Reflower原理..doc

第一章 热风回流焊的设备结构 1.1 总体结构 PCB传送等五大主体部分。见图3： 4~10个区不等，冷却区有1~2个区不等，也有的炉不带冷却区，让PCB板出炉后在空气中自然冷却。每个温区的温度可编程设定，一般可设温度范围从室温到275度左右（视厂家设定），回流焊炉另一个重要的区别在于它是否具备进行充氮气焊接的能力，或是只能在空气环境下焊接。用户一般可根据自己的用途来选择炉体的长短和炉子的气体环境要求。 1.2 加热区结构 1.2.1 加热区结构 4。在上下加热区各有一个马达驱动叶轮高速旋转，产生空气或氮气的吹力。气体经加热丝或其它材料加热后，从多孔板里吹出，打到PCB板上。有的回流炉的马达转速是可编程调节的，如VITRONICS，可从1000~3000RPM，而有的炉是厂家出厂时已固定的，如BTU炉厂家出厂时已定为最高转速约3000RPM。马达转速越快，风力越大，热交换能力越强。通过测量气体吹出的风压，可以监控马达的运转是否正常。由于回流过程中锡膏中助焊剂的挥发，可能凝结在叶轮上，降低风的效率，导致温度回流曲线的减低。因此有必要定期检查和清洁叶轮。 图4 加热区的结构 1.2.2 温度控制 PID控制把温度保持在设定值。温度传感器采用的热偶线装在多孔板的下面，感应气流的温度。见图5。 1.3 冷却区结构 PCB板经过回流焊接后，必须立即进行冷却，才能得到很好的焊接效果。因此在回流焊炉的最后都是有一个冷却区。冷却区的结构是一个水循环的热交换器。冷却风扇把热气吹到循环水换热器后，经降温的气体再打到PCB板上。热交换器内的热量经循环水带走，循环水经降温后再流回换热器。见图6。 Flux）容易凝结，因此必须定期检查和清洁助焊剂过滤器上的助焊剂，否则热循环效率的下降会减低冷却系统的效率，使冷却变差，导致产品的焊接质量下降。过热焊接的PCB板的长期稳定性会下降。 ,但基本的原理是一样的。冷却区一般有双面冷却和单面冷却两种结构。单面冷却是指只在传送带的上面装有冷却系统，而双面冷却在传送带上下两面都有冷却系统。图7.1和7.2 BTU炉的结构。由图中可以看出冷却区由热交换器和冷却风扇组成。一般来讲，用单面的冷却就可以满足普通电子产品的冷却需要。 7.1 冷却区的双面冷却结构 7.2 冷却区的单面冷却结构 1.4 气体控制 N2），另一种是压缩空气。氮气炉一般密封极严，以防止炉外的氧气进入炉体。氧气含量是氮气炉的关键，它的大小影响到元件焊接质量。通过炉体采样气口连接氧气含量测试仪可以精确测量炉区内氧气含量。一般好的炉内的氧含量能低于50PPM[6] 1.5 传送带结构 8。通过控制传送带的驱动马达的转速来控制带速。 UPS），它可以在整个炉子电源意外中断时，维持传送带运行5~10分钟，直到把炉内的所有的PCB板送出，避免发生烧板事故。 第二章 热风回流焊接的原理 2.1 回流焊接的过程 PCB板的表面贴装元件（SMD）焊盘印刷锡膏，然后通过自动贴片机把SMD贴放到预先印制好锡膏的焊盘上。最后，通过回流焊接炉，在回流焊炉中逐渐加热，把锡膏融化，称为回流（Reflow），接着，把 PCB板冷却，焊锡凝固，把元件和焊盘牢固地焊接到一起（见图9）。在回流焊中，焊盘和元件管脚都不融化。这是回流焊（Reflow Soldering）与金属融焊（Welding）的不同。 IMC），首先形成的Cu6Sn5n-phase，它是形成焊接力的关键连接层， n-phase，才表示有真正的可靠焊接。随着时间的推移，在n-phase和铜层之间中会继续生成Cu3Sn，称为∈-phase，它将减弱焊接力量和减低长期可靠性。在焊点剖面的金相图中，可以清楚地看到这个结构。 10） 10 电子扫描显微镜（SEM）显示的Cu-Sn IMC [4][10]。 ????为了保护焊盘或元件管脚的可焊性，一般它们表面都镀有锡铅合金层或有机保护层。对非铜的金属材料的管脚一般在管脚镀层和金属之间加有镀镍层作为阻断层防止金属扩散。这个镍镀层还用来阻挡与焊锡不可焊或不相容的金属与焊锡层的接触 [5]。另一个有关镀层的问题是关于镀金层的问题，有文章[5]指出如果焊点中金的成分达到3~4%以上，焊点有潜在的脆性增大的危险。 2.2 回流焊温度曲线 Profile）。那么什么是一个好的回流曲线呢？一个好的回流曲线应该是对所要焊接的PCB板上的各种表面贴装元件都能够达到良好的焊接，且焊点不仅具有良好的外观品质而且有良好的内在品质的温度曲线。 2.2.1 回流炉的参数设定 Recip