6锡膏溶焊(ReflowSoldering)-Read.DOC

电路板组装之焊接 1.前言 电子工业必须用到的焊锡焊接（Soldering）可简称为“焊接”，其操作温度不超过400℃（焊点强度也稍嫌不足）者，中国国家标准（CNS）称为之“软焊”，以有别于温度较高的“硬焊”（Brazing，如含银铜的焊料）。至于温度更高(800℃以上)机械用途之Welding，则称为熔接。由于部份零件与电路板之有机底材不耐高温，故多年来电子组装工业一向选择此种焊锡焊接为标准作业程序。由于焊接制程所呈现的焊锡性（Solderability）与焊点强度（Joint Strength）均将影响到整体组装品的品质与可靠度，是业者们在焊接方面所长期追求与面对的最重要事项。 2.焊接之一般原则 本文将介绍波焊（Wave Soldering）、熔焊（Reflow Soldering）及手焊（Hand Soldering）三种制程及应注意之重点，其等共同适用之原则可先行归纳如下： 2.1空板烘烤除湿(Baking) 为了避免电路板吸水而造成高温焊接时的爆板、溅锡、吹孔、焊点空洞等困扰起见，已长期储存的板子（最好为20℃，RH30%）应先行烘烤，以除去可能吸入的水份。其作业温度与时间之匹配如下：（若劣化程度较轻者，其时间尚可减半）。 温度（℃） 时间（hrs.） 120℃ 3.5~7小时 100℃ 8~16小时 80℃ 18~48小时 烘后冷却的板子要尽快在2~3天内焊完，以避免再度吸水续增困扰。 2.2预热（Preheating） 当电路板及待焊之诸多零件，在进入高温区（220℃以上）与熔融焊锡遭遇之前，整体组装板必须先行预热，其功用如下： (1)可赶走助焊剂中的挥发性的成份，减少后续输送式快速量产焊接中的溅锡，或PTH孔中填锡的空洞，或锡膏填充点中的气洞等。 (2)提升板体与零件的温度，减少瞬间进入高温所造成热应力（Thermal Stress）的各种危害，并可改善液态融锡进孔的能力。 (3)增加助焊剂的活性与能力，使更易于清除待焊表面的氧化物与污物，增加其焊锡性，此点对于“背风区”等死角处尤其重要。 2.3助焊剂（Flux） 清洁的金属表面其所具有的自由能（Free Energy），必定大于氧化与脏污的表面。自由能较大的待焊表面其焊锡性也自然会好。助焊剂的主要功能即在对金属表面进行清洁，是一种化学反应。现将其重点整理如下： (1)化学性：可将待焊金属表面进行化学清洁，并再以其强烈的还原性保护（即覆盖）已完成清洁的表面，使在高温空气环境的短时间内不再生锈，此种能耐称之为助焊剂活性（Flux Activity）。 (2)传热性：助焊剂还可协助热量的传递与分布，使不同区域的热量能更均匀的分布。 (3)物理性：可将氧化物或其它反应后无用的残渣，排开到待焊区以外的空间去，以增强其待焊区之焊锡性。 (4)腐蚀性：能够清除氧化物的化学活性，当然也会对金属产生腐蚀的效果，就焊后产品的长期可靠度而言，不免会造成某种程度上的危害。故一般配方都刻意使其在高温中才展现活性，而处于一般常温环境中则尽量维持其安定的隋性。不过当湿度增加时，则还是难保不出问题。故电子工业一向都采用较温和活性之Flux为主旨，尤其在放弃溶剂清洁制程后（水洗反而更会造成死角处的腐蚀），业界早己倾向No Clean既简化制程又节省成本之“免洗”制程了。此时与组装板永远共处之助焊剂，当然在活性上还要更进一步减弱才不致带来后患。 3.手焊(Head Soldering) 当大批量自动机焊后，发现局部少数不良焊点时，或对高温敏感的组件等，仍将动用到老式的手焊工艺加以补救。广义的手焊除了锡焊外，尚另有银焊与熔接等。早期美国海军对此种手工作业非常讲究，曾订有许多标准作业程序（SOP）以及考试、认证、发照等严谨制度。其对实做手艺的尊重，丝毫不亚于对理论学术的崇尚。 3.1焊枪（Soldering Gun）手焊 此为最基本的焊接方式，其首要工具之焊枪亦俗称为烙铁。其中的发热体与烙铁头（tip）可针对焊锡丝（Soldering Wire）与待加工件（Workpiece）提供足够的热量，使其得以进行高温的焊接动作。由于加热过程中焊枪之变压器也会附带产生节外生枝的电磁波，故焊枪还须具备良好的隔绝（Isolation）功能，以避免对PCB板面敏感的IC组件造成“电性压力”（Electric Overstress; EOS）或“静电释放”（Electrostatic Discharge; ESD）等伤害。 焊枪选择应注意的项目颇多，如烙铁头形状须适合加工的类型，温度控制（±5℃）的灵敏度、热量传导的快速性、待工温度（Idle Temp.）中作业前回复温度（Recovery Temp.）之够快够高够稳，操作的方便性、维修的容易度等