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SMT回流焊工藝流程介紹
來(lái)源：SMT 時(shí)間：2020/08/03
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回流焊是將表面貼裝元件連接到印刷電路板（PCB）的最廣泛使用的方法。 該工藝的目的是通過(guò)首先預(yù)熱元件/ PCB /焊膏然后熔化焊料而不會(huì)由于過(guò)熱而損壞來(lái)形成可接受的焊點(diǎn)。
導(dǎo)致有效回流焊接過(guò)程的關(guān)鍵因素如下： -
1. 合適的機(jī)器
2. 可接受的回流曲線
3. PCB /元件占位面積設(shè)計(jì)
4. 使用精心設(shè)計(jì)的模板小心地印刷PCB
5. 表面貼裝元件的重復(fù)放置
6. 質(zhì)量好的PCB，元件和焊膏
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合適的機(jī)器
· 根據(jù)要加工的PCB組件的所需線速度和設(shè)計(jì)/材料，可提供各種類型的回流焊機(jī)。 選定的烤箱需要具有合適的尺寸來(lái)處理拾放設(shè)備的生產(chǎn)速率。
線速度可以如下計(jì)算： -
線速度（最小）= 每分鐘板數(shù)×每塊板的長(zhǎng)度
負(fù)載系數(shù)（板間距）
考慮過(guò)程的可重復(fù)性非常重要，因此'負(fù)載系數(shù)'通常由機(jī)床制造商指定，計(jì)算如下： -
為了能夠選擇正確尺寸的回流爐，處理速度（下面定義）必須大于計(jì)算出的最小線速度。
處理速度= 烘箱加熱長(zhǎng)度
處理停留時(shí)間
以下是計(jì)算以確定正確的烤箱尺寸的示例： -
SMT裝配商希望以每小時(shí)180個(gè)的速率生產(chǎn)8英寸的電路板。 焊膏制造商建議使用4分鐘，三步曲線。 我需要多長(zhǎng)時(shí)間在這個(gè)吞吐量下處理電路板？
每分鐘板數(shù)= 3（180 /小時(shí)）
每塊板的長(zhǎng)度= 8英寸
負(fù)載系數(shù)= 0.8（兩塊電路板之間有2英寸的空間）
處理停留時(shí)間= 4分鐘
計(jì)算線速度： （3板/分鐘）x（8英寸/板）
0.8
線速度= 30英寸/分鐘
因此，回流焊爐必須具有至少每分鐘30英寸的處理速度。
用過(guò)程速度方程確定烤箱加熱長(zhǎng)度：
30英寸/分鐘= 烘箱加熱長(zhǎng)度
4分鐘
烤箱加熱長(zhǎng)度= 120英寸（10英尺）
請(qǐng)注意，烤箱的總長(zhǎng)度將超過(guò)10英尺，包括冷卻部分和傳送帶裝載部分。 計(jì)算是用于加熱長(zhǎng)度 - 不是整體烤箱長(zhǎng)度。
PCB組件的設(shè)計(jì)將影響機(jī)器的選擇以及規(guī)范中添加的選項(xiàng)。 通常可用的機(jī)器選項(xiàng)如下： -
1.輸送機(jī)類型 - 可以選擇帶有網(wǎng)狀輸送機(jī)的機(jī)器，但通常指定邊緣輸送機(jī)以使烘箱能夠在線工作并且能夠處理雙面組件。 除邊緣輸送機(jī)外，通常還包括一個(gè)中心板支撐，以在回流焊過(guò)程中阻止PCB下垂 - 見(jiàn)下文。 當(dāng)使用邊緣輸送機(jī)系統(tǒng)處理雙面組件時(shí)，必須注意不要干擾底面上的組件。
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2.對(duì)流風(fēng)扇速度的閉環(huán)控制 - 有些表面貼裝封裝如SOD323（見(jiàn)插件），其接觸面積與質(zhì)量比較小，在回流過(guò)程中易受干擾。 傳統(tǒng)風(fēng)扇的閉環(huán)速度控制是使用此類部件的組件的推薦選項(xiàng)。
3.傳送帶和中心板支撐寬度的自動(dòng)控制 - 有些機(jī)器可以手動(dòng)調(diào)整寬度，但如果有多種不同的組件需要使用不同的PCB寬度進(jìn)行處理，則建議使用此選項(xiàng)以保持一致的過(guò)程。
· 可接受的回流曲線
· 為了創(chuàng)建可接受的回流曲線，每個(gè)組件都需要單獨(dú)考慮，因?yàn)橛性S多不同的方面會(huì)影響回流爐的編程。 諸如以下因素：
1. 錫膏的類型
2. PCB材料
3. PCB厚度
4. 層數(shù)
5. PCB內(nèi)的銅量
6.表面安裝組件的數(shù)量
7. 表面安裝組件的類型
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為了創(chuàng)建回流曲線，將熱電偶連接到多個(gè)位置的樣品組件（通常使用高溫焊料）以測(cè)量PCB上的溫度范圍。建議至少有一個(gè)熱電偶位于印刷電路板邊緣的焊盤(pán)上，一個(gè)熱電偶位于印刷電路板中間的焊盤(pán)上。 理想情況下，應(yīng)使用更多的熱電偶來(lái)測(cè)量PCB上的全部溫度范圍 - 稱為“Delta T”。
在典型的回流焊接過(guò)程中，通常有四個(gè)階段 - 預(yù)熱，浸泡，回流和冷卻。 主要目標(biāo)是將足夠的熱量傳遞到組件中，以熔化焊料并形成焊點(diǎn)而不會(huì)對(duì)元件或PCB造成任何損壞。
預(yù)熱 - 在此階段，組件，PCB和焊料全部加熱到指定的浸泡或保溫溫度，注意不要過(guò)快加熱（通常不超過(guò)2oC/秒 - 檢查焊膏數(shù)據(jù)表）。 加熱過(guò)快可能導(dǎo)致組件缺陷，如組件開(kāi)裂和焊膏飛濺，從而在回流期間導(dǎo)致焊球。
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浸泡 - 此階段的目的是確保所有組件在進(jìn)入回流階段之前達(dá)到所需溫度。 取決于組件的“質(zhì)量差異”和組件類型，浸泡通常持續(xù)60到120秒。 浸泡階段傳熱效率越高，需要的時(shí)間就越少。
回流焊 - 這是回流爐內(nèi)的溫度升高到錫膏熔點(diǎn)以上導(dǎo)致其形成液體的階段。 焊料保持在其熔點(diǎn)以上（液相線以上的時(shí)間）的時(shí)間對(duì)于確保元件和PCB之間發(fā)生正確的“潤(rùn)濕”很重要。 時(shí)間通常為30到60秒，不應(yīng)超過(guò)以避免形成脆性焊點(diǎn)。 在回流階段控制峰值溫度非常重要，因?yàn)橐恍┙M件在暴露于過(guò)熱的情況下可能會(huì)失效。
在回流焊過(guò)程中使用氮?dú)鈶?yīng)考慮到由于含有強(qiáng)通量焊膏的趨勢(shì)。 這個(gè)問(wèn)題實(shí)際上不是在氮?dú)庵谢亓鞯哪芰Γ窃跊](méi)有氧氣的情況下回流的能力。 在氧氣存在下加熱焊料會(huì)產(chǎn)生氧化物，這通常是不可焊接的表面。
冷卻 - 這只是組件冷卻的階段，但重要的是不要過(guò)快冷卻組件 - 通常推薦的冷卻速率不應(yīng)超過(guò)3oC/秒。
· PCB /元件占位面積設(shè)計(jì)
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PCB設(shè)計(jì)的許多方面都會(huì)影響組件的回流性能。 一個(gè)例子是連接到組件占用面積的軌道大小 - 如果連接到組件占用面積一側(cè)的軌道大于另一側(cè)，則可能導(dǎo)致熱量不平衡，導(dǎo)致該部件“墓碑”，如下所示： -
另一個(gè)例子是“銅平衡” - 許多PCB設(shè)計(jì)使用大面積銅區(qū)，如果將PCB放入面板以輔助制造過(guò)程，則會(huì)導(dǎo)致銅不平衡。 這可能會(huì)導(dǎo)致面板在回流期間發(fā)生翹曲，因此推薦的解決方案是在面板的廢棄區(qū)域添加“銅平衡”，如下所示： -
有關(guān)其他注意事項(xiàng)，請(qǐng)參閱“制造設(shè)計(jì)” 。
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使用精心設(shè)計(jì)的模板小心地印刷PCB
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表面貼裝組裝中較早的工藝步驟對(duì)有效的回流焊接工藝至關(guān)重要。 錫膏印刷工藝是確保錫膏一致沉積在PCB上的關(guān)鍵。 在這個(gè)階段的任何錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致不希望的結(jié)果，因此需要對(duì)此過(guò)程進(jìn)行完整的控制以及有效的模板設(shè)計(jì) 。
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表面貼裝元件的重復(fù)放置
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組件放置變化 |
表面安裝元件的放置必須是可重復(fù)的，因此需要一臺(tái)可靠，維護(hù)良好的拾放機(jī)器。 如果組件包沒(méi)有以正確的方式教授，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)不能以相同的方式看到每個(gè)部件，因此會(huì)觀察到位置的變化。 這將導(dǎo)致回流焊接過(guò)程后的結(jié)果不一致。
所有組件貼片機(jī)將具有指定的“貼裝精度”，例如： -
35um（QFPs）至60um（芯片）@ 3 sigma
選擇正確的噴嘴以便放置元件類型也很重要 - 下面可以看到一系列不同的元件放置噴嘴： -
· 質(zhì)量好的PCB，元件和焊膏
· 過(guò)程中使用的所有項(xiàng)目的質(zhì)量必須很高，因?yàn)槿魏钨|(zhì)量差的東西都會(huì)導(dǎo)致不良結(jié)果。 根據(jù)PCB的制造工藝及其存儲(chǔ)方式，PCB的表面處理可能導(dǎo)致回流焊接過(guò)程中的可焊性差。 下面是一個(gè)例子，當(dāng)PCB上的表面光潔度很差時(shí)可以看到導(dǎo)致被稱為“黑色襯墊”的缺陷：
| 高品質(zhì)的PCB表面處理 | TARNISHED PCB |
以類似的方式，表面安裝元件引線的質(zhì)量可能很差，這取決于制造工藝和存儲(chǔ)方法。
儲(chǔ)存和處理會(huì)嚴(yán)重影響焊膏的質(zhì)量。 如果使用質(zhì)量差的焊膏，結(jié)果可能如下所示： -
結(jié)論
深圳市銘華航電SMT貼片加工：確實(shí)存在每種組件的理想回流焊曲線。 回流焊接過(guò)程可能需要耗費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，但對(duì)于確保所有組件都完全焊接而不受損壞至關(guān)重要。 由于可接受的溫度范圍降低到錫鉛組件，因此在對(duì)無(wú)鉛組件進(jìn)行分析時(shí)更為重要。 使用精心設(shè)計(jì)的配置文件將產(chǎn)生一個(gè)可重復(fù)的過(guò)程，持續(xù)提供所需的結(jié)果 - 值得花費(fèi)額外的時(shí)間和精力。
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