原標(biāo)題：回流焊原理

回流焊（Reflow Soldering）是電子制造中用于表面貼裝技術(shù)（SMT）的核心工藝，通過加熱熔化焊膏中的焊料顆粒，使元器件與PCB焊盤形成可靠的電氣和機(jī)械連接。其核心原理基于熱力學(xué)相變和潤(rùn)濕作用，具有高效、高精度、適合自動(dòng)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

一、回流焊的核心原理

1. 焊膏的組成與作用

• 焊膏（Solder Paste）：由焊料合金粉末（如Sn63Pb37、SnAgCu無鉛焊料）和助焊劑（Flux）混合而成。

• 焊料粉末：提供金屬連接，熔化后填充焊盤與引腳間隙。

• 助焊劑：去除氧化膜、降低表面張力、促進(jìn)潤(rùn)濕，防止焊接過程中再次氧化。

2. 回流焊的熱過程

回流焊通過加熱曲線（Temperature Profile）控制焊膏的熔化和冷卻，分為以下關(guān)鍵階段：

3. 潤(rùn)濕與金屬間化合物（IMC）形成

• 潤(rùn)濕：熔化的焊料在助焊劑作用下，與焊盤和元器件引腳表面形成小于90°的接觸角，實(shí)現(xiàn)良好附著。

• IMC形成：焊料與基材（如Cu）在界面處反應(yīng)生成Cu6Sn5、Cu3Sn等金屬間化合物，提供長(zhǎng)期可靠性。

二、回流焊的工藝流程

1. 焊膏印刷：

• 通過鋼網(wǎng)將焊膏精確印刷到PCB焊盤上，焊膏厚度和形狀影響焊接質(zhì)量。

2. 元器件貼裝：

• 貼片機(jī)將SMD元器件（如芯片、電阻、電容）放置到焊膏上，依靠焊膏黏性固定。

3. 回流焊接：

• PCB通過回流焊爐，經(jīng)歷預(yù)熱、保溫、回流、冷卻階段，完成焊接。

4. 檢測(cè)與返修：

• 通過AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)）或X-Ray檢測(cè)焊點(diǎn)質(zhì)量，對(duì)缺陷焊點(diǎn)進(jìn)行返修。

三、回流焊的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

1. 溫度曲線優(yōu)化

• 升溫速率：預(yù)熱區(qū)升溫速率通常≤3°C/s，避免熱沖擊。

• 峰值溫度：需高于焊料熔點(diǎn)20~30°C，但低于元器件和PCB的耐熱極限。

• 時(shí)間高于液相線（TAL）：焊料處于熔融狀態(tài)的時(shí)間需控制在60~90秒，避免IMC過厚或焊點(diǎn)空洞。

2. 氣氛控制

• 氮?dú)獗Ｗo(hù)：在回流焊爐中充入氮?dú)猓∟?），降低氧含量（<50ppm），減少氧化，提升潤(rùn)濕性和焊點(diǎn)質(zhì)量。

3. 冷卻速率

• 快速冷卻（如2~4°C/s）可細(xì)化焊點(diǎn)晶粒結(jié)構(gòu)，提高機(jī)械強(qiáng)度，但過快的冷卻可能導(dǎo)致熱應(yīng)力或元器件開裂。

四、回流焊的常見缺陷與解決方案

五、回流焊的設(shè)備類型

1. 熱風(fēng)回流焊爐

• 原理：通過加熱管加熱空氣，再由風(fēng)機(jī)將熱風(fēng)循環(huán)至PCB表面。

• 優(yōu)點(diǎn)：溫度均勻性好，適合大多數(shù)SMT生產(chǎn)。

• 缺點(diǎn)：能耗較高，氮?dú)庀牧看蟆?/span>

2. 紅外（IR）回流焊爐

• 原理：通過紅外輻射加熱PCB和元器件。

• 優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，適合薄板或小批量生產(chǎn)。

• 缺點(diǎn)：溫度均勻性差，易導(dǎo)致元器件熱應(yīng)力。

3. 汽相回流焊（VPS）

• 原理：利用高沸點(diǎn)液體（如氟碳化合物）的汽化潛熱加熱PCB，溫度由液體沸點(diǎn)決定（如215°C）。

• 優(yōu)點(diǎn)：溫度均勻性極佳，適合高可靠性焊接（如軍工、航空）。

• 缺點(diǎn)：設(shè)備成本高，液體需定期更換。

4. 選擇性回流焊

• 原理：僅對(duì)需要焊接的區(qū)域加熱，適合局部返修或混合組裝（如SMT+THT）。

• 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能，減少熱應(yīng)力。

• 缺點(diǎn)：速度慢，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

六、回流焊的未來發(fā)展趨勢(shì)

1. 無鉛化與低溫焊料：

• 環(huán)保法規(guī)推動(dòng)無鉛焊料（如SnAgCu）普及，同時(shí)研發(fā)低溫焊料（如SnBi）以降低熱應(yīng)力。

2. 微型化與高密度組裝：

• 適應(yīng)01005元件、3D封裝和系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）的需求，優(yōu)化焊膏印刷和回流工藝。

3. 智能化與過程控制：

• 通過實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)、機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化溫度曲線，提升良率和一致性。

4. 綠色制造：

• 減少氮?dú)庀摹㈤_發(fā)無鹵素助焊劑，降低對(duì)環(huán)境的影響。

七、總結(jié)

回流焊通過焊膏熔化與潤(rùn)濕實(shí)現(xiàn)元器件與PCB的可靠連接，其核心是溫度曲線控制和助焊劑作用。

• 關(guān)鍵階段：預(yù)熱、保溫、回流、冷卻。

• 常見缺陷：立碑、橋接、空洞、冷焊，需通過優(yōu)化工藝參數(shù)解決。

• 設(shè)備選擇：根據(jù)生產(chǎn)需求選擇熱風(fēng)、紅外、汽相或選擇性回流焊。

隨著電子行業(yè)向小型化、高密度、綠色化發(fā)展，回流焊技術(shù)將持續(xù)演進(jìn)，為先進(jìn)封裝和智能制造提供支持。