SMT无铅焊接(回流焊)

回流焊接工艺及无铅技术要求回流焊接是一种常见的电子组装工艺，旨在通过在电路板上加热的同一区域内同时完成焊接和热残留的去除。

回流焊接工艺的目的是确保焊接质量，并尽量减少热应力对电子器件造成的损害。

无铅焊接是一种环保型的回流焊接工艺，旨在取代含铅焊料并减少对环境的污染。

下面将详细介绍回流焊接工艺和无铅技术要求。

回流焊接工艺通常包括以下几个步骤：预热、焊接、冷却和清洗。

首先是预热阶段，通过加热电路板上的焊盘和元件至预定温度，以准备焊接。

焊接阶段是回流焊接的关键步骤，焊盘和元件表面的焊膏会熔化并形成焊点。

在此过程中，需要控制好温度和焊接时间，以确保焊接的质量。

冷却阶段是将焊点迅速冷却至室温，以固化焊膏。

最后是清洗阶段，通过去除焊接过程中产生的流动剂和焊膏残留物，以使电路板达到可靠的电气和机械性能。

无铅焊接是对传统含铅焊接的替代方案，以减少对环境的污染和人体健康的影响。

无铅焊料通常使用锡和其他合金元素的组合，以替代传统含铅焊料。

由于无铅焊料的熔点较低和流动性相对较差，需要对回流焊接工艺进行调整。

以下是无铅焊接技术的一些要求：1.温度控制：无铅焊接的温度一般较高，通常在240-260摄氏度之间。

需要确保焊接区域的温度能够达到要求，并且在焊接过程中保持稳定。

2.施加力度：由于无铅焊料的流动性较差，需要增加施加于元件的重量，以确保焊盘和元件之间能够良好接触。

3.回流焊炉的设计：无铅焊接需要的温度较高，而焊炉的设计应考虑到这一点，以确保工艺的可行性。

4.元件的选择：无铅焊接对元件有一定的要求，不同的元件可能需要适用于无铅焊接的制造工艺。

5.环境和健康安全：无铅焊接强调环保和健康安全，需要遵守相关的法规和标准，并对焊接工艺进行有效的控制和监测。

总之，回流焊接是一种常见的电子组装工艺，无铅焊接是其环保型的变体。

为了确保焊接质量和减少环境污染，需要对回流焊接工艺进行调整，并且遵守无铅焊接技术的要求。

这些要求包括温度控制、施加力度、焊炉设计、元件选择以及环境和健康安全等方面。

文件编号编制部门工程部拟制02023.07.20
产品型号版本号A1审核工位号SMT-04工序人数1工序名称关键工位是作业工时S节拍S批准
一、操作
准备：
1.1、电源正常开起NO物料名称用量
二、操作内容：1测温仪1PCS
2.1、打开回流焊电源2隔热手套1双
2.2、选择
当前要生产的程序3
2.3、炉温到达设定温
度，测试温度曲线后过炉
4
5
6
变更内容
3.炉后出板处不可以堆积基板
4.生产过程中有异常情况要马上按
下紧急开关并上报
1.回流焊所有可活动处，不可用手去触摸物料编码规格
2.机器没有到达设定温度不可过炉
安全注意事项及要求：仪 器、设 备、工 具、物 料、辅 料SMT作业指导书0
通用
回流焊
RoHS紧急开关
先把电源开关转到
“ON”位置，大约5秒
后按下绿色的“START”
开始按钮，绿色指示
灯亮后，机器正常启
动
在电脑屏显示用户登录
系统时，分别输入，用
户名“USER”和密码“123”，
点“确定”，电脑自动进入
下一步
选择“操作模式”，点击“确
定”，电脑自动进入下一
步
电脑会自动打开默认路
径D盘“RS”文件夹，用鼠
标选择当前要生产的机
种名后，点“确定”自动
进入生产界面。

当所有实际温度都达
到设定温度时，上下
温区会显示绿色，同
时机器三色指示灯绿
灯会点亮，技术人员
测完温度曲线后通知
炉前QC过炉。

SMT回流焊常见缺陷分析及处理
1.焊料流失：在回流焊过程中，由于焊料重量和焊料的熔点不同，会导致焊料在焊接过程中流失，从而影响焊接质量和外观。

2.空锡：在回流焊过程中，可能会出现电子元器件焊锡和焊盘之间未填充的情况，称为空锡缺陷，其严重程度与焊接参数的设置有关。

3.气泡：回流过程中，由于焊料的挥发和金属表面上的气体，可能会在焊点周围形成气泡，从而影响焊点的质量，也会影响焊接的外观。

4.结点：在焊接过程中，由于焊料量太少或焊膏和电子元器件之间金属板的不良接触，会导致焊点部分熔化而形成结点，称为结点缺陷。

5.燃烧：当焊料接触到未驱动的电子元器件或焊料量过多时，会发生燃烧现象，导致烧坏电子元器件。

处理缺陷：
1.焊料流失：在生产过程中，需要控制焊料的重量以及熔点，确保焊料在回流焊过程中能够有足够的覆盖面积，同时避免焊料在焊接过程中流失。

2.空锡：应根据焊接的不同情况适当调整焊接参数。

白蓉生细说无铅回焊一、前言所谓的Reflow，在外表贴装工业〔SMT〕中，是指锭形或棒形的焊锡合金，经过熔融并再制造成形为锡粉〔即圆球形的微小锡球〕，然后搭配有机辅料〔助焊剂〕调配成为锡膏；又经印刷、踩脚、贴片、与再次回熔并固化成为金属焊点之过程，谓之Reflow Soldering〔回流焊接〕。

此词之中文译名颇多，如再流焊、回流焊、回焊〔日文译名〕熔焊、回焊等；笔者感觉这只是将松散的锡膏再次回熔，并分散愈合而成为焊点，故早先笔者曾意译而称之为“熔焊”。

但为了与已流行的术语不至相差太远，及考虑字面并无迂回或巡回之含意，但却有再次回到熔融状态而完成焊接的内涵，故应称之为回流焊或回焊。

图 1 左图为位于观音工业区的协益电子公司，其 SMT 现场安装之锡膏印刷机，为了避开钢板外表之锡膏吸水与风干的苦恼起见，全机台均保持盖牢密封的状态。

右为开盖后所见钢板、刮刀及无铅锡膏刮印等外貌。

SMT 无铅回焊的整体工程与有铅回焊差异不大，仍旧是：钢板印刷锡膏、器件安置〔含片状被动组件之高速贴片，与异形零件大形组件之自动安放〕、热风回焊、清洁与品检测试等。

不同者是无铅锡膏熔点上升、焊性变差、空洞立碑增多、简洁爆板、湿敏封件更易受害等苦恼，必需转变观念重面对。

事实上依据多年量产阅历可知，影响回焊质量最大的缘由只有：锡膏本身、印刷参数以及回焊炉质量与回焊曲线选定等四大关键。

把握良好者八成问题应可消弭之于无形。

二、锡膏的制造与质量2.1锡膏组成与空洞锡膏是由重量比88-90％的焊料合金所做成的微小圆球〔称为锡粉Powder〕，与10-12％有机辅料图 2 锡稿回焊影响其锡性与焊点强度方面的因素很多，此处归纳为五大方向，依据多年现场阅历可知，以锡膏与印刷及回焊曲线〔Profile〕等三项占焊接品质之比重高达七八成以上，以下本文将专注于此三大内容之介绍，至于机器操作局部将不再著墨。

〔即通称之Flux 助焊剂〕所组成；由于前者比重很大〔7.4-8.4〕而后者的比重很轻〔约在1-1.5〕，故其体积比约为1：1。

无铅回流焊温区设定
1. 热流道
随着人们对环保和健康的关注度日益增加，无铅回流焊逐渐成为电子行业的主流趋势。

但是，无铅焊料的熔点较高，需要更高的热量和更长的焊接时间才能实现完美的焊点。

因此，合理设置无铅回流焊的温区至关重要。

2. 回流焊温区
回流焊温区包括预热区、热流道、焊接区、保温区和冷却区。

2.1 预热区
预热区的温度通常设置在80℃~120℃之间，主要是为了将电子产品表面的水分蒸发出来，避免水分进入焊点，影响焊接效果。

2.2 热流道
在热流道中，温度应该控制在150℃~200℃之间。

如果温度过低，无铅焊料无法熔化，如果温度过高，则会引起焊点氧化和过度熔化。

2.3 焊接区
焊接区是关键的温区，温度应该在220℃~245℃之间。

在这个温度区间内，无铅焊料可以熔化并与焊垫良好结合。

2.4 保温区
在保温区，温度应该在180℃~220℃之间，保持一定的时间，以确保焊点厚度均匀，没有虚焊或者过度熔化。

2.5 冷却区
在冷却区，温度应该控制在100℃~ 130℃之间，使焊点均匀冷却，其后续过程包括清洗、喷涂等处理。

3. 总结
无铅回流焊温区是非常重要的，如果不合理设置可能会导致焊点
无法达到理想效果，而引起质量问题。

因此，合理设置无铅焊接温度，严格控制温度变化，可以为生产中提供更高的焊接质量和稳定性。

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。

SMT回流焊接工艺解析摘要：回流焊接是指利用焊膏（由焊料和助焊剂混合而成的混合物）将一或多个电子元件连接到PCB焊盘上之后，透过控制加温来熔化焊料以达到永久接合，可以用回焊炉、红外加热灯或热风枪等不同加温方式来进行焊接。

回流焊接的本质就是“加热”，其工艺的核心就是设计温度曲线与炉温设置。

温度曲线，指工艺人员根据所要焊接PCBA的代表性封装及焊膏制定的“温度—时间”曲线，也指PCBA上测试点的“温度—时间”曲线。

关键词：炉温传热学原理、炉温曲线、参数设置、测试点。

1、温度曲线的测量与设置1）炉温设置的传热学原理一般回流焊接炉操作界面上所显示的温度是炉中内置热电偶测头处的温度，它既不是PCB上的温度，也不是发热体表面或电阻丝的温度，实际上是热风的温度。

要做到会设置炉温，必须了解以下两条基本的传热学定律：(1）在炉内给定的一点，如果PCB温度低于炉温，那么PCB将升温；如果PCB温度高于炉温，那么PCB温度将下降；如果PCB温度与炉温相等，将无热量交换。

(2）炉温与PCB温度差越大，PCB温度改变得越快。

炉温的设置，一般先确定炉子链条的传送速度，其后才开始进行温度的设定。

链速慢、炉温可低点，因为较长的时间也可达到热平衡，反之，可提高炉温。

如果PCB上元件密、大元件多，要达到热平衡，需要较多热量，这就要求提高炉温；相反，降低炉温。

需要强调的是，一般情况下链速的调节幅度不是很大，因为焊接的工艺时间、回流焊接炉的温区总长度是确定的，除非回流焊接炉的温区比较多、比较长，生产能力比较足。

2）炉温设置步骤炉温的设置是一个设定、测温和调整的过程，其核心就是温度曲线的测试。

目前，测温使用的是专用测温仪，它尺寸很小，可随PCB一同进入炉内，测试后将其与计算机相连，就可显示测试的温度曲线。

设定一个新产品的炉温，一般需要进行1次以上的设定和调整。

设置步骤如下：(1)将热电偶测头焊接或胶粘到测试板或实际的板上，注意测点位置的选取；(2)调整炉内温度和链速，做第一次调整；(3)等候一定的时间，使炉内温度稳定；(4)将测试板与测温仪通过链条，进行温度测试；(5)分析获得的曲线；(6)重复2）～5）的步骤，直到达到要求为止。

smt回流焊工作原理
SMT（Surface Mount Technology，表面贴装技术）回流焊工作原理是指在组装过程中，用高温热风或者蒸汽将贴装在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）表面的贴片元件和焊脚上的焊膏加热至融化点，使其与焊盘间形成可靠的焊接连接。

具体工作原理如下：
1. 准备：首先，在PCB上涂覆一层焊膏，通常是由粒径较小的金属颗粒和助焊剂组成的混合物。

此焊膏会在高温下熔化并形成焊接连接。

2. 定位：将待焊接的SMT元件精确放置在PCB表面上，通常通过自动化设备进行定位。

3. 预热：PCB与贴片元件一起通过热风或蒸汽流进行预热，以使整个组装过程达到焊接所需的温度。

4. 焊接：当预热达到适当温度时，进入焊接区域。

焊接区域中的热风或蒸汽继续升温，使焊膏熔化，并使贴片元件与PCB 之间的焊盘形成连接。

焊膏熔化后由于表面张力的作用，焊膏会自动湿润焊盘和焊脚。

5. 冷却固化：在焊接完成后，PCB与焊接区域逐渐冷却，焊膏通过表面张力的作用形成可靠的焊接连接。

总的来说，SMT回流焊工作原理是通过加热焊接区域，使焊膏熔化，并在冷却过程中形成稳定的焊接连接。

这一过程通常由自动化设备完成，以确保精确的温度控制和焊接质量。

SMT回流焊常见缺陷分析及处理不润湿（Nonwetting）/润湿不良（Poor Wetting）通常润湿不良是指焊点焊锡合金没有很好的铺展开来，从而无法得到良好的焊点并直接影响到焊点的可靠性。

产生原因：1.焊盘或引脚表面的镀层被氧化，氧化层的存在阻挡了焊锡与镀层之间的接触；2.镀层厚度不够或是加工不良，很容易在组装过程中被破坏；3.焊接温度不够。

相对SnPb而言，常用无铅焊锡合金的熔点升高且润湿性大为下降，需要更高的焊接温度来保证焊接质量；4.预热温度偏低或是助焊剂活性不够，使得助焊剂未能有效去除焊盘以及引脚表面氧化膜；5.还有就是镀层与焊锡之间的不匹配业有可能产生润湿不良现象；6.越来越多的采用0201以及01005元件之后，由于印刷的锡膏量少，在原有的温度曲线下锡膏中的助焊剂快速的挥发掉从而影响了锡膏的润湿性能；7.钎料或助焊剂被污染。

防止措施：1.按要求储存板材以及元器件，不使用已变质的焊接材料；2.选用镀层质量达到要求的板材。

一般说来需要至少5μm 厚的镀层来保证材料12个月内不过期；3.焊接前黄铜引脚应该首先镀一层1～3μm的镀层，否则黄铜中的Zn将会影响到焊接质量；4.合理设置工艺参数，适量提高预热或是焊接温度，保证足够的焊接时间；5.氮气保护环境中各种焊锡的润湿行为都能得到明显改善；6.焊接0201以及01005元件时调整原有的工艺参数，减缓预热曲线爬伸斜率，锡膏印刷方面做出调整。

黑焊盘(Black Pad)黑焊盘：指焊盘表面化镍浸金（ENIG）镀层形态良好，但金层下的镍层已变质生成只要为镍的氧化物的脆性黑色物质，对焊点可靠性构成很大威胁。

产生原因：黑盘主要由Ni的氧化物组成，且黑盘面的P含量远高于正常Ni面，说明黑盘主要发生在槽液使用一段时间之后。

1.化镍层在进行浸金过程中镍的氧化速度大于金的沉积速度，所以产生的镍的氧化物在未完全溶解之前就被金层覆盖从而产生表面金层形态良好，实际镍层已发生变质的现象；2.沉积的金层原子之间比较疏松，金层下面的镍层得以有继续氧化的机会。