5G萬物(wù)互(hù)聯(lián)時代，保證PCBA高(gāo)可(kě)靠焊接的(dí)各(gè)種(zhǒng)類型回(huí)流焊接工(gōng)藝解析!
隨(suí)著(zhuó)SMT電子(zǐ)元(yuán)器(qì)件不斷(duàn)向小型化發展，芯片集成度(dù)越(yuè)來越(yuè)高，無論(lùn)是筆記本，智(zhì)能手機(jī)還是醫(yī)療器械，汽車電子，軍工和航(háng)天產品(pǐn)，產品(pǐn)中的(dí)陣列(liè)封裝的(dí)BGA，CSP等(děng)器(qì)件應用越(yuè)來越(yuè)多(duō)，對(duì)產(chǎn)品的(dí)質(zhì)量要求也(yě)越(yuè)來越多。
5G是2019年(nián)火熱的(dí)詞(cí)匯，而(ér)今5G時(shí)代揭開(kāi)序幕，從(cóng)手(shǒu)機(jī)PCBA電路(lù)板內部(bù)來看，相比(bǐ)4G手機，5G手(shǒu)機的(dí)設(shè)計難點除了基帶芯(xīn)片之外，主要集中(zhōng)在(zài)射頻，天綫等(děng)處(chǔ)。由於(yú)5G比(bǐ)4G頻(pín)率(shuài)至少(shǎo)高1倍，頻(pín)帶寬5倍(bèi)，頻段高達29個(gè)，功率高5倍，速(sù)率高(gāo)10倍，天(tiān)綫多幾十(shí)倍。這(zhè)都需(xū)要我(wǒ)們不斷(duàn)的提高工藝(yì)能力(lì) ，增(zēng)加高端(duān)設備(bèi)，通(tōng)過高(gāo)質(zhì)量(liáng)焊接(jiē)保(bǎo)證高(gāo)可(kě)靠(kào)性(xìng)產(chǎn)品。
PCBA高可靠焊接的(dí)各(gè)種工(gōng)藝(yì)解(jiě)析
在高(gāo)精(jīng)密的電(diàn)子(zǐ)製(zhì)造(zào)工序(xù)中SMT生(shēng)產(chǎn)設備有不少，主要自動(dòng)化設備(bèi)有(yǒu)SMT自(zì)動X-RAY點料機，SMT首(shǒu)件檢測儀，全(quán)自動錫膏(gāo)印(yìn)刷機(jī)，在綫(xiàn)3D-SPI錫(xī)膏印刷檢(jiǎn)測(cè)儀，貼(tiē)片機(jī)，回(huí)流焊(hàn)，在(zài)綫AOI光學(xué)檢(jiǎn)測儀，在綫PCBA全自(zì)動銑(xiǎn)刀分板(bǎn)機等(děng)。
每種(zhǒng)設(shè)備(bèi)都有特(tè)定(dìng)的(dí)功用和用途(tú)，回流(liú)焊爐是SMT生產(chǎn)綫(xiàn)後(hòu)道(dào)工(gōng)序，負責將(jiāng)已(yǐ)經(jīng)貼裝(zhuāng)好的PCB電(diàn)路板和元器件的(dí)焊料融(róng)化後與(yǔ)主板粘結。
回流焊(hàn)已成(chéng)為(wéi)SMT的主流(liú)工(gōng)藝，我們(mén)常用(yòng)的智能(néng)手(shǒu)機(jī)板(bǎn)卡(qiǎ)上(shàng)的(dí)元(yuán)件大都是(shì)通(tōng)過這種工(gōng)藝焊接到綫路板上(shàng)的 , 是靠熱氣(qì)流(liú)對(duì)焊點的作用，膠(jiāo)狀(zhuàng)的焊劑在(zài)一(yī)定的高(gāo)溫氣流(liú)下(xià)進行物理(lǐ)反(fǎn)應達(dá)到(dào)SMD的焊接(jiē)；之所(suǒ)以叫"回流(liú)焊(hàn)"是因(yīn)為(wéi)氣體(tǐ)在焊機內循(xún)環(huán)流(liú)動產生高溫(wēn)達到焊接(jiē)目的；回流(liú)焊爐(lú)同樣有很多(duō)品(pǐn)種，比(bǐ)如(rú)熱風回流(liú)焊(hàn)，氮氣回流焊，氣相(xiāng)回(huí)流(liú)焊(hàn)，真(zhēn)空回流焊(hàn)等。
SMT回(huí)流焊接(jiē)，是電子板(bǎn)組裝(zhuāng)作業(yè)中(zhōng)的(dí)重(zhòng)要工序，如果沒有較(jiào)好(hǎo)的掌握它(tā)，不但(dàn)會出現許(xǔ)多(duō)“臨時故障(zhàng)”還(huán)會直接影(yǐng)響(xiǎng)焊點(diǎn)的壽命(mìng)；下(xià)麵(miàn)SMT行業(yè)頭(tóu)條小編收(shōu)集了(liǎo)電(diàn)子製造業當(dāng)下流(liú)行的(dí)各類(lèi)SMT回(huí)流焊接(jiē)工藝(yì)和大家分(fēn)享(xiǎng)，希望(wàng)對(duì)SMT行業(yè)的精(jīng)英小(xiǎo)夥(huǒ)伴們(mén)工(gōng)作有幫助 !
SMT回(huí)流焊(hàn)是(shì)SMT組裝過(guò)程(chéng)的關(guān)鍵設備(bèi)，PCBA焊接的焊點質量(liáng)完全取決於回(huí)流(liú)焊接設備的性能(néng)和溫度曲綫的設置(zhì)。
回流(liú)焊接(jiē)技術經(jīng)歷(lì)了板(bǎn)式(shì)輻(fú)射加熱，石(shí)英紅(hóng)外(wài)管(guǎn)加熱，紅(hóng)外(wài)熱(rè)風(fēng)加(jiā)熱(rè)，強(qiáng)製(zhì)熱風加(jiā)熱(rè)，強製熱(rè)風(fēng)加(jiā)熱加氮氣保護等(děng)不同形式的發展(zhǎn)過程。
01
熱(rè)板，推(tuī)板式(shì)傳導(dǎo)回流焊
這(zhè)類回(huí)流(liú)焊爐依靠(kào)傳送帶或(huò)推(tuī)板(bǎn)下的熱(rè)源(yuán)加熱，通過熱(rè)傳導(dǎo)的方(fāng)式加熱(rè)基板上的元件，用(yòng)於(yú)采用(yòng)陶瓷(cí)（Al2O3）基板(bǎn)厚膜電(diàn)路的(dí)單麵組(zǔ)裝(zhuāng)，陶瓷基板上隻有(yǒu)貼(tiē)放在傳(chuán)送帶上才(cái)能得到(dào)足夠的(dí)熱(rè)量，其結構(gòu)簡單(dān)，價格便宜(yí)。我(wǒ)國的一(yī)些厚膜電路(lù)廠(chǎng)在(zài)80年代(dài)初曾(zēng)引進(jìn)過(guò)此(cǐ)類設(shè)備。
02
紅外(wài)輻(fú)射(shè)回流(liú)焊
此類回(huí)流焊(hàn)爐(lú)也多(duō)為傳送帶式(shì)，但(dàn)傳送(sòng)帶(dài)僅起支托，傳送(sòng)基板的(dí)作用，其加熱(rè)方式(shì)主要依紅(hóng)外(wài)綫(xiàn)熱源以(yǐ)輻射方(fāng)式(shì)加(jiā)熱，爐(lú)膛(táng)內的(dí)溫度(dù)比前(qián)一(yī)種(zhǒng)方式均匀(yún)，網(wǎng)孔較大，適於(yú)對雙麵(miàn)組裝的基板(bǎn)進行(háng)回流焊接加(jiā)熱。這類(lèi)回(huí)流(liú)焊爐(lú)可以(yǐ)說(shuō)是(shì)回流焊爐(lú)的基本型。在我(wǒ)國使用的(dí)很(hěn)多，價(jià)格也比較便宜。
03
紅外加(jiā)熱風回(huí)流(liú)焊(hàn)
這(zhè)類(lèi)回流(liú)焊爐是在IR爐(lú)的基(jī)礎(chǔ)上(shàng)加(jiā)上熱(rè)風(fēng)使(shǐ)爐(lú)內溫度(dù)較均(jūn)匀(yún)，單純使(shǐ)用紅(hóng)外輻射(shè)加(jiā)熱(rè)時，人(rén)們發現在(zài)同(tóng)樣(yàng)的加熱環(huán)境內，不(bù)同材料及(jí)顏(yán)色吸收熱(rè)量是不同的(dí)，即(jí)（1）式中Q值(zhí)是不(bù)同(tóng)的，因(yīn)而(ér)引起(qǐ)的溫升ΔT也(yě)不同(tóng)，例如IC等SMD的(dí)封裝是(shì)黑色(sè)的(dí)酚(fēn)醛或環(huán)氧，而引綫(xiàn)是(shì)白色的金屬(shǔ)，單純(chún)加熱時(shí)，引綫(xiàn)的(dí)溫度低於其(qí)黑(hēi)色(sè)的SMD本(běn)體。加上(shàng)熱(rè)風後(hòu)可使溫度(dù)更(gēng)均(jūn)匀，而克服吸熱差異(yì)及陰影不良(liáng)情況(kuàng)，IR + Hot air的(dí)回流(liú)焊爐(lú)在國際(jì)上(shàng)曾使(shǐ)用得(dé)較普(pǔ)遍。
04
氮(dàn)氣回(huí)流(liú)焊
隨著組(zǔ)裝(zhuāng)密(mì)度的(dí)提高，精細(xì)間(jiān)距（Fine pitch）組(zǔ)裝(zhuāng)技(jì)術的出(chū)現(xiàn)，產生了(liǎo)充氮回流焊工(gōng)藝(yì)和設(shè)備，改(gǎi)善了(liǎo)回流焊(hàn)的(dí)質量和成(chéng)品率(shuài)，已(yǐ)成(chéng)為(wéi)回(huí)流(liú)焊的發展方(fāng)向(xiàng)。
氮氣回(huí)流焊有以下(xià)優點：
（1） 防(fáng)止(zhǐ)減少氧(yǎng)化(huà)
（2） 提高(gāo)焊接潤(rùn)濕力(lì)，加(jiā)快(kuài)潤濕速度(dù)
（3） 減少(shǎo)錫球(qiú)的(dí)產(chǎn)生(shēng)，避免橋接(jiē)，得到列(liè)好的焊接質(zhì)量(liáng)
得到(dào)列好的(dí)焊接質(zhì)量特別重(zhòng)要的(dí)是，可以使用(yòng)低(dī)活性(xìng)助焊(hàn)劑的(dí)錫膏，同時(shí)也(yě)能提高(gāo)焊(hàn)點(diǎn)的性能，減(jiǎn)少基材的(dí)變(biàn)色(sè)，但是(shì)它(tā)的(dí)缺(quē)點是(shì)成(chéng)本明顯的增(zēng)加，這(zhè)個增加(jiā)的(dí)成(chéng)本(běn)隨(suí)氮氣的(dí)用(yòng)量而(ér)增(zēng)加(jiā)，當(dāng)你需要爐(lú)內達到(dào)1000ppm含氧(yǎng)量(liáng)與50ppm含氧量，對(duì)氮氣(qì)的(dí)需求是(shì)有天壤(rǎng)之(zhī)別的。現在(zài)的錫(xī)膏製(zhì)造廠(chǎng)商都(dū)在(zài)致(zhì)力(lì)於開發在(zài)較(jiào)高含氧(yǎng)量(liáng)的(dí)氣氛中(zhōng)就能進行(háng)良(liáng)好的焊接的免(miǎn)洗焊(hàn)膏(gāo)，這樣就可(kě)以減少氮氣的(dí)消耗。
對於中回流焊中引入氮氣，必(bì)須進行成本收(shōu)益(yì)分析，它(tā)的收(shōu)益(yì)包括產品的(dí)良率，品(pǐn)質的改善，返(fǎn)工或維修(xiū)費(fèi)的降低等(děng)等(děng)，完整無誤的分析(xī)往往會揭示(shì)氮氣(qì)引入並沒有增(zēng)加最(zuì)終成本，相反，我們(mén)卻能從(cóng)中(zhōng)收(shōu)益(yì)。
在目(mù)前(qián)所使用(yòng)的(dí)大多(duō)數爐(lú)子(zǐ)都是強製(zhì)熱(rè)風循(xún)環(huán)型的，在這種爐子(zǐ)中控(kòng)製氮氣的消耗不是(shì)容易的事。有幾種(zhǒng)方法(fǎ)來(lái)減少(shǎo)氮(dàn)氣的(dí)消耗量，減(jiǎn)少(shǎo)爐(lú)子進出(chū)口的(dí)開(kāi)口(kǒu)麵(miàn)積(jī)，重要的一(yī)點(diǎn)就是要用隔(gé)板，卷簾或(huò)類(lèi)似(sì)的裝(zhuāng)置(zhì)來阻擋沒(méi)有用到的那(nà)部分(fēn)進(jìn)出(chū)口的空(kōng)間，另外(wài)一(yī)種(zhǒng)方(fāng)式是利(lì)用熱的(dí)氮氣層(céng)比(bǐ)空氣輕且不(bù)易(yì)混合的原理，在設(shè)計(jì)爐的(dí)時候(hòu)就(jiù)使(shǐ)得加(jiā)熱腔比進出(chū)口都高，這樣(yàng)加(jiā)熱腔內形成(chéng)自(zì)然氮氣層，減少(shǎo)了(liǎo)氮氣(qì)的補償量(liáng)並維護(hù)在(zài)要(yào)求的(dí)純(chún)度(dù)上。
05
通孔回流(liú)焊
通孔回(huí)流焊有時也稱作(zuò)分類元(yuán)件回流焊，正在逐漸興(xīng)起(qǐ)。它可以(yǐ)去(qù)除(chú)波峰(fēng)焊環節(jié)，而(ér)成為PCB混裝(zhuāng)技(jì)術中(zhōng)的一個(gè)工藝環節。一個(gè)好處(chǔ)就是(shì)可以在發揮表(biǎo)麵(miàn)貼裝(zhuāng)製(zhì)造(zào)工藝(yì)的(dí)優點的同時(shí)使用(yòng)通(tōng)孔插(chā)件來得(dé)到較(jiào)好(hǎo)的機械聯(lián)接(jiē)強度。對於較大尺(chǐ)寸(cùn)的PCB板的(dí)平(píng)整(zhěng)度不(bù)能夠(gòu)使(shǐ)所有表麵貼(tiē)裝元器件(jiàn)的引腳(jiǎo)都能(néng)和焊盤(pán)接(jiē)觸(chù)，同(tóng)時，就算引(yǐn)腳和(hé)焊盤(pán)都(dū)能接觸(chù)上，它(tā)所(suǒ)提(tí)供的(dí)機械強度(dù)也(yě)往往是不(bù)夠大的，容易在(zài)產(chǎn)品(pǐn)的使用(yòng)中(zhōng)脫(tuō)開而成(chéng)為故(gù)障(zhàng)點。
盡管通(tōng)孔(kǒng)回(huí)流(liú)焊可發(fā)取(qǔ)得償還(huán)好處，但是在實際應用(yòng)中仍有(yǒu)幾個缺點，錫膏(gāo)量(liáng)大，這(zhè)樣會(huì)增加因(yīn)助焊(hàn)劑的(dí)揮了冷(lěng)卻(què)而產生對機(jī)器(qì)汙染的程度，需要(yào)一(yī)個(gè)有(yǒu)效的助(zhù)焊劑(jì)殘留清(qīng)除(chú)裝置(zhì)。另外一(yī)點是(shì)許(xǔ)多連接器並(bìng) 沒有設(shè)計(jì)成可以(yǐ)承受(shòu)回流(liú)焊的溫度(dù)，早期基(jī)於(yú)直(zhí)接紅外(wài)加(jiā)熱的爐子(zǐ)已不能(néng)適(shì)用(yòng)，這種(zhǒng)爐(lú)子缺(quē)少(shǎo)有效的熱傳遞效率(shuài)來(lái)處理(lǐ)一般表麵貼裝元件與具(jù)有復雜幾何外(wài)觀(guān)的通(tōng)孔(kǒng)連(lián)接(jiē)器(qì)同(tóng)在(zài)一(yī)塊PCB上(shàng)的能力。隻(zhī)有(yǒu)大容量的具有(yǒu)高的(dí)熱(rè)傳遞的強製(zhì)對流爐(lú)子，才有可能實現通(tōng)孔回流，並且(qiě)也得到實(shí)踐(jiàn)證(zhèng)明(míng)，剩(shèng)下(xià)的(dí)問題就(jiù)是如何(hé)保證通(tōng)孔中的(dí)錫膏(gāo)與元(yuán)件腳(jiǎo)有一個適當(dāng)的(dí)回流焊(hàn)溫度曲綫(xiàn)。隨著(zhuó)工藝與(yǔ)元件的改進(jìn)，通孔回(huí)流(liú)焊也會越來(lái)越(yuè)多(duō)被應用。
在傳(chuán)統的(dí)電子組裝(zhuāng)工藝(yì)中，對(duì)於安裝(zhuāng)有過孔插裝(zhuāng)元件(THD)印(yìn)製板(bǎn)組件的(dí)焊接一般采(cǎi)用(yòng)波峰焊接技(jì)術(shù)。但波峰(fēng)焊接(jiē)有許多(duō)不(bù)足之(zhī)處：不適合高密度，細間距元(yuán)件焊接(jiē)；橋接(jiē)，漏焊較多；需噴塗助焊(hàn)劑；印製板受到較(jiào)大熱衝擊(jī)翹曲(qū)變(biàn)形。因(yīn)此波峰焊接在許多方麵(miàn)不能適應(yīng)電子(zǐ)組(zǔ)裝(zhuāng)技術(shù)的(dí)發展。
為了適應(yīng)表麵組裝(zhuāng)技(jì)術(shù)的(dí)發(fā)展(zhǎn)，解決以(yǐ)上(shàng)焊(hàn)接難(nán)點的措(cuò)施是采(cǎi)用通(tōng)孔回流焊(hàn)接(jiē)技(jì)術(THR，Through-hole Reflow)，又稱為穿孔(kǒng)回(huí)流(liú)焊PIHR(Pin-in-HoleReflow)。該技術(shù)原理(lǐ)是(shì)在印(yìn)製板完成貼片(piàn)後，使(shǐ)用一種安裝有許(xǔ)多針(zhēn)管(guǎn)的特(tè)殊模(mó)板(bǎn)，調(tiáo)整模板(bǎn)位置(zhì)使針管與(yǔ)插裝元(yuán)件的過孔焊盤(pán)對齊(qí)，使(shǐ)用刮刀將模板上的(dí)錫(xī)膏漏(lòu)印到(dào)焊(hàn)盤(pán)上(shàng)，然(rán)後安(ān)裝插裝元件，最(zuì)後(hòu)插(chā)裝(zhuāng)元件與貼(tiē)片元件同時(shí)通過回(huí)流(liú)焊(hàn)完成焊接。
從(cóng)中可以(yǐ)看出穿孔回(huí)流焊相對於傳(chuán)統(tǒng)工藝的優越性(xìng)：首(shǒu)先(xiān)是(shì)減(jiǎn)少了(liǎo)工序，省(shěng)去了(liǎo)波峰焊(hàn)這(zhè)道工(gōng)序，節省(shěng)了費(fèi)用，同(tóng)時(shí)也(yě)減少(shǎo)了(liǎo)所(suǒ)需(xū)的工作(zuò)人(rén)員，在效(xiào)率上(shàng)也得到(dào)了提(tí)高(gāo)；其次回(huí)流焊(hàn)相(xiāng)對於(yú)波峰焊，產生橋(qiáo)接的(dí)可能性(xìng)要(yào)小的多，這(zhè)樣(yàng)就提高(gāo)了(liǎo)一(yī)次通過率。穿(chuān)孔(kǒng)回(huí)流(liú)焊相(xiāng)對(duì)傳(chuán)統工藝(yì)在(zài)經濟(jì)性(xìng)，先進性(xìng)上都(dū)有較(jiào)大優勢。
通孔(kǒng)回流焊接技術(shù)起源於(yú)日本SONY公司，20世紀(jì)90年(nián)代初已開始應用(yòng)，但它(tā)主要應用於SONY自己的產(chǎn)品上(shàng)，如電(diàn)視(shì)調諧器及CD Walkman。我國(guó)在20世(shì)紀90年代中期從日本(běn)引進這(zhè)種技術，當(dāng)時(shí)國內(nèi)無錫(xī)無綫電(diàn)六廠，上(shàng)海金陵(líng)無綫(xiàn)電廠(chǎng)，成都8800廠，重(zhòng)慶測試(shì)儀(yí)器(qì)廠(chǎng)，深(shēn)圳東莞(guān)調諧器(qì)廠等幾(jī)個(gè)調諧(xié)器生產(chǎn)廠應用了此技(jì)術(shù)，獲(huò)得了(liǎo)較好的收(shōu)益，目(mù)前在(zài)CD，DVD激光機芯伺服板(bǎn)及DVD-ROM伺(sì)服板，筆(bǐ)記本電腦主(zhǔ)板等(děng)領域都(dū)有了廣泛(fàn)的應用。
(1)可(kě)靠性高，焊接(jiē)質量好，不良比(bǐ)率(shuài)DPPM可(kě)低於(yú)20。
(2)虛焊，橋(qiáo)接等焊接缺陷(xiàn)少，修(xiū)板的工(gōng)作量減(jiǎn)少(shǎo)。
(3)PCB麵(miàn)幹淨(jìng)，外(wài)觀明顯比波峰焊好。
(4)簡化了(liǎo)工序(xù)。由(yóu)於(yú)省(shěng)去(qù)了(liǎo)點（或印(yìn)刷）貼片膠工序(xù)，波峰焊工序，清(qīng)洗(xǐ)工序，使(shǐ)操作(zuò)和管(guǎn)理都簡單化(huà)。因同(tóng)一(yī)產品中使用(yòng)的(dí)材料和設備越少(shǎo)越容易管理。而(ér)且(qiě)再(zài)流焊爐的操(cāo)作比波峰(fēng)焊(hàn)機的操作簡便得多(duō)，無(wú)錫渣的問題，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
(5)降(jiàng)低(dī)成(chéng)本(běn)，增(zēng)加(jiā)效益。采(cǎi)用此工(gōng)藝(yì)後(hòu)，免(miǎn)去(qù)了(liǎo)波峰焊(hàn)設備(bèi)和(hé)清洗(xǐ)設備，波峰(fēng)焊(hàn)和(hé)清(qīng)洗廠房(fáng)，波峰焊和清洗(xǐ)工作(zuò)人員(yuán)，以及大(dà)量(liáng)的(dí)波峰(fēng)焊材料(liào)和(hé)清(qīng)洗劑(jì)材(cái)料(liào)。雖(suī)然免(miǎn)清(qīng)洗焊膏(gāo)的(dí)價格(gé)略(lüè)高於非免清洗(xǐ)焊膏的價格，但總體來(lái)看可(kě)大大降低(dī)成(chéng)本，增(zēng)加(jiā)效益。
通孔回(huí)流(liú)焊接(jiē)生產工(gōng)藝流程(chéng) :
生產(chǎn)工(gōng)藝流(liú)程(chéng)與SMT流程(chéng)極(jí)其相似，即(jí)印刷(shuā)焊膏(gāo)一(yī)插(chā)入(rù)元件一回(huí)流(liú)焊接(jiē)，無論(lùn)對(duì)於單(dān)麵混(hùn)裝板還是雙(shuāng)麵(miàn)混裝板，流(liú)程相同(tóng)。
錫膏印刷工(gōng)藝(yì) :
焊(hàn)膏的(dí)選擇 , 通(tōng)孔回流(liú)所(suǒ)用(yòng)的(dí)焊膏(gāo)黏度較低，流動(dòng)性好(hǎo)，便(biàn)於流入通孔(kǒng)內(nèi)。一般在SMT工藝(yì)以後(hòu)進(jìn)行通孔回流，若SMT采(cǎi)用的(dí)焊膏(gāo)合金(jīn)成分(fēn)為(wéi)63Sn37Pb，那(nà)麼(mó)為(wéi)了保證(zhèng)通(tōng)孔回流(liú)時SMT元件(jiàn)不會再次熔(róng)化(huà)而掉(diào)落(là)，焊(hàn)膏中焊錫合(hé)金(jīn)的成分(fēn)可采(cǎi)用熔(róng)點(diǎn)稍低的(dí)46Sn46Pb8Bi(178℃)，焊料(liào)顆(kē)粒尺寸25μm以(yǐ)下(xià)＜10％，25～50μm＞89％，50μm以(yǐ)上(shàng)＜1％。
由(yóu)於電(diàn)子(zǐ)產(chǎn)品越來越重(zhòng)視小(xiǎo)型(xíng)化(huà)，多(duō)功能(néng)，使(shǐ)電(diàn)路板上(shàng)的(dí)元件密度(dù)越(yuè)來越高，許多單(dān)麵和(hé)雙麵板(bǎn)都以表麵貼(tiē)裝元(yuán)器件為主。但(dàn)是(shì)，由於連(lián)接強(qiáng)度(dù)，可靠性和(hé)適(shì)用(yòng)性等因素(sù)，某(mǒu)些(xiē)通孔(kǒng)元件仍無法片(piàn)式化，特(tè)別是(shì)周邊(biān)連(lián)接(jiē)器。在傳統(tǒng)SMT混(hùn)裝工(gōng)藝(yì)中，通孔插裝(zhuāng)元件大(dà)多(duō)采用(yòng)波(bō)峰焊(hàn)，選擇性波峰(fēng)焊，焊(hàn)錫機器(qì)人，手工(gōng)焊，這(zhè)些(xiē)傳統(tǒng)方法(fǎ)，尤其(qí)是波峰(fēng)焊和手工焊接質(zhì)量遠不如(rú)再(zài)流(liú)焊(hàn)的(dí)質(zhì)量；目前(qián)許多電(diàn)子產品通孔元件的比(bǐ)例隻占(zhān)元件總數(shù)的(dí)10%-5%甚至更少，采用波峰(fēng)焊(hàn)，選擇(zé)性波峰焊，自動(dòng)焊錫機器人，手(shǒu)工(gōng)焊及壓(yā)接等(děng)方(fāng)法的(dí)組裝(zhuāng)費用(yòng)遠遠超(chāo)過(guò)該比(bǐ)例(lì)，單(dān)個焊點的費用很(hěn)高(gāo)。因此(cǐ)，通孔元(yuán)件再流焊技(jì)術日(rì)漸(jiàn)流行(háng)，通孔插裝元(yuán)件采用再流焊替代波(bō)峰(fēng)焊（即純再(zài)流焊工(gōng)藝(yì)）已(yǐ)成為當前SMT工(gōng)藝(yì)技(jì)術發展(zhǎn)動(dòng)態(tài)之(zhī)一。
06
垂直固化(huà)回(huí)流焊
5G 的普(pǔ)及，高(gāo)可靠(kào)性(xìng)高(gāo)質量(liáng)終端產品的(dí)點膠固(gù)化工(gōng)藝首選(xuǎn)垂(chuí)直(zhí)加固化爐! 幾乎(hū)所有點(diǎn)膠(jiāo)封裝材(cái)料(liào)都(dū)需(xū)要(yào)較長的(dí)固化(huà)時間，所(suǒ)以(yǐ)用在綫(xiàn)式連續生產的固化爐是不實際的(dí)，平(píng)時(shí)大家經(jīng)常使(shǐ)用“批次烘爐”，但垂直(zhí)烘爐(lú)的技術(shù)也趨(qū)於完善，尤其在(zài)加熱(rè)曲綫(xiàn)比回流(liú)爐簡單時，垂(chuí)直烘(hōng)爐(lú)完全(quán)能(néng)夠勝(shèng)任。
芯片底(dǐ)部(bù)填充(chōng)&元(yuán)件(jiàn)精密包封點膠工藝
垂直烘(hōng)爐使用(yòng)一個垂直升(shēng)降(jiàng)的(dí)傳(chuán)送係統(tǒng)作(zuò)為“緩衝與累加器”，每一(yī)塊PCB都(dū)必(bì)須通過這一(yī)道工序(xù)循(xún)環(huán)。這(zhè)樣(yàng)的結果(guǒ)就(jiù)是得到了足夠長(cháng)的固(gù)化時間(jiān)，而(ér)同時減少(shǎo)了(liǎo)占地麵(miàn)積(jī)。
市場(cháng)對(duì)於(yú)縮(suō)小(xiǎo)體(tǐ)積(jī)的需求，使CSP（如FLIP CHIP）得(dé)到較多(duō)應用(yòng)，這樣元(yuán)件貼(tiē)裝後具有較小(xiǎo)的占地(dì)麵積和(hé)較(jiào)高(gāo)的信號傳遞速率。填充或(huò)灌膠被(bèi)用來(lái)加強(qiáng)焊(hàn)點結構(gòu)使(shǐ)其能(néng)抵受住由(yóu)於(yú)矽(guī)片與PCB材料的熱(rè)膨脹係(xì)數(shù)不一致而產生的應力(lì)，一(yī)般常會采(cǎi)用上(shàng)滴(dī)或圍填法來(lái)把(bǎ)晶片(piàn)用(yòng)膠(jiāo)封起來。
許(xǔ)多這樣的封(fēng)裝膠(jiāo)都(dū)需要(yào)較(jiào)長(cháng)的固化時間(jiān)，對於在綫生產的(dí)爐(lú)子來(lái)講是不(bù)現實(shí)的，通(tōng)常會(huì)使用成批(pī)處理的(dí)烘爐，但(dàn)是(shì)垂直烘(hōng)爐(lú)已(yǐ)經(jīng)被(bèi)證明(míng)可以(yǐ)成(chéng)功(gōng)地進(jìn)行固化過(guò)程，並(bìng)且其(qí)溫度(dù)曲(qū)綫比(bǐ)普通回(huí)流(liú)爐(lú)較(jiào)簡(jiǎn)單(dān)，垂直烘(hōng)爐使(shǐ)用一個PCB傳輸係統(tǒng)來扮演(yǎn)緩衝區/堆積(jī)區的作用，這(zhè)樣就(jiù)延長(cháng)了PCB板在一(yī)個(gè)小占(zhān)地麵(miàn)積的(dí)烘(hōng)爐(lú)中駐(zhù)留(liú)的(dí)時(shí)間。
垂(chuí)直固化(huà)爐工作原理簡圖(tú)
全自動垂(chuí)直回(huí)流爐主(zhǔ)要(yào)用於(yú)高端製造業中的(dí)汽車電子，5G通(tōng)訊(xùn)產品製(zhì)造業的(dí)芯(xīn)片(piàn)粘(nián)接，底(dǐ)部填充，元(yuán)件封裝(zhuāng)，點膠(jiāo)密封(fēng)，精密包(bāo)封，底部(bù)填充(chōng)+銀漿/散(sàn)熱(rè)膠(jiāo)，高精密(mì)非(fēi)接(jiē)觸(chù)噴射底(dǐ)部填充(chōng)點(diǎn)膠等組(zǔ)裝作(zuò)業需(xū)要熱(rè)固(gù)化(huà)的生產環節。應(yīng)用行業(yè)遍(biàn)布 SMT/EMS，家電，太(tài)陽(yáng)能(néng)，汽車電子，軍工，半導體，醫療器械(xiè)等(děng)。
07
真空回流焊
在(zài)5G的爆(bào)發(fā)下(xià)，許多(duō)行(háng)業正在產生重大技術(shù)改革，如汽(qì)車智(zhì)能(néng)駕(jià)駛(shǐ)領(lǐng)域(yù)，智能家(jiā)居，醫(yī)療遠程(chéng)智能(néng)手術領(lǐng)域……而這些領域都(dū)需要高品(pǐn)質高(gāo)可靠(kào)性(xìng)焊(hàn)接。5G通(tōng)訊由於(yú)數(shù)據傳輸(shū)量(liáng)遠遠大於商業4G通(tōng)訊，對焊接的(dí)可(kě)靠(kào)性要求(qiú)會比(bǐ)較高。由於(yú)氣(qì)泡空洞(dòng)不利(lì)於散(sàn)熱(rè)和高頻頻率衰(shuāi)減，因(yīn)此(cǐ)必(bì)須(xū)有效(xiào)地控(kòng)製半導(dǎo)體(tǐ)元器(qì)件(jiàn)自身(shēn)空(kōng)洞(dòng)率，5G通訊基(jī)站(zhàn)板焊(hàn)接(jiē)過(guò)程(chéng)的空(kōng)洞率，以及(jí)5G手(shǒu)機主(zhǔ)板焊(hàn)接的空洞率等(děng)。
SMT貼片(piàn)PCBA在回(huí)流(liú)焊接之(zhī)後(hòu)，焊(hàn)點裏通(tōng)常都會殘留(liú)有(yǒu)部分(fēn)空洞，焊點(diǎn)麵積(jī)越大(dà)，空洞(dòng)的麵積也會(huì)越大(dà)；其原因是由於(yú)在熔(róng)融的焊料冷(lěng)卻(què)凝固時，焊料(liào)中產生(shēng)的(dí)氣體沒有(yǒu)逃(táo)逸出去(qù)，而(ér)被(bèi)“凍(dòng)結”下(xià)來形成(chéng)空洞(dòng)。影響空(kōng)洞產(chǎn)生(shēng)的因素是多(duō)方(fāng)麵的，與焊(hàn)膏選擇(zé)，器(qì)件封裝形式，焊(hàn)盤設(shè)計， PCB 焊(hàn)盤(pán)表(biǎo)麵(miàn)處(chǔ)理(lǐ)方式(shì)，網板開(kāi)孔方(fāng)式(shì)，回流曲(qū)綫設置等都(dū)有(yǒu)關係。
真空回流焊接(jiē)工藝是在回流(liú)焊(hàn)接(jiē)過(guò)程中引入真空環境(jìng)的一種(zhǒng)回(huí)流焊(hàn)接技術，相對於傳統的(dí)回(huí)流焊(hàn)，真(zhēn)空(kōng)回(huí)流(liú)焊在產(chǎn)品(pǐn)進入(rù)回流區的(dí)後段(duàn)，製(zhì)造一個真(zhēn)空環境(jìng)，大氣(qì)壓力(lì)可以(yǐ)降(jiàng)到(dào) 5mbar（500pa）以(yǐ)下，並保(bǎo)持(chí)一(yī)定的時間(jiān)，從而實(shí)現真空(kōng)與回流(liú)焊接(jiē)的結合，此時焊點仍處(chǔ)於(yú)熔(róng)融(róng)狀態，而焊(hàn)點外部(bù)環境則(zé)接近(jìn)真空，由於焊(hàn)點(diǎn)內(nèi)外(wài)壓(yā)力(lì)差(chà)的作用，使(shǐ)得焊點(diǎn)內的(dí)氣(qì)泡容(róng)易(yì)從(cóng)中(zhōng)溢出，焊點空洞率大(dà)幅降低。
非(fēi)真空(kōng)與真(zhēn)空條件下(xià)回(huí)流(liú)焊(hàn)接(jiē)空(kōng)洞(dòng)形成對比示(shì)意圖
業內(nèi)專業(yè)人士分析，譬如傳統(tǒng)的焊接(jiē)氣(qì)泡空洞率(shuài)是20%~25%以(yǐ)內，空洞率IPC標準也是製定在25%，但(dàn)功率器件(jiàn)的空(kōng)洞標準現(xiàn)在要求≤5%（有(yǒu)些器件要求在≤3%），PCB&銅基板(bǎn)&鋁基板焊接空(kōng)洞(dòng)率(shuài)要求≤10~15%。
真(zhēn)空(kōng)爐(lú)就是為了(liǎo)解決這個氣(qì)泡和空洞問(wèn)題的武器，通(tōng)過高品(pǐn)質，高穩定(dìng)性(xìng)和節(jié)能高效(xiào)的(dí)焊接(jiē)設備，在(zài)幫(bāng)助(zhù)電子企(qǐ)業提(tí)升(shēng)產(chǎn)品質(zhì)量(liáng)的同時(shí)，減(jiǎn)少(shǎo)了其(qí)日常電(diàn)能和(hé)氮(dàn)氣(qì)成本(běn)，以(yǐ)及(jí)企業的(dí)停綫(xiàn)和(hé)保養成本。
真空回流(liú)爐示意(yì)圖(tú)
真空(kōng)回流(liú)焊，也可(kě)稱作真空/可控(kòng)氣(qì)氛共晶爐，它熱容(róng)量(liáng)大，PCB表(biǎo)麵溫差(chà)小，已廣泛應用於歐美(měi)航空(kōng)，航天(tiān)，軍工(gōng)電子等(děng)領域。它采用(yòng)紅(hóng)外(wài)輻射加(jiā)熱原(yuán)理(lǐ)，具(jù)有溫(wēn)度(dù)均匀一致(zhì)，超低溫(wēn)安全(quán)焊接(jiē)，無溫差(chà)，無過(guò)熱(rè)，工藝參數(shù)可靠(kào)穩(wěn)定，無(wú)需(xū)復(fù)雜(zá)工藝(yì)試驗，環保(bǎo)成本運(yùn)行低(dī)等(děng)特點，滿(mǎn)足軍(jūn)品多品(pǐn)種，小批(pī)量(liáng)，高(gāo)可(kě)靠(kào)焊接需要。
BGA焊(hàn)點非(fēi)真(zhēn)空和(hé)真空(kōng)焊(hàn)接氣(qì)泡對(duì)比(bǐ)
真(zhēn)空(kōng)回流焊的焊接(jiē)係(xì)統是(shì)在(zài)相對密(mì)閉(bì)同(tóng)時(shí)有真空輔助(zhù)的條件(jiàn)下進行(háng)焊接(jiē)的(dí)，而(ér)這種焊(hàn)接係(xì)統(tǒng)恰恰(qià)對產(chǎn)品(pǐn)質量有(yǒu)較好的優(yōu)勢，在此(cǐ)條件下真空回(huí)流(liú)焊(hàn)能(néng)夠通過高(gāo)效(xiào)排(pái)出焊料(liào)中(zhōng)助焊(hàn)劑(jì)揮(huī)發時產生的氣泡，使產品(pǐn)焊接(jiē)麵的空(kōng)洞(dòng)率有效降低，從(cóng)而(ér)有效地提高了(liǎo)產(chǎn)品的(dí)焊接質(zhì)量(liáng)。
大麵(miàn)積焊點非真空(kōng)和(hé)真(zhēn)空焊點(diǎn)對(duì)比(bǐ)
隨(suí)著電子行業的(dí)發(fā)展，越來(lái)越多(duō)的客戶對產(chǎn)品(pǐn)可(kě)靠(kào)性(xìng)的要(yào)求越(yuè)來越(yuè)高(gāo)。為(wéi)了(liǎo)有效(xiào)的(dí)降(jiàng)低(dī)空洞率，促(cù)使(shǐ)我們使用(yòng)更(gēng)新的(dí)設備完成這一要(yào)求，但是新(xīn)設備的(dí)使用必然(rán)要對我(wǒ)們現有的(dí)模式和(hé)工藝窗(chuāng)口進(jìn)行調(tiáo)整，也會出(chū)現(xiàn)許多的新問題，這需(xū)要(yào)我(wǒ)們去(qù)深入(rù)的(dí)探(tàn)討(tǎo)和(hé)發現。
以上(shàng)我(wǒ)們(mén)介紹了圍繞著(zhuó)設備(bèi)改進，回流(liú)焊(hàn)裝備(bèi)的發展沿革。實事(shì)上回流(liú)焊工(gōng)藝(yì)的發展收到以下(xià)兩方(fāng)麵的(dí)推動(dòng)：
（1）電子產品向(xiàng)短(duǎn)，小，輕(qīng)，薄化發展(zhǎn)。組裝(zhuāng)高密度(dù)化(huà)，SMC/SMD微(wēi)細間(jiān)距(jù)化(huà)，SMC/SMD品(pǐn)種(zhǒng)規(guī)格係(xì)列化，特(tè)別(bié)是(shì)異型元(yuán)件(jiàn)與機(jī)電元(yuán)件日益(yì)增(zēng)多(duō)，這(zhè)諸(zhū)多的(dí)新發(fā)展迫(pò)使(shǐ)作(zuò)為SMT中的重(zhòng)要(yào)工(gōng)藝(yì)回(huí)流(liú)焊(hàn)工(gōng)藝(yì)亦麵(miàn)臨著挑戰，需要不斷地發(fā)展(zhǎn)和完(wán)善以(yǐ)提高焊(hàn)接質量(liáng)和成品(pǐn)率。
（2）人(rén)類文(wén)明發(fā)展(zhǎn)到(dào)今天，控製(zhì)三(sān)廢(fèi)（廢(fèi)氣，廢料，廢(fèi)水）保護環境(jìng)已(yǐ)成為(wéi)共(gòng)識。傳統的錫(xī)膏(gāo)中含(hán)有(yǒu)助焊(hàn)劑(jì)，其焊接後的殘留(liú)物(wù)需(xū)要(yào)用(yòng)氟(fú)裏昂（CFC）及丙酮(tóng)等溶劑(jì)來清(qīng)洗，而(ér)這(zhè)些(xiē)溶劑都會對環境造成汙染，為(wéi)了避(bì)免汙染相(xiāng)應出(chū)現(xiàn)了水清洗(xǐ)工藝(yì)和免清(qīng)洗(xǐ)工藝(yì)還有(yǒu)新型(xíng)焊錫膏(gāo)。