无铅波峰焊接工艺
介绍无铅波峰焊工艺的特点，并从波峰焊接工艺流程分别介绍了无铅波峰焊设备的各个子系统。从无铅焊料的润湿性、易氧化性、金属间化合物的形成特点等方面分析了无铅焊接相关于锡铅焊接的工艺特点，提出了无铅焊接过程中应注意的问题及解决的方法。
从无铅焊接工艺特点分析，整个波峰焊接过程是一个统一的系统，任何一个参数的改变都可能阻碍焊接接头（焊点）的性能。通过分析需要对波峰焊接过程中的参数进行优化组合，得到优良的焊接接头。
综观整个波峰焊工艺过程，包括助焊剂涂敷系统、预热系统、波峰焊接系统、冷却系统和轨道传输系统。每个系统对整个焊接工艺来说差不多上专门重要的，直截了当阻碍到PCB焊接的质量。
在得到一个良好的波峰焊焊接质量来说，还需要有最重要的三点：被焊件的可焊性、焊盘的设计、焊点的排列。这三个条件是最差不多的焊接条件。
下面我们就波峰焊的各个系统进行逐个的分析：
一：助焊剂涂敷系统
无铅波峰焊助焊剂采纳的涂敷方法要紧有两种：发泡和喷雾。在此我们要紧介绍一下喷雾，喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法，它能够精确地操纵助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置，将助焊剂雾化后喷到PCB 上，预热后进行波峰焊。阻碍助焊剂喷量的参数有四个：基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的操纵可使喷射的层厚操纵在1-10微米之间。
关于无铅波峰焊来说，由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差，为了保证良好的焊接质量，对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求平均涂敷，而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时，就会使PCB 焊后残留物过多，阻碍外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火，阻碍发热管的使用寿命，当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不平均时，就可能造成漏焊、虚焊或连焊。
二：预热系统
在基板涂敷助焊剂之后，第一是蒸发助焊剂中余外的溶剂，增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。假如粘性太低，助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出，造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性，加快焊接过程。在预热时期，基板和元器件被加热到100-105℃，使基板和熔融接触时降低了热冲击，减少基板翘曲的可能。
在通过波峰焊接之前预热，有以下几个理由：
1.提升了焊接表面的温度，因此从波峰上要求较少的温带能量，如此有助于助
焊剂表面的反应和更快速的焊接。
2.预热也减少波峰对元器件的热冲击，当元器件暴露在突然的温度梯度下时可
能被削弱或变成不能运行。
3.预热加快挥发性物质从PCB上的蒸发速度。这些挥发性物质要紧来自于助焊
剂，但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在波峰上的显现可能引起焊锡飞溅和PCB上的锡球。
操纵预热温度梯度、预热温度和预热时刻关于达到良好的焊接质量是关键的。
保证助焊剂在适当的时刻正确地激发和保持，直到PCB离开波峰。预热必须将PCB带到足够高的温度，以提供正在使用的助焊剂的活性化。多数助焊剂供应商会举荐预热温度参考值。
关于任何助焊剂，不足的预热时刻和温度将造成较多的焊后残留物，或许活性不足，造成润湿性差。预热低也可能导致焊接时有气体放出造成焊料球，当在波峰前没有提供足够的预热来蒸发水分时，液体溶剂到达波峰时容易造成焊锡飞溅。当预热温度过高或预热时刻过长，导致助焊剂有可能在到达波峰之前就差不多作用。助焊剂在波峰上的要紧作用是降低焊锡的表面张力，提高润湿性。假如助焊剂的活性成分过早的挥发，则可能造成桥连或冰柱。最佳的预热温度是在波峰上留下足够的助焊剂，以关心在PCB退出波峰时焊锡从金属表面的剥落。
波峰焊预热温度的高低与时刻的长短是由所生产的板材来设置的。一样单面板所需温度在70-90℃；双面板所需温度在100-120之间。时长1-3分钟。
目前波峰焊机差不多上采纳热辐射方式进行预热，最常用的波峰焊预热方法有强制热风对流、电热板对流、电热棒加热及红外线加热等。
三：波峰焊接系统
波峰焊的焊接机理是将熔融的液态焊料，借助动力泵的作用，在焊料槽液面形成特定形状的焊料波，插装了元器件的PCB置于传送带上，通过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。
焊料波的表面被一层平均的氧化皮覆盖，它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态，在波峰焊接过程中，PCB接触到焊料波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的焊料波跟着推向前进，这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动。
当PCB进入波峰面前端时，基板与引脚被加热，并在未离开波峰面之前，整个PCB浸在焊料中，即被焊料桥联，但在离开波峰尾端的瞬时，少量的焊料由于润湿力的作用，粘附在焊盘上，并由于表面张力的缘故，会显现以引线为中心收缩至最小状态，现在焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满、圆整的焊点，离开波峰尾部的余外焊料，由于地球引力的缘故，回落到锡炉中。
1.锡炉温度
焊接温度并不等于锡炉温度，在线测试表面，一样焊接温度要比锡炉温度低10℃左右实验研究说明，关于一样的无铅焊料合金，最适当的锡炉温度为271℃。现在，Sn/Ag、Sn/Cu、Sn/Ag/Cu合金一样存在最小的润湿时刻和最大润湿力。当采纳不同的助焊剂时，无铅焊料润湿性能最佳的锡炉温度有所不同，但差别不大。
波峰焊锡炉的温度对焊接质量阻碍专门大。温度若偏低，焊锡波峰的流淌性就变差，表面张力大，易造成虚焊和拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所应具有的优越性；若温度偏高，有可能造成元器件受高温而损坏，同时温度偏高亦会加速无铅焊料的表面氧化。
2. 波峰高度
波峰高度的升高和降低直截了当阻碍到波峰的平稳程度及波峰表面焊锡的流
淌性。适当的波峰高度能够保证PCB有良好的压锡深度，使焊点能充分与焊锡接触。平稳的波峰可使整块PCB在焊接时刻内得到平均的焊接。当波峰偏高时，说明泵内液态焊料的流速增大。易导致波峰不稳固，造成PCB漫锡，损坏PCB上的电子元器件，但关于波峰上PCB的压力增大，这有利于焊缝的填充，只是容易引起拉尖、桥连等焊接缺陷。同时还会加速造成焊锡表面氧化。波峰偏低时，泵内液态焊料流体流速低并为层流态，因而波峰跳动小，平稳。焊锡的流淌性变差了，容易产生吃锡量不够，焊点不饱满等缺陷。波峰高度通常操纵在PCB板厚度的1/2-2/3，其焊点的外观和可靠性达到最好。
3. 浸锡时刻
被焊表面浸入和退出熔化焊料波峰的速度，对润湿质量、焊点的平均和厚度阻碍专门大。焊料被吸取到PCB焊盘通孔内，赶忙产生热交换，当印制板离开波峰时，放出潜热，焊料由液相变为固相。当锡炉温度在250℃-260℃左右，焊接温度在245℃左右，焊接时刻应在3-5秒左右。也确实是说PCB某一元件引脚与波峰的接触时刻为3-5秒，但由于室内温度的变化、助焊剂的性能和焊料的温度不同，接触时刻有所不同。
四：冷却系统
在无铅焊接工艺过程中，通孔基板波峰焊接经常常会发生剥离缺陷，产生的缘故在于冷却过程中，焊料合金的冷却速率与PCB的冷却速率不同所致。
焊后的冷却速度要紧从三方面阻碍钎焊焊点的可靠性，分别是：
1.阻碍焊点的晶粒度。
2.阻碍界面金属化合物的形状和厚度。
3.阻碍低熔点共晶的偏析。
4.1 冷却速度对焊点晶粒度的阻碍
在低于合金熔点时，由于液相的自由能高于固相晶体的自由能，液相向固相的转变相伴着能量的降低，结晶才可能发生。液体金属的冷却速度愈大；结晶的过冷度愈大；自由能差愈大，结晶倾向就愈大。
晶粒大小对合金的性能有专门大的阻碍，一样情形下，晶粒愈细小，金属的强度愈高、塑性和韧性也愈好。
4.2 冷却速度对界面金属间化合物厚度的阻碍
波峰焊接过程中，由于焊料与母材之间存在溶解、扩散和化学反应等相互作用，使得焊点的成分和组织与焊料原始成分和组织差别专门大。焊点差不多上由三个区域组成：母材上靠近界面的扩散区、焊缝界面区和焊缝中心区。
A：扩散区是焊料合金元素向母材扩散形成的组织。
B：焊缝中心区由于母材的溶解、焊料合金元素的扩散以及结晶时的偏析，组织也与原始焊料有所不同。
C：界面结合区是母材边界与焊缝中心区的过渡层，界面区形成的固溶体或金属间化合物建立了焊缝与母材表面之间的结合，因此，界面区组织对焊点的性能阻碍专门大。
4.3 冷却速度对低熔点共晶偏析的阻碍
在实际焊接冷却过程中，由于无铅焊料成分的不同，焊点在冷却过程中合金内部专门是固相内部的原子扩散不平均，会使先结晶与后结晶相的溶质含量不同，形成枝晶偏析。因此，结晶过程中都会发生不同程度的偏析。
焊点结晶过程中由于化学成分不平均、枝晶偏析的存在，容易导致焊接缺陷
的产生，另外由于低熔点共晶的存在，冷却过程中焊点内部产生内应力，容易导致焊接裂纹的产生。严峻阻碍焊点的机械性能和抗腐蚀性能。为了减少焊接缺陷的产生，提高焊点的可靠性，可从两方面抑制合金偏析：
A：使用固液共存领域幅度小的合金焊料，减少偏析。
B：提高冷却速度，使焊料合金来不及产生偏析就差不多凝固。
五：轨道传输系统
传输带是一条安放在滚轴上的金属传送带，它支撑PCB移动着通过波峰焊接区域。在该类传输带上，PCB组件通过金属机械手予以支撑，托架能够进行调整，以满足不同尺寸类型的PCB需求。波峰焊接设备的传输带操纵着PCB通过每个工艺处理过程的速度和位置。为此，传输带必须运行平稳，并坚持一个恒定的速度。传输带的速度和角度能够进行操纵，通过倾角的调剂，能够操纵PCB与波峰面的焊接时刻，适当的倾角，有助于液态焊料与PCB更快的脱离，使之返回锡炉内，当倾角太小时，容易显现桥连等焊接缺陷，而倾角过大，容易产生虚焊。轨道倾角应操纵在4-7度之间，焊接成效最好。
轨道传输速度在波峰焊接过程中是一个专门重要的参数，因为它的改变将阻碍整个焊接温度曲线。当其他参数不变时，随着轨道传输速度的改变，PCB上助焊剂的喷雾量、预热温度、浸锡时刻、冷却速度都将改变。选择适当的传输速度对焊接质量的阻碍是专门重要的，当传输速度太快时，PCB上助焊剂的涂敷量不足，以及预热温度不够，在焊接过程中容易产生润湿不良，导致上锡量不足、漏焊、拉尖等焊接缺陷。当传输速度太慢时，预热时刻太长，导致助焊剂过度挥发，同样导致上锡不足、漏焊，而且浸锡时刻过长，容易导致桥连，甚至导致电子元器件的损坏。一样轨道传输速度的范畴在1.1-1.5m/min。
六：总结
无铅波峰焊接是一个系统工程，除上述缘故将直截了当阻碍焊接品质外，还有确实是应该注意线路板的材质、线路板与元器件的镀层、焊盘设计、焊点排列及线路板和元器件的可焊性也将阻碍焊接质量。
无铅和有铅工艺技术特点对比表： 类别无铅工艺特点 有多种焊料合金可供选择，目前逐步同意为 Sn96.5Ag3Cu0.5(SAC305)；最好回流焊接和波峰焊接无论是何种焊接方式，焊料合金一焊料合金成分都选择同一款焊料合金。但是考虑到成本，许多厂家波直采用Sn63Pb37,不会对生产现峰焊接会选择Sn99.3Cu0.7焊料。对生产现场焊料合 金的使用造成混乱 焊料合金使用混乱，目前有人提倡使用Cu的质量分数 焊料合金单一混乱 焊料合 波峰焊接用的锡条和手工焊接用的锡线，成本提高2.7 xx焊料成本 倍。回流焊接用的锡膏成本提高约1.5倍 焊料合金熔点 温度 焊料可焊性 焊点特点 焊料/焊端兼容 焊端中不能含铅性无论是波峰焊/回流焊/手工焊接，能耗比有铅焊接多 能耗焊接能耗 10%~15%
设备需 回流焊求手工焊接炉体长 更换烙铁头度曲线调整的灵活性 不需要更换需要添加新的波峰焊机不需要(提升产能例外)能耗较低焊端中可以含铅差 焊点脆，不适合手持和振动产品好焊点韧性好温度高217℃ 温度低183℃焊料成本低在1%~2%的合金，但是市场上还没有此类产品场焊料合金的使用造成混乱有铅工艺特点设备温区数量要多，以增加调整回流温度曲线灵活性。也可以采用多温区的设备，增强温印刷/贴片机 水清洗工艺不需要更换，但是印刷/贴片精度要求更高 不建议使用不需要更换 可以使用工艺窗口小，温度曲线调整较难。焊点空洞难以消除。工艺窗口大，温度曲线调整较易。 回流焊接 焊点xx不好 焊接工 焊点xx较好，锡槽合金杂质含量艺 波峰焊接 频繁度加大，有可能生产现场需要检测仪器 检测仪器手工焊接烙铁头损耗加快 可以沿用有铅时用的板材，最好采用高Tg板材。采用
回流焊机原理以及工艺 1.什么是回流焊 回流焊是英文Reflow是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。回流焊是将元器件焊接到PCB板材上，回流焊是对表面帖装器件的。回流焊是靠热气流对焊点的作用,胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接；之所以叫"回流焊"是因为气体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。 回流焊机原理分为几个描述： （回流焊温度曲线图） A.当PCB进入升温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离。 B.PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件。 C.当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、漫流或回流混合形成焊锡接点。 D.PCB进入冷却区，使焊点凝固此；时完成了回流焊。 2.回流焊机流程介绍 回流焊加工的为表面贴装的板，其流程比较复杂，可分为两种：单面贴装、双面贴装。 A，单面贴装：预涂锡膏→贴片（分为手工贴装和机器自动贴装）→回流焊→
检查及电测试。 B，双面贴装：A面预涂锡膏→贴片（分为手工贴装和机器自动贴装）→回流焊→B面预涂锡膏→贴片（分为手工贴装和机器自动贴装）→回流焊→检查及电测试。 回流焊的最简单的流程是"丝印焊膏--贴片--回流焊，其核心是丝印的准确，对贴片是由机器的PPM来定良率，回流焊是要控制温度上升和最高温度及下降温度曲线。" 回流焊机工艺要求 回流焊技术在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。这种设备的内部有一个加热电路，将氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。 1.要设置合理的再流焊温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。 2.要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。 3.焊接过程中严防传送带震动。 4.必须对首块印制板的焊接效果进行检查。 5.焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。 影响工艺的因素: 1.通常PLCC、QFP与一个分立片状元件相比热容量要大，焊接大面积元件就比小元件更困难些。 2.在回流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行回流焊的同时，也成为一个散热系统，此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同，边缘一般温度偏低，炉内除各温区温度要求不同外，同一载面的温度也差异。 3.产品装载量不同的影响。回流焊的温度曲线的调整要考虑在空载，负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。负载因子定义为： LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度，S=组装基板的间隔。回流焊工艺要得到重复性好的结果，负载因子愈大愈困难。通常回流焊炉的最大负载因子的范围为0.5~0.9。这要根据产品情况（元件焊接密度、不同基板）和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性，实践经验很重要的。 3.回流焊机技术有那些优势？ （1）再流焊技术进行焊接时，不需要将印刷电路板浸入熔融的焊料中，而是采用局部加热的方式完成焊接任务的；因而被焊接的元器件受到热冲击小，不会因过热造成元器件的损坏。 （2）由于在焊接技术仅需要在焊接部位施放焊料，并局部加热完成焊接，因而避免了桥接等焊接缺陷。 （3）再流焊技术中，焊料只是一次性使用，不存在再次利用的情况，因而焊料很纯净，没有杂质，保证了焊点的质量。 4.回流焊机的注意事项 1.为确保人身安全，操作人员必须把厂牌及挂饰摘下，袖子不能过于松垮。
通孔回流焊接的作用 一.什么叫通孔回流焊接技 在传统的电子组装工艺中，对于安装有过孔插装元件采用波峰焊接技术。但波峰焊接有许多不足之处：不适合高密度、细间距元件焊接；桥接、漏焊较多；需喷涂助焊剂； PCB板受到较大热冲击翘曲变形。因此波峰焊接在许多方面不能适应高精密度电子组装技术的发展。为了适应这种高精密度表面组装技术的发展，解决以上焊接难点的措施是采用通孔回流焊接技(THRThrough-holeReflow)，又称为穿孔回流焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。该技术原理是在PCB板完成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊钢网模板，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对齐，使用刮刀将模板上的锡膏漏印到焊盘上，然后安装插装元件，最后插装元件与贴片元件同时通过回流焊完成焊接。从中可以看出穿孔回流焊相对于传统工艺的优越性：首先是减少了工序，省去了波峰焊这道工序，节省了人工费用，在效率上也得到了提高；其次回流焊相对于波峰焊，产生桥接的可能性要小的多，这样就提高了一次通过率。穿孔回流焊相对传统工艺在生产效率、先进性上都有很大优势。通孔回流焊接技术起源于日本SONY公司，20世纪90年代初已开始应用，但它主要应用于SONY自己的产品上，如电视调谐器及CDWalkman。 通孔回流焊有时也称作分类元件回流焊，正在逐渐兴起。它可以去除波峰焊环节，而成为PCB混装技术中的一个工艺环节。通孔回流焊最大的好处就是可以在发挥表面贴装制造工艺的优点的同时使用通孔插件来得到较好的机械联接强度。对于较大尺寸的PCB板的平整度不能够使所有表面贴装元器件的引脚都能和焊盘接触，同时，就算引脚和焊盘都能接触上，它所提供的机械强度也往往是不够大的，很容易在产品的使用中脱开而成为故障点。尽管通孔回流焊可发取得偿还好处，但是在实际应用中通孔回流焊仍有几个缺点，锡膏量大，这样会增加因助焊剂的挥了冷却而产生对机器污染的程度，需要一个有效的助焊剂残留清除装置。通孔回流焊另外一点是许多连接器并没有设计成可以承受通孔回流焊的温度，早期通孔回流焊基于直接红外加热的回流焊炉子已不能适用，这种回流焊炉子缺少有效的热传递效率来处理一般表面贴装元件与具有复杂几何外观的通孔连接器同在一块PCB上的能力。只有大容量的具有高的热传递的强制对流通孔回流焊炉子，才有可能实现通孔回流，并且也得到实践证明，剩下的问题就是如何保证通孔中的锡膏与元件脚有一个适当的回流焊温度曲线。随着工艺与元件的改进，通孔回流焊也会越来越多被应用。影响回流焊工艺的因素很多，也很复杂，需要工艺人员在生产中不断研究探讨，将从多个方面来进行探讨。 二．通孔回流焊接工艺的特点 1. 通孔回流焊与波峰焊相比的优点 (1)通孔回流焊焊接质量好，不良比率PPM(百万分率的缺陷率)可低于20。 (2)虚焊、连锡等缺陷少，返修率极低。 (3)PCB布局的设计无须像波峰焊工艺那样特别考虑。 (4)工艺流程简单，设备操作简单。 (5)通孔回流焊设备占地面积少，因其印刷机及回流炉都较小，故只需较小的面积。 (6)无锡渣问题。 (7)机器为全封闭式，干净，生产车间里无异味。 (8)通孔回流焊设备管理及保养简单。 (9)印刷工艺中采用了印刷模板，各焊接点及印刷的焊膏量可根据需要调节。
一、锡膏丝印工艺要求 1、解冻、搅拌 首先从冷藏库中取出锡膏解冻至少4小时，然后进行搅拌，搅拌时间为机械2分钟，人手3分钟，搅拌是为了使存放于库中的锡膏产生物理分离或因使用回收造成金属含量偏高使之还原，目前无铅锡膏Sn/Ag3.0/Cu0.5代替合金，比重为7.3,Sn63/Pb37合金比重为8.5因此无铅锡膏搅拌分离时间可以比含铅锡膏短。 2、模板 不锈钢激光开口,厚度80-150目(0.1-0.25mm)、铜及电铸Ni模析均可使用。 3、刮刀 硬质橡胶(聚胺甲酸酯刮刀)及不锈钢金属刮刀。 4、刮刀速度\角度 每秒2cm-12cm。（视PCB元器件大小和密度确定）；角度:35-65℃。 5、刮刀压力（图一） 1.0-2Kg/cm2 。 6、回流方式 适用于压缩空气、红外线以及气相回流等各种回流设备。
7、工艺要求 锡膏丝印工艺包括4个主要工序，分别为对位、充填、整平和释放。要把整个工作做好，在基板上有一定的要求。基板需够平，焊盘间尺寸准确和稳定，焊盘的设计应该配合丝印钢网，并有良好的基准点设计来协助自动定位对中，此外基板上的标签油印不能影响丝印部分，基板的设计必需方便丝印机的自动上下板，外型和厚度不能影响丝印时所需要的平整度等。 8、回流焊接工艺 回流焊接工艺是目前最常用的焊接技术，回流焊接工艺的关键在于调较设置温度曲线。温度曲线必需配合所采用的不同厂家的锡膏产品要求。 二、回流焊温度曲线 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、焊接的最高温度在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：（图二）
1．目的：确保波峰焊机在使用时各参数符合所生产产品的要求，保证工序能力得到有效的连续监视和控制。 2．范围：适用于有无铅波峰焊。 3．职责： 3.1生产技术部波峰焊技术员负责对波峰焊机的使用和操作及保养。 3.2生产技术部负责波峰焊机相关参数的检测、效验。 3.3品保部负责监控和纠正措施的发起，验证。 3.4技术部负责锡样检测。 4. 波峰焊相关工作参数设置和标准： 1.助焊剂参数设置根据规范设置如下： 现公司使用的助焊剂： 生产厂家助焊剂焊点面预热温度（℃） 一远GM—1000 减摩AGF-780DS-AA 80-120 Kester 979 110-130 注：如客户对产品焊点面预热温度有特殊要求，则根据客户书面批准的文件执行。 4.2锡条成分比例参数： 现公司使用的锡条： 类型生产厂家型号焊锡成分比 有铅一远SN63PB37 无铅减摩NP503 4.3正常情况下公司助焊剂的比重范围规定：（减摩AGF-780DS-AA 0.825±0.3 、一远GM-1000 0.795±0.3、Kester979 1.020±0.010）如果客户有特殊要求，则生产技术部工程师应依据客户要求具体的工艺注明，波峰焊技术员将按要求进行控制。 4.4以上焊点预热温度均指产品上的实际温度，波峰焊机预热温度设定值以当日获得合格波峰焊曲线时设定温度为准。 4.5所有波峰焊机的有铅产品锡炉温度控制在（245±5）℃测温温度曲线PCB板上元件的焊点温度的最低值为215℃；无铅产品锡炉温度控制在（255±5）℃，PCB板上元件的焊点温度的最低值为235℃。 4.6如客户或产品对温度曲线参数有单独规定和要求，应根据公司波峰焊机的实际性能与客户协商确定标准以满足客户和产品的要求（此项需生产技术部主管批准执行）。 4.7浸锡时间为：波峰1控制在0.3～1秒，波峰2控制在2～3秒； 4.8传送速度为：1.0～1.5米/分钟； 4.9夹送倾角5-8度。 4.10 助焊剂喷雾压力为2-3Psi; 4.11针阀压力为2-4Psi； 4.12除以上参数设置标准范围外，如果客户对其产品有特殊指定要求则由生产技术部工程师反映在具体作业指导书上依其规定执行。 5．波峰焊机面板显示工作参数控制： 5.1波峰焊操作工工作内容及要求： 5.1.1根据波峰焊接生产工艺给出的参数严格控制波峰焊机电脑参数设置。 5.1.2每天按时记录波峰焊机参数。 5.1.3每小时抽检10个样品，检查不良点数状况，并记录数据。
有铅工艺和无铅工艺的区别 趋势 首先我们来看看有铅和无铅的趋势，随着国际环保要求逐步提高，无铅工艺成为电子产业发展的一个必然过程。尽管无铅工艺已经推行这么多年，仍有部分企业使用有铅工艺，但无铅工艺完全代替有铅这是一个必然的结果。但是无铅工艺在使用方面有些地方也许还不如有铅工艺，所以我们以后要研究的是如何让无铅工艺更好地替代有铅工艺。让rosh环保更广泛的普及，达到既盈利又环保的双赢目标。 现状 当前国内许多大公司也没有完全采用无铅工艺而是采取有铅工艺技术来提高可 靠性，在机车行业中西门子和庞巴迪等国际知名公司也没有完全采用无铅工艺进行生产，而是尽量豁免。 当前有许多专业也认为无铅技术还有许多问题有待于进一步认识，如著名工艺专家李宁成博士也认为当前的无铅工艺技术的发展还没有有铅技术成熟，如先前的无铅焊接采用的最多的Sn3Ag0.5Cu焊料合金，最近发现由于Cu的含量稍低，焊点可靠性有些问题，有人建议将Cu的质量分数提高到1%~2%，但是现在时常上还没有这种焊料合金的产品。同时无铅焊接的电子产品的可靠性数据远远没有有铅焊接生产的电子产品丰富。 比较 有铅工艺技术有上百年的发展历史，经过一大批有铅工艺专家研究，具有交好的焊接可靠性和稳定性，拥有成熟的生产工艺技术，这主要取决于有铅焊料合金的特点。 有铅焊料合金熔点低，焊接温度低，对电子产品的热损坏少；有铅焊料合金润湿角小，可焊性好，产品焊点“假焊”的可能性小；焊料合金的韧性好，形成的焊点抗震动性能好于无铅焊点。
无铅焊接工艺从目前的研究结果中摸索有可替代合金的熔点温度都高于现有的 锡铅合金。例如从目前较可能被业界广泛接受的“锡——银——铜”合金看来，起熔点是217℃，这将在焊接工艺中造成工艺窗口的大大缩小。理论上工艺窗口的缩小为从锡铅焊料的37℃降到23℃。实际上，工艺窗口的缩小远比理论值大。因为在实际工作中我们的测温法喊有一定的不准确性，加上DFM的限制，以及要很好地照顾到焊点“外观”等，回流焊接工艺窗口其实只有约14℃。 图：有铅工艺窗口和无铅工艺窗口对比 不只是工艺窗口的缩小给工艺人员带来巨大的挑战，焊接温度的提高也使得焊接工艺更加困难。其中一项就是高温焊接过程中的氧化现象。我们都知道，氧化层会使焊接困难、润湿不良以及造成虚焊。氧化程度除了器件来料本身要有足够的控制外，拥护的库存条件和时间、加工前的处理(例如除湿烘烤)以及焊接中预热(或恒温)阶段所承受的热能(温度和时间)等都是决定因素。 由于无铅焊接工艺窗口比起含铅焊接工艺窗口有着显著的缩小，业界有些人认为氮气焊接环境的使用也许有必要。氮气焊接能够减少熔锡的表面张力，增加其湿润性。也能防止预热期间造成的氧化。但氮气非万能，它不能解决所有无铅带来的问题。尤其是不可能解决焊接工艺前已经造成的问题。 在目前的回流焊接设备中，使用强制热风对流原理的炉子设计是主流。热风对流技术在升温速度的可控性以及恒温能力方面较强。在加热效率和加热均匀性以重复性等方面较弱。这些弱点，在含铅技术中体现的并不严重，许多情况下还可以被接受。随着无铅技术工艺窗口的缩小和对重复性的更高要求，热风对流技术将受到挑战。
无铅波峰焊工艺和温度曲线介绍 无铅波峰焊工艺新特点 波峰焊机理很简单，也很好理解，但是要在生产中获得良好的焊点，就要严格控制各工艺参数，其中任何一个参数设置不当都会产生焊接不良。目前无铅钎料的使用，给波峰焊工艺与设备带来新的特点。 无铅波峰焊焊接的温度 波峰焊的焊接温度由于焊接锡面是喷流出来的所以要比锡炉温度低一些，在线测试表面，一般焊接温度要比锡炉温度低5℃左右，也就是250℃测量的润湿性能参数大致对应于255℃的锡炉温度。通过实验表明，一般的无铅钎料合金，最适当的锡炉温度为271℃。此时常用的无铅合金一般存在最小的润湿时间和最大的润湿力，如图所示。当采用不同的助焊剂时，无铅钎料润湿性能最佳锡炉温度有所不同，但是差别不大。波峰焊锡炉的温度对焊接质量影响很大。温度若偏低，焊锡波峰的流动性变差，表面张力大，易造成虚焊和拉尖等焊接缺陷，失去波峰焊接所应具有的优越性。若温度偏高，有可能造成元件损伤，增强钎料氧化。 无铅波峰焊锡炉一般预热的温度都是80-120度的范围，要是有过炉治具的话就要温度可以打到180度以下，预热段的温度要从低到高的设置，相邻的预热区温度相差最好在10度左右！ 无铅波峰焊温度曲线要求： 1、无铅波峰焊每个底部加热器的温度设定 2、无铅波峰焊的链条速度 3、热电偶的粘贴位置 4、锡缸焊料的温度设定 5、温度曲线的测试者 6、测试温度曲线的无铅波峰焊设备编号 7、假如有使用无铅波峰焊治具，应在曲线的备注栏注明 无铅波峰焊工艺温度曲线参数标准 项目单位 PCB主面预热温度最高升温斜率°C / sec4 PCB主面预热温度范围°C90-110 PCB俯面最高预热温度°C135 PCB俯面预热温度最高降温斜率°C / sec6 最大焊接时间(波峰1+波峰2)Sec.6 °C250-260 锡缸焊料的温度范围
在讲回流焊之前我们首先大概的了解一下回流焊的。、 无铅回流焊工艺是当前表面贴装技术中最重要的焊接工艺，它已经在包括手机，电脑，汽车电子，控制电路，通讯，LED 照明等许多行业得到大规模的应用。越来越多的电子元器件从通孔转换为表面贴装，而回流焊在相当的范围内取代波峰焊已经是焊接行业的明显趋势。 下面我们我们深入了解回流焊。 本课将由分成五部分进行讲解 1. 2. 3. 4. 5. 首先我们先了解一下关于涉及回流焊的一些专业术语 1.Smt 2.smd 3.smc 4.pcb （单板/双板/多层板/柔性板） Smt 装置生产线 整条流水线，一般有钢网锡膏印刷机，贴片机和回流焊等三部分组成， 锡膏印刷机起到锡膏供给的作用。 印刷机中用到的钢网现在一般由激光雕刻完成，这种工艺比较准确。现在又有专门生产钢网的厂家，价格一般一般比较高利润比较丰厚。500*500以下的基本在290`~350左右，500*500以上的大型钢网价格在450~600之间不等。 贴片机完成元件的搭载贴片作用 贴片机，顾名思义为贴装电器元件的机器，原件送料器，基板PCB 是固定的，贴片头（安装多个真空吸料嘴）在送料器与基板之间来回移动，将原件从吸料口取出，经过对原件位置及方向的调整，然后贴放于基板上。由于贴片头是安装于架台的X/Y 坐标横梁上。实现激光或者摄像头定位。对于贴片机机就不做过多说明。 接下来就看到了回流焊 点胶机：又称滴液机，主要用于定量分配滴涂贴片胶或作为CSP 底部填充工艺，有时也用来分配滴涂焊膏。是专门对流体进行控制，并将流体点滴、涂覆于产品表面或产品内部的自动化机器。点胶机主要用于产品工艺中的胶水、油漆以及其他液体精确点、注、涂、点滴到每个产品精确位置，可以用来实现打点、画线、圆型或弧型。 Aoi 视觉误配检查机：A tomatic Optic Inspection ，根据检测原理分为2大类，一类使用激光laser 作为检测手段，另一类使用CCD 镜头摄取图像进行处理。在使用CCD 方式的AOI 产品中，绝大多数还在使用黑白的图像处理模式，实现三维的另一个措施是，使用彩色原理结合彩色CCD 镜头对组装板进行“彩色高亮度(color highlight)”方式处理。 AOI 检测分为两部分：光学部分和图像处理部分。 AOI 的应用，可放置在印刷后、焊前、焊后的不同位置。 印刷后：焊膏量过多，过少，焊膏图形的位置有无偏移，焊膏图形之间有无粘连； 贴装后，焊接前：元件贴错、移位、贴反（如电阻翻面）、元件侧立、元件丢失、极性错误、贴片压力过大造成焊膏图形之间粘连等。 再流焊炉之后：可检测元件贴错、元件移位、元件贴反（如电阻翻面）、元件丢失、极性错误、焊点润湿度、焊锡量过多、焊锡量过少、漏焊、虚焊、桥接、焊球（引脚之间的焊球）、元件翘起（竖碑）等焊接缺陷。 柔性板又称为软板，应用范围较为广，且 占有量为PCB 行业的20~30%，且有逐年增加的趋势。所以这个行业也是比较有前景的。
1.目的 保持工艺过程的稳定，实行对缺陷的预防。检验波峰焊制程是否符合产品的焊接质量要求，工艺制程管控按照此制程为依据。 2.范围 本公司波峰焊所有生产的产品。 3.权责 生产部：波峰焊操作人员负责执行监控; 工程部：工程师负责工艺制程编制，处理和调整生产过程中波峰焊不能满足控制要求等异常状况；监控锡料槽杂志的含量、送样检测成分、检测报告分析及异常处置。4.内容 4.1影响波峰焊接效果的主要因素（鱼刺图） 元器件引线PCB
图形大小浸入状态湿度人际关系 图形间隔退出状态振动社会状态 图形密度喷流波形照明包装状态工作态度 图形形状夹送倾角噪音搬运状态家庭状态 图形大小浸入状态湿度人际关系 图形间隔退出状态振动社会状态 图形方向浸入时间存放技术水平 安装方式压波深度心情 波峰平稳度 设计波峰焊接环璋储存和搬运操作者4．2波峰焊相关工作参数设置和控制要求 4．2．1波峰焊设备设置 1）定义：焊点预热温度均指产品上的实际温度，波峰焊预热温度设定值以获得合格波峰曲线时设定温度为准。 2）有铅波峰焊锡炉温度控制在235-245℃，测温曲线PCB板上焊点温度的最低值为215℃；无铅锡炉温度控制在255-265℃，PCB板上焊点温度的最低值为235℃。 3）如客户或产品对温度曲线参数有单独规定和要求，应根据公司波峰焊机的实际性能与客户协商确定的标准，以满足客户和产品的要求。 4）波峰焊基本设置要求： a.浸锡时间为：波峰1控制在0.3~1秒，波峰2控制在2~3秒; b.传送速度为:0.8~1.7米/分钟; c:导轨倾斜角度4-6度; d:助焊剂喷雾压力为0.3-0.6MPa，助焊剂容量在4.5L; e.针阀压力为2-4Psi; f:除以上参数设置标准范围外,如客户对其产品有特殊指定要求则由工艺工程师在产
无铅焊接的可靠性 考虑到环境和健康的因素，欧盟已通过立法将在2008年停止使用含铅钎料，美国和日本也正积极考虑通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。铅的毒害目前全球电子行业用钎料每年消耗的铅约为20000ｔ，大约占世界铅年总产量的5%。铅和铅的化合物已被环境保护机构(ＥＰＡ)列入前17种对人体和环境危害最大的化学物质之一。无铅钎料目前常用的含铅合金焊料粉末有锡一铅（Sn-Pb）、锡一铅一银（Sn-Pb-Ag）、锡一铅一铋（Sn-Pb-Bi）等，常用的合金成分为63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。不同合金比例有不同的熔化温度。对于标准的Sn63和Sn62焊料合金来说，回流温度曲线的峰值温度在203到230度之间。然而，大部分的无铅焊膏的熔点比Sn63合金高出30至45度，因此，无铅钎料的基本要求目前国际上公认的无铅钎料定义是:以Sn为基体，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而Pb的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。无铅钎料不是新技术，但今天的无铅钎料研究是要寻求年使用量为5～6万吨的Sn-Pb钎料的替代产品。因此，替代合金应该满足以下要求: (1)其全球储量足够满足市场需求。某些元素，如铟和铋，储量较小，因此只能作为无铅钎料中的微量添加成分; (2)无毒性。某些在考虑范围内的替代元素，如镉、碲是有毒的。而某些元素，如锑，如果改变毒性标准的话，也可以认为是有毒的; (3)能被加工成需要的所有形式，包括用于手工焊和修补的焊丝;用于钎料膏的焊料粉;用于波峰焊的焊料棒等。不是所有的合金能够被加工成所有形式，如铋的含量增加将导致合金变脆而不能拉拔成丝状; (4)相变温度(固/液相线温度)与Sn-Pb钎料相近; (5)合适的物理性能，特别是电导率、热导率、热膨胀系数; (6)与现有元件基板/引线及PCB材料在金属学性能上兼容; (7)足够的力学性能:剪切强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热机疲劳抗力、金属学组织的稳定性; (8)良好的润湿性; (9)可接受的成本价格。 新型无铅钎料的成本应低于 22.2/ｋｇ，因此其中In的质量分数应小于 1.5%，Bi含量应小于 2.0%。早期的研发计划集中于确定新型合金成分、多元相图研究和润湿性、强度等基本性能考察。后期的研发计划主要集中于五种合金系列:SnCu、SnAg、SnAgCu、SnAgCuSb和SnAgBi。并深入探讨其疲劳性能、生产行为和工艺优化。表2.3 ＮＣＭＳ美国国家制造科学中心提出的无铅钎料性能评价标准ＩＰＣ也于2000年6月发布了研究报告“A guide line for assembly of lead-free electronics”。 目前国际上关于无铅钎料的主要结论如下:现在已经有很多种无铅钎料面世没有一种能够为SnPb钎料的直接替代提供全面的解决方案。 (1)对于某些特殊的工艺过程，某些特定的无铅钎料可以实现直接替代; (2)目前而言，最吸引人的无铅钎料是Sn-Ag-Cu系列。其他有潜力的组合包括Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag和Ｓn-Ag-Bi; (3)目前还没有合适的高铅高熔点钎料的无铅替代品;
SMT无铅化工艺 一．无铅焊料： 与传统的含铅焊料相比，无铅焊料的原理就是由一些合金混合物 来替代原有的铅，其特点就是这种合金的熔融温度要略高于含铅焊料。 以Sn/Ag合金为例，其熔融温度为221摄氏度，高于含铅焊料的熔融温度183 摄氏度，而另一些无铅焊料Sn/Ag/Cu 熔点为218摄氏 度、Sn/Ag/Cu/Sb熔点为217摄氏度。 二．无铅焊接工具： 无铅焊接工具与以往含铅焊接相比，生产设备方面不会有太多的 改变，而对于返修工艺来说，将面临更大的挑战。 如前段无铅焊料中，已提及无铅焊料的原理就是由一些合金混合 物来替代原有的铅，而这些合金材料的成分中Cu的使用最多。Cu是易氧化物，其氧化物CuO2与Cu相比硬度降低，就如同氧化铁（铁锈）。一旦无铅焊料中的Cu 在焊接过程中焊接时间过长，就容易造成被氧化，最终会成为产品质量的缺陷。 由此可以得出结论，焊接过程越短，焊接质量就越为可靠！在目前市场上有多款面向于无铅焊接领域的烙铁，对此做出了一个实验 以下是2个试验条件和结果：
1. 4种烙铁头的温度都设在329CO,每个烙铁头连续完成10 个焊点，每个焊点的温度达到同样的温度232CO时，完成 下一个焊点。 当10 个焊点都完成后，记录每种烙铁所用的全部时间如下： METCA——150 秒PACE204 秒 WELLE——245 秒HAKK 316 秒 该试验表明，METCAI烙铁所用时间最短，说明其功率输出效率 高，比HAKKO勺速度快一倍以上。 2.如果使这4 种烙铁都保持同样的焊接速度，即使每一个烙铁所 用时间都保持在150 秒，其它烙铁就必须升高烙铁头的温度，而METCA烙铁仍维持329Co的温度不变： METCA—L—150 秒——329 CO PACE——150 秒——349 CO WELLE—R—150 秒——380 CO HAKKO——150 秒——409 CO 我们可以得出结论，Metcal SP200的升温速度比其它至少快25% 而比Hakko926ESD!y要快一倍以上。 无铅焊接虽然对焊接工具提出了更高的要求，但经实验我们发现 部分无铅烙铁已经能满足现有无铅焊料的要求，使用Metcal 烙铁更能有效的防止焊接过程中氧化现象的产生，确保了无铅焊接的可靠性。三. 无铅焊接环境： 无铅焊接环境是指在无铅焊接过程中，对无铅焊接成功与否造成 决定性因素的一些周围环境。较为典型的例子，就是在无铅回流焊、无
回流焊工艺 (一)摘要：由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。首先在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着SMT整个技术发展日趋完善，多种贴片元件（SMC）和贴装器件(SMD)的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用，而回流焊技术，围绕着设备的改进也经历以下发展阶段。 （二）技术产生背景:由于电子产品PCB板不断小型化的需要，出现了片状元件，传统的焊接方法已不能适应需要。起先，只在混合集成电路板组装中采用了回流焊工艺，组装焊接的元件多数为片状电容、片状电感，贴装型晶体管及二极管等。随着SMT整个技术发展日趋完善，多种贴片元件（SMC）和贴装器件（SMD）的出现，作为贴装技术一部分的回流焊工艺技术及设备也得到相应的发展，其应用日趋广泛，几乎在所有电子产品领域都已得到应用。 （三）发展阶段:根据产品的热传递效率和焊接的可靠性的不断提升，回流焊大致可分为五个发展阶段 第一代:热板传导回流焊设备：热传递效率最慢，5-30 W/m2K（不同材质的加热效率不一样），有阴影效应. 第二代:红外热辐射回流焊设备：热传递效率慢，5-30W/m2K（不同材质的红外辐射效率不一样），有阴影效应，元器件的颜色对吸热量有大的影响。 第三代:热风回流焊设备：热传递效率比较高，10-50 W/m2K，无阴影效应，颜色对吸热量没有影响。 第四代:气相回流焊接系统：热传递效率高，200-300 W/m2K，无阴影效应，焊接过程需要上下运动，冷却效果差。 第五代真空蒸汽冷凝焊接（真空汽相焊）系统：密闭空间的无空洞焊接，热传递效率最高，300 W-500W/m2K。焊接过程保持静止无震动。冷却效果优秀，颜色对吸热量没有影响 （四）回流焊的工作原理：再流焊又称回流焊。它主要用于贴片元器件的焊接上。再流焊技术是将焊料加工成一定颗粒的，并伴以适当的液态粘合剂，使之成为具有一定流动性的糊状焊膏，用它把将贴片元器件粘在印制电路板上，
钎焊机理 钎焊分为硬钎焊和软钎焊。主要是根据钎料（以下称焊料）的熔化温度来区分的，一般把熔点在450℃以下的焊料叫作软焊料，使用软焊料进行的焊接就叫软钎焊；把熔点在450℃以上的焊料叫作硬焊料，使用硬焊料进行的焊接就叫硬钎焊。在美国MIL SPEC军用标准中，是以800℉（429℃）的金属焊料的熔点作为区分硬钎焊和软钎焊的标准。 电子装联用锡焊是一种软钎焊，其焊料主要使用锡Sn、铅Pb、银Ag、铟In、铋Bi等金属，目前使用最广的是Sn-Pb和Sn-Pb-Ag 系列共晶焊料，熔点一般在185℃左右。 钎焊意味着固体金属表面被某种熔化合金浸润。这种现象可用一定的物理定律来表示。如果从热力学角度来考虑浸润过程，也有各种解释的观点。有一种观点是用自由能来解释的。 ⊿F＝⊿U－T⊿S 在这里，F是自由能，U是内能，S是熵。⊿F 与两种因素有关，即与内能和熵的改变有关。一般S常常趋向于最大值，因此促使－T⊿S也变得更小。实际上，当固体与液体接触时，如果自由能F减少，即⊿F是负值，则整个系统将发生反应或趋向于稳定状态。由此可知，熵是浸润的促进因素，因为熵使⊿F的值变得更小。⊿F的符号最终决定于⊿U的大小和符号，它控制着浸润是否
能够发生。为了产生浸润，焊料的原子必须与固体的原子接触，这就引起位能的变化，如果固体原子吸引焊料，热量被释放出来，⊿U是负值。如果不考虑⊿U的大小和量值，那么，熵值的改变与表面能的改变有同样的意义，浸润同样是有保证的。在基体金属和焊料之间产生反应，这就表明有良好的浸润性和粘附性。如果固体金属不吸引焊料，⊿U是正值，这种情况下，取决于⊿U在特殊温度下的大小值，才能决定能否发生浸润。这时，增加T⊿S值的外部热能，能对浸润起诱发作用。这种现象可以解释弱浸润。在焊接加温时，表面可能被浸润，在冷却时，焊料趋于凝固。在开始凝固的区域，⊿U是正值，其值比T⊿S大得多，当⊿F最终变为正值时，浸润现象就发生了。 有两种情况，一种是两种浸润材料互相发生浸润，导致结合，二者都呈现低表面能，这时的焊点具有良好强度。单纯的粘附作用不能产生良好的浸润性。假如把两种原子构成的固体表面弄得很光滑，在真空中叠合在一起，它们可能粘附在一起，这种现象是两个光滑断面之间的范德华力作用。这种结合接度以范德华力为基础，超过了任何接点的应用强度。生产中不会出现这种情况，因为范德华力是在很短距离时才起作用。实际工程上，表面都且有粗糙性，阻止原子密切接触。可是在一些局部，原子结合力也会起作用，这是很微小的。实际上，从宏观来观察时，也包括范德华力在内。
无铅化挑战组装和封装材料 用镂板印刷或电镀制作的晶圆凸点，显示了无铅在倒装芯片和芯片级封装和组装领域的可行性。 无铅是90年代末期发自日本的信息，而今差不多被欧洲联盟以严格的法律加以响应。铅的毒性差不多广为人知，人们尽管仍在争论电子元件中的铅是否确实对人类和环境造成威胁，但人们差不多更为关注废弃的电子器件垃圾中铅的渗透并产生的污染。另外，含铅器件的再利用过程中有毒物质的扩散也是一个关注的热点。大多数可行的替换方案并不是类似于铅毒性的威胁，而是对环境的其它负面阻碍，例如，高熔点意味的高能耗。因此，使用先进的设备和新的回流焊温度设置在某种程度上也许有可 能得到高熔点低能耗的效果。另外，假如用含银的材料来替代铅锡焊料，会产生另一个负面的对生态环境的阻碍，那确实是需要大量开采和加工贵重的金属矿石。 立法规定最后期限 历经了数年的磋商和议论之后，现在有25个欧洲联盟成员
国，差不多在执行禁止在电子器件中使用铅的法律。2006年7 月1月开始，所有用于欧洲市场的电子产品必须是无铅的，包括信息和通讯技术设备、消费类电子、家用电器等等。 该项法律也规定了多项例外。用于服务器、存储器、以及特种网络设施的焊料，到2010前仍然能够含铅。另外，含铅量超过85％的焊料也不在此项规定之列。欧洲委员会还在启动一项针对更多免责的评估，比如用于高端PC处理器的倒装芯片封装的互连中的含铅焊料。大多数这种互连是将高度含铅的C4焊球。欧盟关于铅等危险物的限制原则是尽量替换铅，只有在“技术上无法替换”时才能够使用铅。指令的适用范围有时定义得也不太明确。例如，消费电子不能够用铅，而汽车电子能够，那么，汽车内的收音机如何办？目前同意汽车收音机含铅，然而还有些类似情况仍然有待进一步裁决。 欧联的无铅法律将阻碍全球的电子产业，一来是由于供应链的全球化，再者也是由于在其它国家差不多开始有类似的法律。例如，中国差不多提出了禁止同样物质的类似法律，而且最后期限也设定为2006年7月1日。
无铅波峰焊接工艺 介绍无铅波峰焊工艺的特点，并从波峰焊接工艺流程分别介绍了无铅波峰焊设备的各个子系统。从无铅焊料的润湿性、易氧化性、金属间化合物的形成特点等方面分析了无铅焊接相对于锡铅焊接的工艺特点，提出了无铅焊接过程中应注意的问题及解决的方法。 从无铅焊接工艺特点分析，整个波峰焊接过程是一个统一的系统，任何一个参数的改变都可能影响焊接接头（焊点）的性能。通过分析需要对波峰焊接过程中的参数进行优化组合，得到优良的焊接接头。 综观整个波峰焊工艺过程，包括助焊剂涂敷系统、预热系统、波峰焊接系统、冷却系统和轨道传输系统。每个系统对整个焊接工艺来说都是非常重要的，直接影响到PCB焊接的质量。 在得到一个良好的波峰焊焊接质量来说，还需要有最重要的三点：被焊件的可焊性、焊盘的设计、焊点的排列。这三个条件是最基本的焊接条件。 下面我们就波峰焊的各个系统进行逐个的分析： 一：助焊剂涂敷系统 无铅波峰焊助焊剂采用的涂敷方法主要有两种：发泡和喷雾。在此我们主要介绍一下喷雾，喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法，它可以精确地控制助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置，将助焊剂雾化后喷到PCB 上，预热后进行波峰焊。影响助焊剂喷量的参数有四个：基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚控制在1-10微米之间。 对于无铅波峰焊来说，由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差，为了保证良好的焊接质量，对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷，而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时，就会使PCB 焊后残留物过多，影响外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火，影响发热管的使用寿命，当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时，就可能造成漏焊、虚焊或连焊。 二：预热系统 在基板涂敷助焊剂之后，首先是蒸发助焊剂中多余的溶剂，增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。如果粘性太低，助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出，造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性，加快焊接过程。在预热阶段，基板和元器件被加热到100-105℃，使基板和熔融接触时降低了热冲击，减少基板翘曲的可能。 在通过波峰焊接之前预热，有以下几个理由： 1.提升了焊接表面的温度，因此从波峰上要求较少的温带能量，这样有助于助 焊剂表面的反应和更快速的焊接。 2.预热也减少波峰对元器件的热冲击，当元器件暴露在突然的温度梯度下时可 能被削弱或变成不能运行。
回流焊的技术资料
回流焊技术资料目录 一．公司简介 二．诺斯达无铅回流焊设备选型的特点介绍 1）微循环运风系统 2）运风马达的特异设计3）隔离式炉胆设计 4）特制星式发热丝 5）强制式运风冷却温度 6）废气过滤系统 7）全对称铝合金导轨 8）N2供气图 9）温度曲线设置 三．无铅化的起源及替代进程 四．无铅焊料的种类及选购] 五．无铅回流焊工艺变更 六．无铅制程对设备构件的具体要求： 1）炉胆结构 2）运风系统 3）运输及调宽 4）冷却系统 5）控制系统 6）保护功能 七．回流焊规格介绍 1）普通回流焊 2）无铅回流焊 3）N2无铅回流焊 八．回流焊常见焊接缺陷及对策
公司简介 诺斯达自动化设备公司成立于1993年，是东南亚地区最有经验与实力的制造商之一，本公司专业生产波峰焊、回流焊、SMT周边设备。其中无铅波峰焊、无铅回流焊经过几年大力开发，已经达到国际先进水平，并获行索尼、松下、三洋、三星、佳能等国际名企认可，建立了良好的长期合作关系。 因公司发展、市场需求，诺斯达公司已在深圳福永、沙井、江苏昆山各设有工厂，有员工500余人，其中技术人员占80%。企业引入ISO9001质量管理体系，使研发设计、生产制造、质量控制及售后服务协调高效的运作。为了更好的服务客户，公司另在苏州、厦门、天津等地设有办事处，并配备了专业技术人员，大大方便客户要求。 秉承以高技术、高品质、优服务的宗旨，坚持国际化、标准化、专业化的方针，诺斯达公司的无铅波峰焊、无铅回流焊已成功出口至新加坡、马来西亚、印尼、日本、越南等国，并以优良的品质与良好的服务获得客户的一致好评。 一．特点介绍
1. 什么是回流焊？ 回流焊是英文Reflow是通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏装软钎焊料，实现表面组装元器件焊端或引脚与印 制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。回流焊是将元器件焊接到PCB板材上，回流焊是对表面帖装器件的。回流焊 是靠热气流对焊点的作用，胶状的焊剂在一定的高温气流下进行物理反应达到SMD的焊接；之所以叫“回流焊"是因为气 体在焊机内循环流动产生高温达到焊接目的。 回流焊温度曲线图： A. 当PCB进入升温区时，焊膏中的溶剂、气体蒸发掉，同时，焊膏中的助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落、覆盖了焊盘，将焊盘、元器件引脚与氧气隔离。 B. PCB进入保温区时，使PCB和元器件得到充分的预热，以防PCB突然进入焊接高温区而损坏PCB和元器件。 C. 当PCB进入焊接区时，温度迅速上升使焊膏达到熔化状态，液态焊锡对PCB的焊盘、元器件端头和引脚润湿、扩散、 漫流或回流混合形成焊锡接点。 D. PCB进入冷却区，使焊点凝固此；时完成了回流焊。 2. 回流焊流程介绍 回流焊工作流程图 回流焊加工的为表面贴装的板，其流程比较复杂，可分为两种：单面贴装、双面贴装。 A，单面贴装：预涂锡膏-贴片(分为手工贴装和机器自动贴装)-回流焊-检查及电测试。 B，双面贴装：A面预涂锡膏-贴片(分为手工贴装和机器自动贴装)-回流焊- B面预涂锡膏-贴片(分为手工贴装 和机器自动贴装)-回流焊-检查及电测试。 回流焊的最简单的流程是“丝印焊膏--贴片--回流焊，其核心是丝印的准确，对贴片是由机器的PPM来定良率，回流焊 是要控制温度上升和最高温度及下降温度曲线。 回流焊工艺要求 回流焊技术在电子制造领域并不陌生，我们电脑内使用的各种板卡上的元件都是通过这种工艺焊接到线路板上的。这 种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。这种设备的内部有一个加热电路， 将氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元件的线路板，让元件两侧的焊料融化后与主板粘结。 1. 要设置合理的再流焊温度曲线并定期做温度曲线的实时测试。 2. 要按照PCB设计时的焊接方向进行焊接。 3. 焊接过程中严防传送带震动。 4. 必须对首块印制板的焊接效果进行检查。 5. 焊接是否充分、焊点表面是否光滑、焊点形状是否呈半月状、锡球和残留物的情况、连焊和虚焊的情况。还要检查PCB表面颜色变化等情况。并根据检查结果调整温度曲线。在整批生产过程中要定时检查焊接质量。 影响工艺的因素:? 1. 通常PLCC QFP与一个分立片状元件相比热容量要大，焊接大面积元件就比小元件更困难些。 2. 在回流焊炉中传送带在周而复使传送产品进行回流焊的同时，也成为一个散热系统，此外在加热部分的边缘与中心散热条件不同，边缘一般温度偏低，炉内除各温区温度要求不同外，同一载面的温度也差异。 3. 产品装载量不同的影响。回流焊的温度曲线的调整要考虑在空载，负载及不同负载因子情况下能得到良好的重复性。 负载因子定义为：LF=L/(L+S);其中L=组装基板的长度，5=组装基板的间隔。回流焊工艺要得到重复性好的结果，负载因子愈大愈困难。通常回流焊炉的最大负载因子的范围为0.5?0.9。这要根据产品情况 (元件焊接密度、不同基板) 和再流炉的不同型号来决定。要得到良好的焊接效果和重复性，实践经验很重要的。 3. 回流焊技术有那些优势？？ (1 )再流焊技术进行焊接时，不需要将印刷电路板浸入熔融的焊料中，而是采用局部加热的方式完成焊接任务的；因 而被焊接的元器件受到热冲击小，不会因过热造成元器件的损坏。 (2 )由于在焊接技术仅需要在焊接部位施放焊料，并局部加热完成焊接，因而避免了桥接等焊接缺陷。 (3)再流焊技术中，焊料只是一次性使用，不存在再次利用的情况，因而焊料很纯净，没有杂质，保证了焊点的质量。 4. 回流焊的注意事项