SURFACE MOUNT PROCESS

回流焊接是将表面贴装元件固定到印刷电路板 (PCB) 上最广泛使用的方法。该工艺的目的是首先预热元件/PCB/焊膏，然后熔化焊料，形成可接受的焊点，而不会因过热而造成损坏。

实现有效回流焊接工艺的关键方面如下：

适用机器
可接受的回流温度曲线
PCB/元件封装设计
使用精心设计的模板精心印刷 PCB
表面贴装元件的可重复贴装
优质 PCB、元件和焊膏

适用机器

根据所需的生产线速度和要处理的 PCB 组件的设计/材料，有多种类型的回流焊机可供选择。所选烤箱需要具有合适的尺寸，以应对拾放设备的生产率。

线速度可以计算如下：-

线速度（最小）=每分钟板数 x 每板长度
负载系数（板之间的空间）

考虑过程的可重复性非常重要，因此“负载系数”通常由机器制造商指定，计算如下：

为了能够选择正确尺寸的回流焊炉，处理速度（定义如下）必须大于最小计算线速度。

处理速度=烘箱加热长度
过程停留时间

以下是确定正确烤箱尺寸的计算示例：-

一家 SMT 组装商希望以每小时 180 块的速度生产 8 英寸板。焊膏制造商建议采用 4 分钟、三步的曲线。以这种吞吐量处理电路板需要烤箱多长时间？

每分钟板数 = 3（180/小时）
每板长度 = 8 英寸
负载系数 = 0.8（板之间的间距为 2 英寸）
过程停留时间 = 4 分钟

计算线速度：(3 板/分钟) x (8 英寸/板)
0.8

线速度 = 30 英寸/分钟

因此，回流焊炉的处理速度必须至少为每分钟30英寸。

用过程速度方程确定烘箱加热长度：

30 英寸/分钟 =烘箱加热长度
4分钟

烤箱加热长度 = 120 英寸（10 英尺）

请注意，包括冷却部分和传送带装载部分在内，烤箱的总长度将超过 10 英尺。计算的是加热长度，而不是烤箱总长度。

PCB 组件的设计将影响机器的选择以及规格中添加的选项。通常可用的机器选项如下：-

1. 输送机类型 – 可以选择带有网状输送机的机器，但通常指定边缘输送机，以使烤箱能够在线工作并能够处理双面组件。除了边缘传送带之外，通常还包括中心板支撑件，以防止 PCB 在回流焊过程中下垂 - 见下文。使用边缘传送系统处理双面组件时，必须注意不要干扰底面的组件。

2. 对流风扇速度的闭环控制 – 某些表面贴装封装，如 SOD323（参见插页），其接触面积与质量比较小，在回流过程中容易受到干扰。对于使用此类部件的组件，推荐选择常规风扇的闭环速度控制。

3. 自动控制传送带和中心板支撑宽度 – 有些机器具有手动宽度调整功能，但如果有许多不同的组件需要处理且 PCB 宽度不同，则建议使用此选项以保持一致的流程。

可接受的回流温度曲线

为了创建可接受的回流焊曲线，需要单独考虑每个组件，因为有许多不同的方面会影响回流焊炉的编程方式。因素例如：-

焊膏类型
PCB材质
PCB厚度
层数
PCB内的铜含量
表面贴装元件数量
表面贴装元件类型

为了创建回流曲线，将热电偶连接到样品组件（通常使用高温焊料）的多个位置，以测量 PCB 上的温度范围。建议至少将一个热电偶放置在靠近 PCB 边缘的焊盘上，并将一个热电偶放置在靠近 PCB 中部的焊盘上。理想情况下，应使用更多热电偶来测量 PCB 上的整个温度范围 - 称为“Delta T”。

在典型的回流焊接曲线中，通常有四个阶段——预热、浸泡、回流和冷却。主要目的是将足够的热量传递到组件中以熔化焊料并形成焊点，而不会对组件或 PCB 造成任何损坏。

预热– 在此阶段，元件、PCB 和焊料均被加热至指定的浸泡或停留温度，注意不要加热得太快（通常不超过 2°C/秒 – 请检查焊膏数据表）。加热太快可能会导致缺陷，例如元件破裂和焊膏飞溅，从而在回流期间形成焊球。

浸泡– 此阶段的目的是确保所有组件在进入回流阶段之前达到所需的温度。浸泡通常持续 60 到 120 秒，具体取决于组件的“质量差异”和存在的组件类型。浸泡阶段的传热效率越高，所需的时间就越少。

需要注意浸泡温度或时间不要过高，因为这可能会导致助焊剂耗尽。通量已耗尽的迹象是“葡萄”和“头枕”。

回流焊– 在此阶段，回流焊炉内的温度升高到焊膏熔点以上，导致焊膏形成液体。焊料保持在其熔点以上的时间（高于液相线的时间）对于确保元件和 PCB 之间发生正确的“润湿”非常重要。时间通常为 30 至 60 秒，不应超过，以免形成脆焊点。在回流阶段控制峰值温度非常重要，因为如果暴露在过热的环境中，某些组件可能会失效。

如果回流曲线在回流阶段施加的热量不足，则会出现类似于下图的焊点：-