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PCB板熱風(fēng)回流焊測試詳解

回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，例如我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過這種工藝焊接到線路板上的，這種設(shè)備的內(nèi)部有一個加熱電路，將空氣或氮氣加熱到足夠高的溫度后吹向已經(jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。這種工藝的優(yōu)勢是溫度易于控制，焊接過程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。

一、熱風(fēng)回流焊測試簡述

熱風(fēng)回流焊爐總體結(jié)構(gòu)主要分為加熱區(qū)、冷卻區(qū)、爐內(nèi)氣體循環(huán)裝置、廢氣排放裝置以及PCB傳送等五大主體部分。

熱風(fēng)回流焊：是通過對流噴射管嘴或者耐熱風(fēng)機來迫使氣流循環(huán)從而實現(xiàn)被焊件加熱的焊接方法，熱風(fēng)回流焊是通過回流焊爐膛內(nèi)每個溫區(qū)的上下加熱系統(tǒng)進行加熱的。

原理：熱風(fēng)式回流焊爐通過熱風(fēng)的層流運動傳遞熱能，利用加熱器與風(fēng)扇，使?fàn)t內(nèi)空氣不斷升溫并循環(huán)，待焊件在爐內(nèi)受到熾熱氣體的加熱，從而實現(xiàn)焊接。特點：熱風(fēng)式回流焊爐具有加熱均勻、溫度穩(wěn)定的特點，全熱風(fēng)強制對流的回流焊爐經(jīng)過不斷改進與完善，成為了SMT焊接的主流設(shè)備。

回流焊的焊接缺陷

橋聯(lián)：焊接加熱過程中也會產(chǎn)生焊料塌邊，一般出現(xiàn)在預(yù)熱和主加熱兩種場合，當(dāng)預(yù)熱溫度在幾十至一百范圍內(nèi)，作為焊料中成分之一的溶劑即會降低粘度而流出，如果其流出的趨勢十分強烈，會同時將焊料顆粒擠出焊區(qū)外形成含金顆粒，在溶融時如不能返回到焊區(qū)內(nèi)，也會形成滯留焊料球。

立碑：又稱曼哈頓現(xiàn)象。片式元件在遭受急速加熱情況下發(fā)生的翹立，這是因為急熱元件兩端存在的溫差，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤，而另一邊的焊料未完全熔融而引起濕潤不良，這樣促進了元件的翹立。  

潤濕不良：指焊接過程中焊料和電路基板的焊區(qū)（銅箔）或SMD的外部電極，經(jīng)浸潤后不生成相互間的反應(yīng)層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區(qū)表面受到污染或沾上阻焊劑或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。

二、回流焊爐結(jié)構(gòu)與工藝

1. 試驗儀器：回流焊爐 

8溫區(qū)回流焊KTE 800完全滿足各種無鉛焊接工藝要求；標(biāo)準(zhǔn)空氣爐、熱風(fēng)系統(tǒng)，使用熱風(fēng)對流傳導(dǎo)更高效、熱補償更快；PLC+PLD閉環(huán)控制，性能穩(wěn)定可靠，溫度控制及曲線重復(fù)精度高；雙溫度傳感器，雙安全控制模式，速度異常報警，掉板報警；溫度巡檢儀時刻監(jiān)測每個溫區(qū)溫度，超高溫保護，自動切斷加熱電源。

2.設(shè)備參數(shù)

3.綠色無鉛

出于對環(huán)保的考慮，鉛在21世紀(jì)將會被嚴(yán)格限用，雖然電子工業(yè)中用鉛量極小，不到全部用量1%，但也屬于禁用之列，在發(fā)展趨勢中將會被逐步淘汰，許多地方正在開發(fā)可靠而又經(jīng)濟的無鉛焊料，所開發(fā)出的多種替代品一般都具有比錫鉛合金高40屯左右的熔點溫度，這就意味著回流焊必須在更高的溫度下進行，氮氣保護可以部分消除因溫度提高而增加的氧化和對PCB本身的損傷。

二、回流焊測試標(biāo)準(zhǔn)方法

回流焊機根據(jù)功能劃分溫區(qū)總共有四個溫區(qū)：預(yù)熱區(qū)、均熱恒溫區(qū)、回流焊接區(qū)、冷卻區(qū)。

(1) 預(yù)熱區(qū)：回流焊進行焊接的第一步工作是預(yù)熱，預(yù)熱是為了使錫膏活性化，避免浸錫時進行急劇高溫加熱引起焊接不良所進行的預(yù)熱行為，把常溫PCB板勻均加熱，達到目標(biāo)溫度。

(2) 保溫區(qū)：第二階段-保溫階段，主要目的是使回流焊爐爐內(nèi)PCB板及各元器件的溫度穩(wěn)定，使元件溫度保持一致。保溫段結(jié)束，焊盤，焊料球及元件引腳上的氧化物在助焊劑的作用下被除去，整個電路板的溫度也達到平衡。

(3) 回焊區(qū)：回流焊區(qū)域里加熱器的溫度升至最高，元件的溫度快速上升至最高溫度。在回流街道段，其焊接峰值溫度隨所用焊膏的不同而不同，峰值溫度一般為210-230℃，回流時間不宜過長，以防對元件及PCB造成不良影響，可能會造成電路板被烤焦等。

(4) 冷卻區(qū)：最后階段，溫度冷卻到錫膏凝固點溫度以下，使焊點凝固。冷卻速率越快，焊接效果越好。冷卻速率過慢，將導(dǎo)致過量共晶金屬化合物產(chǎn)生，以及在焊接點處易發(fā)生大的晶粒結(jié)構(gòu)，使焊接點強度變低，冷卻區(qū)降溫速率一般在4℃/S左右，冷卻至75℃。

1. 參考標(biāo)準(zhǔn)：IPC-TM-650 2.6.27 熱應(yīng)力、對流再流組裝模擬

(1) 回流焊曲線調(diào)節(jié)：根據(jù)要求的回流曲線規(guī)范調(diào)節(jié)回流曲線，調(diào)節(jié)原則如下（使用測試板）;

A. 客戶無要求時，默認(rèn)根據(jù)IPC規(guī)定的260℃再流曲線規(guī)范調(diào)節(jié)。

B. 客戶有要求時，根據(jù)客戶相關(guān)條件調(diào)節(jié)回流焊曲線。

C. 自定義：根據(jù)使用的PCB板、錫膏。元器件的類型及特點，調(diào)節(jié)適合的回流曲線。

(2) 預(yù)處理：根據(jù)客戶要求對樣品進行預(yù)處理；客戶無要求時需使用105~125℃烘烤，至少6H。

(3) 測試：按要求進行回流測試，在進行下一個回流循環(huán)前，樣品溫度需冷卻至30℃以下，樣品與傳輸帶接觸面同上一個循環(huán)相反。

(4) 在客戶有要求時，可能還需要進行其他測試。

電阻測量：對測試前電阻進行檢測。

切片分析：測試結(jié)束后進行電阻測量和切片觀察分析。

回流焊曲線的規(guī)范：

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