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第6章 再流焊工艺技术与设备 主要内容 6.1 再流焊设备 6.2 再流焊原理 6.3 再流焊工艺要求 6.4 再流焊工艺流程 6.5 再流焊接质量控制 6.6 双面回流焊工艺 6.7 双面BGA工艺 6.8 通孔插装元件再流焊工艺 2 6.1 再流焊设备 再流焊炉是焊接表面贴装元器件的设备。 再流焊炉主要有红外炉、热风炉、红外加热风炉、蒸汽焊炉等。目前最流行的是全热风炉。 3 Heller  1707 回流焊炉 6.1 再流焊设备 6.1.1 焊接传热的三种基本方式 热传导、热对流和热辐射 （1）热传导 是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。 4 6.1 再流焊设备 （2）热对流 是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。 (3）热辐射 是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在0.1～100微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。 5 实际情况下，所有传导方式都以不同的比例同时存在 ！ 6.1 再流焊设备 在全热风回流焊炉中 BGA：热对流只对周边焊球起主要作用，中间焊球主要是热传导 6 热风炉的传热方式：热对流和热传导起主要作用 红外炉的传热方式：热辐射起主要作用 6.1 再流焊设备 6.1.2 再流焊炉的分类 （1）按再流焊加热区域可分为两大类： 对PCB整体加热，分为箱式和流水式 对PCB局部加热 7 箱式 流水式 6.1 再流焊设备 （2) 对PCB整体加热再流焊可分为： 热板再流焊、红外再流焊、热风再流焊、热风加红外再流焊、气相再流焊。 热板再流焊：主要用于陶瓷基板的再流焊 红外再流焊：加热温度不均匀，PCB板上的温差大，不利于焊接 热风再流焊：优点是温度均匀，焊接质量好。缺点是PCB上下温差不易控制、温度梯度不易控制，能源消耗大。目前是再流焊设备的首选。 热风加红外再流焊：既提高了焊接温度和加快了升温效率，又可以节省能源。 气相再流焊：温度控制准确；热转换效率高，可快速升温；无氧环境，PCB受热均匀，不受元器件布局影响，焊接质量好。缺点是成本高，可能产生有毒气体等 8 6.1 再流焊设备 （3) 对PCB局部加热再流焊可分为： 激光再流焊、光束再流焊 、聚焦红外再流焊、热气流再流焊 。 激光再流焊、光束再流焊:热量只发射在焊点上，不会损坏元器件和基板；焊接质量好，重复性高；单点焊接速度快。设备十分昂贵，用于特殊元器件的焊接。 热气流再流焊：需要针对不同尺寸焊点加工不同尺寸的喷嘴，焊接速度比较慢，用于返修或产品研制。 聚焦红外再流焊：适用于返修工作站 9 6.1 再流焊设备 6.1.3 热风再流焊炉的基本结构 是目前应用最广泛的再流焊炉，主要由炉体、上下加热源、PCB传输装置、空气循环装置、冷却装置、排风装置、温度控制装置、废气回收装置以及计算机控制系统组成。 10 6.1 再流焊设备 6.1.4 再流焊炉的主要技术指标 a 温度控制精度：应达到±0.1~0.2℃； b 传输带横向温差：要求±5℃以下,无铅要求±2℃以下； c 温度曲线测试功能：如果设备无此配置，应外购温度曲线采集器； d 最高加热温度：一般为300~350℃，如果考虑无铅焊料或金属基板，应选择350℃以上。 e 加热区数量和长度：加热区数量越多、加热区长度越长，越容易调整和控制温度曲线。 f 传送带宽度：应根据最大和最PCB尺寸确定。 11 6.2 再流焊原理 6.2.1 从温度曲线分析再流焊的原理 12 6.2 再流焊原理 6.2.2再流焊工艺特点 (1)有“再流动”与自定位效应 贴装元器件只是被焊膏临时固定在PCB上，焊接时，当焊膏达到熔融温度融化时，焊料还要“再流动”一次，此时元器件受熔融焊料表面张力的作用会发生位置移动。 如果焊盘设计正确，元器件端头与焊盘的可焊性良好，元器件的全部焊端或引脚与相应焊盘同时被熔融焊料润湿时，就会产生自定位或称为自校正效应（self alignment），即当元器件贴放位置有少量偏离时，在表面张力的作用下，能自动被拉回到近似目标位置。 13 6.2 再流焊原理 对于不同的元器件，自定位效应的作用不同。 －Chip －SOJ、SOP、PLCC、QFP －BGA、CSP 14 作用较大，贴装偏移能够通过再流焊纠正 作用较大，贴装偏移能够通过再流焊纠正 作用较小，贴装偏移不能通过再流焊纠正 6.2 再流焊原理 (2)每个焊点的焊料成分与焊料量是固定的 再流焊工艺中，焊料是预先分配到印制板焊盘上的，每个焊点的焊料成分与焊料量是固定的，因此再流焊质量与工艺的关系极大。特别是印刷焊膏和再流焊工