回流焊的发展现状知识分享.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。回流焊的发展现状-回流焊的发展现状及趋势姓名：学号：微电子制造工程（桂林电子科技大学机电工程学院广西桂林541004）摘要：最近几年来，随着众多电子产品往小型，轻型，高密度方向发展，特别是手持设备的大量使用，在元器件材料工艺方面都对原有SMT技术提出了重大的挑战，也因此使SM得致到了飞速发展的机会。IC发展到0.5mm，0.4mm.0.3mm脚距；BGA已被广泛采用，CSP也崭露头角，并呈现也快速上涨趋势。一个总的趋势就是要求回流焊采用更先进的热传递方式，达到节约能源，均匀温度，适合双面板PCB和新型器

2、件封装方式的焊接要求，并逐步实现对波峰焊的全面代替。关键词：SMT；回流焊；焊接；发展；趋势Reflowofthestatusquoanddevelopmenttrend(CollegeofmechanicalandelectricalengineeringGuilinUniversityofElectronicTechnologyGuilin541004)Abstract:Inrecentyears,alongwithmanyelectronicproductstosmall,lightweight,highdensitydevelopment,especiallytheuseofhandh

3、elddevices,componentsintheprocessofthematerialaspectsoftheoriginalSMTtechnologypresentsagreatchallenge,sothatSMinducedbyrapiddevelopmentopportunities.DevelopmentofICto0.5mm,0.4mm.0.3mmpitch;BGAhasbeenwidelyused,CSPalsocutastrikingfigure,andisalsothetrendofrapidrise.Ageneraltrendistoaskthereflowadopt

4、smoreadvancedheattransferway,achieveenergysaving,uniformtemperature,suitablefordouble-sidedplatePCBandanoveldeviceencapsulationweldingrequirements,andgraduallyrealizethesolderingfullyreplace.Keywords:SMT;Reflowsoldering;welding;developmenttrend;1引言经过近20多年的飞速发展，国外SMT设备单机结构性框架已基本趋于成熟，并进一步向模块化、灵活、柔性组线方

5、向发展，以发挥设备的最大使用效率，满足快速增长的生产需要。但是，近几年随着一些相关技术领域的发展，如元器件领域，新的封装器件不断涌现，元器件越来越小，引线间距越来越密，以及人类环保意识的加强等，相应的对SMT设备的发展提出了新的挑战。1焊接技术是表面组装技术中的核心技术。如果说90年代的焊接技术是在热风再流焊、红外热风再流焊、免清洗焊接等领域快速发展的话，那么，21世纪的焊接技术将更加多元化，穿孔再流焊PIHR（Pin-In-Hole-Reflow）、无铅焊以及导电胶（ConductiveAdhesive）接技术将得到进一步的推广和应用，相关设备将得到进一步的发展和普及。22回流焊的发展现状与

6、趋势的思考最近几年来，随着众多电子产品往小型，轻型，高密度方向发展，特别是手持设备的大量使用，在元器件材料工艺方面都对原有SMT技术提出了重大的挑战，也因此使SM得致到了飞速发展的机会。IC发展到0.5mm，0.4mm.0.3mm脚距；BGA已被广泛采用，CSP也崭露头角，并呈现也快速上涨趋势。析料上免清洗低残留锡膏得到广泛用。所有这些都给回流焊工艺提出了新的要求，一个总的趋势就是要求回流焊采用更先进的热传递方式，达到节约能源，均匀温度，适合双面板PCB和新型器件封装方式的焊接要求，并逐步实现对波峰焊的全面代替。33几种回流焊技术的特点3.1充氮回流焊在回流焊中使用惰性气体保护，已经有一段时间

7、了，并已得到较大范围的应用，由于价格的考虑，一般都是选择氮气保护。氮气回流焊有以下优点：防止减少氧化；提高焊接润湿力，加快润湿速度；减少锡球的产生，避免桥接，得到列好的焊接质量。特别重要的是，可以使用更低活性助焊剂的锡膏，同时也能提高焊点的性能，减少基材的变色，但是它的缺点是成本明显的增加，这个增加的成本随氮气的用量而增加，当你需要炉内达到1000ppm含氧量与50ppm含氧量，对氮气的需求是有天壤之别的。在目前所使用的大多数炉子都是强制热风循环型的，在这种炉子中控制氮气的消耗不是容易的事。有几种方法来减少氮气的消耗量，减少炉子进出口的开口面积，很重要的一点就是要用隔板，卷帘或类似的装置来阻挡

8、没有用到的那部分进出口的空间，另外一种方式是利用热的氮气层比空气轻且不易混合的原理，在设计炉的时候就使得加热腔比进出口都高，这样加热腔内形成自然氮气层，减少了氮气的补偿量并维护在要求的纯度上。3.2双面回流焊双面PCB已经相当普及，并在逐渐变得复那时起来，它得以如此普及，主要原因是它给设计者提供了极为良好的弹性空间，从而设计出更为小巧，紧凑的低成本的产品。到今天为止，双面板一般都有通过回流焊接上面（元件面），然后通过波峰焊来焊接下面（引脚面）。目前的一个趋势倾向于双面回流焊，但是这个工艺制程仍存在一些问题。大板的底部元件可能会在第二次回流焊过程中掉落，或者底部焊接点的部分熔融而造成焊点的可靠性

9、问题。4已经发现有几种方法来实现双面回流焊：一种是用胶来粘住第一面元件，那当它被翻过来第二次进入回流焊时元件就会固定在位置上而不会掉落，这个方法很常用，但是需要额外的设备和操作步骤，也就增加了成本。第二种是应用不同熔点的焊锡合金，在做第一面是用较高熔点的合金而在做第二面时用低熔点的合金，这种方法的问题是低熔点合金选择可能受到最终产品的工作温度的限制，而高熔点的合金则势必要提高回流焊的温度，那就可能会对元件与PCB本身造成损伤。对于大多数元件，熔接点熔锡表面张力足够抓住底部元件话形成高可靠性的焊点，元件重量与引脚面积之比是用来衡量是否能进行这种成功焊接一个标准，通常在设计时会使用30g/in2这

10、个标准，第三种是在炉子低部吹冷风的方法，这样可以维持PCB底部焊点温度在第二次回流焊中低于熔点。但是潜在的问题是由于上下面温差的产生，造成内应力产生，需要用有效的手段和过程来消除应力，提高可靠性。以上这些制程问题都不是很简单的。但是它们正在被成功解决之中。勿容置疑，在未来的几年，双面板会断续在数量上和复杂性性上有很大发展。53.3通孔回流焊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。一个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

11、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。另外一点是许多连接器并?没有设计成可以承受回流焊的温度，早期基于直接红外加热的炉子已不能适用，这种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

12、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。63.4无铅回流焊出于对环保的考虑，铅在21世纪将会被严格限用。虽然电子工业中用铅较极小，不到全部用量1，但也属于禁用之列，在未来的几年中将会被逐步淘汰。现在正在开发可靠而又经济的无铅焊料。目前开发出多种替代品一般都具有比锡铅合金高40C左右的熔点温度，这就意味着回流焊必须在更高的温度下进行。氮气保护可以部分消附除因温度提高而增加的氧化和对PCB本身的损伤。不过工业界大概必须经这一个痛苦的学习期来解决所遇到的问题，工尽快应用该制程，时间已经所省不多，现在所使用的许多炉子被设计成高不超出3000C的作业温

13、度，对于无铅焊料或非共溶点焊锡（用于BGA，双面板等）来讲，则需要更高的炉子温度，这些新的制程通常要求回流区中的温度达到3500C4000C，炉子的设计必须更改以满足这样的要求，机器中的热敏感部件必须被修改，或者要采取措施防止热量向这些部件传递。3.5连续柔性板回流焊特殊的炉子已经被开发出来处理贴装有SMT元件的连续柔性板。与普通回流炉最大不同点是这种炉子需要特制的轨道来传递柔性板。当然，这种炉子也需要能处理连续板的问题。对于分离的PCB板来讲，炉中的流量与前几段工位的状况无依赖关系，但是对于成卷连续的柔性板，柔性板在整条线上是连续的，线上任何一个特殊问题，停顿就意味着全线必须停顿，这样就产生

14、一个特殊问题，停顿在炉子中的部分会因过热而损坏，因此，这样的炉子必须具备应变随机停顿的能力，继续处理完该段柔性板，并在全线恢复连续运转时回到正常工作状态。73.6垂直烘炉技术市场对于缩小体积的需求，使CSP（如FLIPCHIP）得到较多应用，这样元件贴装后具有更小的占地面积和更高的信号传递速率。填充或灌胶被用来加强焊点结构使其能抵受住由于硅片与PCB材料的热膨胀系数不一致而产生的应力，一般常会采用上滴或围填法来把晶片用胶封起来。许多这样的封装胶都需要很长的固化时间，对于在线生产的炉子来讲是不现实的，通常会使用成批处理的烘炉，但是垂直烘炉已经被证明可以成功地进行固化过程，并且其温度曲线比普通回流

15、炉更为简单，垂直烘炉使用一个PCB传输系统来扮演缓冲区/堆积区的作用，这样就延长了PCB板在一个小占地面积的烘炉中驻。4结论人类文明发展到今天，控制三废（废气、废料、废水）保护环境已成为共识。传统的锡膏中含有助焊剂，其焊接后的残留物需要用氟里昂及丙酮等溶剂来清洗，而这些溶剂都会对环境造成污染，为了避免污染相应出现了水清洗工艺和免清洗工艺还有新型焊锡膏。电子产品向短、小、轻、薄化发展。组装高密度化，SMC/SMD微细间距化，SMC/SMD品种规格系列化，特别是异型元件与机电元件日益增多，这诸多的新发展迫使作为SMT中的重要工艺，回流焊、无铅回流焊工艺亦面临着挑战，需要不断地发展和完善以提高焊接质量和成品率。参考文献：1钟华王丽贤（译）汪凌勇（校）2020年信息技术发展趋势展望.科技导报（北京）.2008,26(11).-96-972樊融融.现代电子装连工艺过程控制.电子工业出版社.20103关于再流焊工艺发展的讨论J.表面贴装世界，2002(3):74-77.4王艳，周德检.再流焊工艺仿真模型研究C.深圳：中国电子学会生产技术学分会，2003.113-117.5周德俭.吴兆华.表面组装工艺技术.国防工业出版社.20026周旭.电子设备结构与工艺.北京航空航天大学出版社.20047车固勇，一种新型的软、硬板结合焊接技术J，现代表面贴装资讯，2010，第六期：Page10-12.-