流焊 必須在更高的溫度下進行。氮氣保護可以部分消附除因溫度提高而增加的氧化和對 PCB 本身的損傷。不過工業(yè)界大概必須經(jīng)這一個痛苦的學習期來解決所遇到的問題，工盡快應用該制程，時間已經(jīng)所省不多，現(xiàn)在所使用的許多爐子被設計成高不超出3000C的作業(yè)溫度，對于無鉛焊料或非共溶點 焊錫 （用于 BGA ，雙面板等）來講，則需要更高的爐子溫度，這些新的制程通常要求 回流 區(qū)中的溫度達到3500C～4000C，爐子的設計必須更改以滿足這樣的要求，機器中的熱敏感部件必須被修改，或者要采取措施防止熱量向這些部件傳遞。  

特殊的爐子已經(jīng)被開發(fā)出來處理貼裝有 SMT 元件的連續(xù)柔性板。與普通 回流 爐最大不同點是這種爐子需要特制的軌道來傳遞柔性板。當然，這種爐子也需要能處理連續(xù)板的問題。對于分離的 PCB 板來講，爐中的流量與前幾段工位的狀況無依賴關系，但是對于成卷連續(xù)的柔性板，柔性板在整條線上是連續(xù)的，線上任何一個特殊問題，停頓就意味著全線必須停頓，這樣就產(chǎn)生一個特殊問題，停頓在爐子中的部分會因過熱而損壞，因此，這樣的爐子必須具備應變隨機停頓的能力，繼續(xù)處理完該段柔性板，并在全線恢復連續(xù)運轉時回到正常工作狀態(tài)。 

市場對于縮小體積的需求，使CSP（如FLIP CHIP）得到較多應用，這樣元件貼裝后具有更小的占地面積和更高的信號傳遞速率。填充或灌膠被用來加強焊點結構使其能抵受住由于 硅片 與 PCB 材料的熱膨脹系數(shù)不一致而產(chǎn)生的應力，一般常會采用上滴或圍填法來把晶片用膠封起來。許多這樣的 封裝 膠都需要很長的固化時間，對于在線生產(chǎn)的爐子來講是不現(xiàn)實的，通常會使用成批處理的 烘爐 ，但是垂直 烘爐 已經(jīng)被證明可以成功地進行固化過程，并且其溫度曲線比普通 回流 爐更為簡單，垂直 烘爐 使用一個 PCB 傳輸系統(tǒng)來扮演緩沖區(qū)/堆積區(qū)的作用，這樣就延長了 PCB 板在一個小占地面積的 烘爐 中駐留的時間

市場對產(chǎn)品小型化的要求使倒焊片與DCA（倒裝芯片技術）的應用越發(fā)的廣泛。倒焊片技術是將芯片倒裝后用焊球將其與基板直接焊接，這樣可以提高信號傳輸速度及減少尺寸。

另一種是底部填充工藝，這是將填充材料灌注入芯片與基板之間的空隙中，這是因為芯片與基板材料之間膨脹系數(shù)不一致，而填充材料則能保護焊點不受這種應力的影響。還有是球狀封頂以及圍壩填充技術，這兩種技術是用覆蓋材料將已焊接的裸芯片加以封裝的工藝。

底部填充包封材料起初應用于提高早期氧化鋁(Al2O3)基材的倒裝芯片的可靠性。在芯片最外圍的焊點易疲勞而導致芯片功能失效。相對較小的硅片和基材間的熱膨脹差異是芯片在經(jīng)受熱循環(huán)時產(chǎn)生這種問題的根源。這樣，熱循環(huán)的溫度范圍及循環(huán)的次數(shù)就決定了芯片的使用壽命。在芯片和基板間填充可固化的包封材料，可以很好地把熱膨脹差異帶來的集中于焊點周圍的應力分散到整個芯片所覆蓋的范圍。

幾乎所有這幾種封裝材料都需要很長的固化時間，所以用在線式連續(xù)生產(chǎn)的固化爐是不實際的，平時大家經(jīng)常使用“批次烘爐”，但垂直烘爐的技術也趨于完善，尤其在加熱曲線比回流爐簡單時，垂直烘爐完全能夠勝任。垂直烘爐使用一個垂直升降的傳送系統(tǒng)作為“緩沖與累加器”，每一塊PCB都必須通過這一道工序循環(huán)。這樣的結果就是得到了足夠長的固化時間，而同時減少了占地面積。

以上我們介紹了圍繞著設備改進、 回流焊 裝備的發(fā)展沿革。實事上 回流焊 工藝的發(fā)展收到以下兩方面的推動： 
1． 電子產(chǎn)品向短、小、輕、薄化發(fā)展。組裝高密度化，SMC/SMD微細間距化，SMC/SMD品種規(guī)格系列化，特別是異型元件與機電元件日益增多，這諸多的新發(fā)展迫使作為 SMT 中的重要工藝 回流焊 工藝亦面臨著挑戰(zhàn)，需要不斷地發(fā)展和完善以提高焊接質量和成品率。 

2． 人類文明發(fā)展到今天，控制三廢（廢氣、廢料、廢水）保護環(huán)境已成為共識。傳統(tǒng)的錫膏中含有助焊劑，其焊接后的殘留物需要用氟里昂（CFC）及丙酮等溶劑來清洗，而這些溶劑都會對環(huán)境造成污染，為了避免污染相應出現(xiàn)了水清洗工藝和免清洗工藝還有新型焊錫膏。

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