回流焊中的常见问题分析

郝彬+喻波

摘 要：本文对回流焊的工艺过程进行了介绍，并对典型的回流焊缺陷进行了相关研究，分析了回流焊过程中的典型问题，具有一定的参考价值。

关键词：回流焊；SMT；PCB

1 回流焊简介

回流焊又称“再流焊”（Reflow soldering）。它是通过提供一种加热环境，使焊锡膏受热融化从而让表面贴装元器件和PCB 焊盘通过焊锡膏合金可靠地结合在一起的过程，是贴片生产中特有的重要工艺，它与产品组装的质量密切相关。随着贴片技术的不断发展，回流焊工艺也在不断地改进和发展， 以适应常规SMT 异形SMD（表面贴装器件）、精细间距乃至超细间距等不同元器件高质量的焊接要求。

目前， 在SMT中根据具体电子元器件的不同和产品的需要， 元器件在PCB 上的焊接状态主要分为单面全贴、双面全贴、单面混装、双面混装等。

对于单面全贴PCB， 其主要工艺流程为： 丝印焊膏→貼片→回流焊。

对于双面全贴PCB， 其主要工艺流程为： 丝印焊膏→贴片→回流焊→翻转印制板→丝印焊膏→ 贴片→回流焊。

2 回流焊接中的常见问题

1）塌边

在焊接加热过程中也会产生焊料塌边， 这种情况可出现在预热和主加热两种。当预热温度在几十至一百度范围内， 作为焊料中成分之一的溶剂即会降低粘度而流出。如果其流出的趋势十分强烈， 会同时将焊料颗粒挤出焊区，形成加热时的塌边。当进入焊接主加热区时，在即将达到焊料熔点前， 如果焊料中的松香溢出也同样激烈的话，就会造成再次加热带来的塌边。

2）锡珠

锡珠类似于焊球，但尺寸较大，直径在0 . 2mm～0.4 mm之间，经常出现在矩形片式元件两侧或细间距引脚之间。锡珠是在焊接过程中形成，当焊膏被贴片器件压出焊盘或塌陷或印刷过多时，经回流焊后，在元件侧面或底面容易形成锡珠。锡珠不仅影响了PCBA外观，也对产品质量埋下了隐患，脱落后容易造成引脚短路，影响电子产品质量。锡珠还可能导致电路工作异常，主要看其所在的位置和大小。电阻旁边的锡珠对电路没有什么影响，而电容或电感旁边的锡珠对电路有很大的影响。锡珠对电路影响较大的所在位置主要是紧贴在电容或电感两侧的中心位置，而且尺寸往往较大，焊剂的残留物已将元器件两端连通。焊剂残留物一般是不会引起电路工作异常的，但产生锡珠以后其结果发生很大变化。假设焊盘两端间距为0.8 mm，锡珠直径为0.3 mm，那么相当两焊盘间距为0.5 mm，使得PCB表面绝缘值降低，且残留物越多PCB表面绝缘值就下降越大，漏电流增加导致工作异常。若长度超过1/2的引脚间距或大于0.3 mm（即使小于1/2的脚间距）为不合格。

导致锡珠产生的因素较多，比如阻焊层光洁度、焊膏金属含量、可焊性优劣和模板开孔设计等。导通孔设计在焊盘上，焊料会从导通孔中流出，会造成焊膏量不足。

a.阻焊膜：阻焊膜的类型对锡珠的形成有一定的影响，不光滑的阻焊膜倾向于产生较少的锡珠，因为它提供焊剂的立足之地，从而减少其润湿扩散，而光滑的阻焊膜倾向于产生较多的锡珠，因为焊剂在液态时可能更容易扩散而促进焊锡沿着元器件底部流动。

b.焊膏金属含量：焊膏中金属的质量分数为88%～92%，体积比约为50%。焊膏合金粉和焊剂比例配合不佳时，焊剂较多的焊膏容易产生锡珠。合金粉开始溶化时，焊剂首先开始流动，在“毛细”作用下沿着元件两侧底端的缝隙向中部延伸，直到两端焊剂在中部汇集后停止。在这个过程中，过多焊剂带着部分较小合金粉颗粒一起迁移，同时在元件和PCB缝隙间沉积，溶化后形成一条锡线。冷却时由于表面张力作用，合金开始收缩，靠近焊盘和元件焊端的合金被拉回焊接位置形成焊点，而远离的合金逐渐向元件中部收缩，在元件侧面形成锡珠。

c.模板开孔设计：过多的焊膏沉积是锡珠产生的主要原因，因此模板尺寸要与焊盘尺寸相同或缩减10%左右，以减少焊端两侧面多余的焊膏；同时模板厚度不能太厚，否则造成焊膏沉积过多，易产生锡珠；印刷压力过大或模板严重变形，造成焊膏漏印或错印也易产生锡珠。改变模板开孔的形状是解决锡珠最好的办法，在不改变其它因素的条件下，锡珠可减少90%以上。模板的开孔形状有多种多样，总的设计思想是减少元件底部和两侧的焊膏，降低锡珠发生率。

3）SMD翘立

片式组件在遭受急速加热情况下发生翘立， 这是因为急热使组件两端存在的温差造成焊料角形成的时间差。电端一边的焊料完全熔融后获得良好的湿润，而另一边的焊料未完全熔融而引起湿润不良，这样促进了组件的翘立。因此， 加热时要从时间要素的角度考虑， 使水平方向的加热形成均衡的温度分布， 避免急热的产生。

防止组件翘立的主要因素以下几点：

a. 选择粘接力强的焊料，焊料的印刷精度和组件的贴装度也需提高。

b.组件外部电极需要有良好的湿润性和湿润稳定性。推荐： 温度40℃以下，湿度70%RH以下， 进厂组件的使用期不可超过6 个月。

c. 采用小的焊区宽度尺寸， 以减少焊料熔融时对组件端部产生的表面张力。另外可适当减少焊料的印刷厚度，如选用100um。

d.焊接温度管理条件设定对组件翘立也是一个因素。通常的目标是加热要均匀， 在组件两连接端的焊接圆角形成之前均衡加热，不可出现波动。

4）润湿不良

润湿不良是焊接过程中和电路基板的焊区（铜箔） 或SMD的外部电极， 经浸润后不生成相互间的反应层， 而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊区表面受到污染或沾上阻焊剂， 或是被接合物表面生成金属氧化物层而引起的。譬如银的表面有硫化物，锡的表面有氧化物等都会产生润湿不良。另外焊料中残留的铝、锌、镉等超过0.005%以上时， 由于焊剂的吸湿作用使活化程度降低， 也可发生润湿不良。相关工艺不当也能造成润湿性变差，比如焊膏印刷完之后不及时进行焊接，性能变差。因此在焊接基板表面和组件表面要做防污措施，选择合适的焊料，并设定合理的焊接温度曲线。

作者简介：

郝彬 （1981-），男，河南荥阳，本科，工程师；研究方向：航空电子产品装联工艺.endprint