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提升回流焊焊接可靠性的秘诀

信息来源于:互联网 发布于:2025-03-26

SMT(表面贴装技术)生产流程里,回流焊是关键环节,其焊接可靠性直接决定了电子产品的质量与稳定性。随着电子产品向小型化、高性能化发展,对回流焊焊接可靠性提出了更高要求。以下将深入探讨提升回流焊焊接可靠性的秘诀。

一、精准的温度曲线设定

温度曲线是回流焊焊接过程的核心要素。一条理想的温度曲线需涵盖预热、升温、回流和冷却四个阶段,每个阶段对焊接质量都有着独特且关键的影响。

预热阶段,升温速率应控制在合理范围,一般 1-3/ 秒。升温过快,元件与 PCB(印刷电路板)因热膨胀系数差异,易产生应力,可能导致元件开裂、焊点虚焊;升温过慢,则会延长生产周期,降低效率。该阶段需将 PCB 和元件温度均匀提升至 150-180℃,使助焊剂开始挥发,去除元件引脚与焊盘表面的氧化物,为后续焊接做准备。

 

升温阶段要快速将温度提升至焊料熔点附近,此阶段升温速率可稍快,2-4/ 秒。但需注意,温度不能超过焊料的最高承受温度,否则会使焊料氧化加剧,影响焊接效果。

回流阶段是焊接的关键,温度需保持在焊料熔点以上 30-50℃,且持续时间要根据焊料类型和产品要求精准控制,一般为 40-90 秒。

在此阶段,焊料充分熔化、流动,在表面张力作用下,填充元件引脚与焊盘间的间隙,形成良好的冶金结合。若回流温度过高或时间过长,焊料会过度氧化,焊点发脆,机械强度降低;反之,若温度不够或时间不足,焊料无法完全熔化,易出现虚焊、冷焊等缺陷。

冷却阶段同样重要,冷却速率一般控制在 3-6/ 秒。快速且均匀的冷却能使焊点快速凝固,形成细小、均匀的晶粒结构,提高焊点的机械性能和电气性能。冷却过慢,焊点晶粒粗大,强度下降;冷却过快,又会产生热应力,可能损坏元件。

为确保温度曲线精准,需定期使用温度测试仪对回流焊设备进行校准,同时考虑不同批次 PCB 材质、厚度以及元件布局对温度的影响,适时调整温度曲线。

二、优质焊接材料的选择

焊料:目前常用的焊料有锡铅合金、无铅焊料(如锡银铜合金)等。无铅焊料因环保优势应用日益广泛,但不同成分的无铅焊料熔点、润湿性和机械性能存在差异。选择焊料时,要综合考虑产品使用环境、可靠性要求以及成本因素。

例如,在高温、高振动环境下使用的电子产品,需选择机械强度高、抗疲劳性能好的焊料;而对于一般消费电子产品,可在保证质量前提下,选择性价比高的焊料。同时,要确保焊料质量稳定,杂质含量符合标准,避免因焊料质量问题导致焊接缺陷。

助焊剂:助焊剂在焊接过程中起到去除氧化物、降低表面张力、促进焊料润湿的作用。优质助焊剂应具有良好的活性,能有效去除金属表面氧化物,且在焊接温度下化学性质稳定,不会产生腐蚀性残留物。

根据焊接工艺和产品要求,可选择不同类型的助焊剂,如免清洗助焊剂、水洗助焊剂等。免清洗助焊剂残留少,可减少后续清洗工序,但对焊接环境和设备要求较高;水洗助焊剂清洗效果好,但需配备完善的清洗设备和废水处理系统。

三、设备的维护与保养

定期清洁:回流焊设备在使用过程中,会有焊料残渣、助焊剂残留等附着在炉腔、传送轨道、加热元件等部位。这些杂质不仅会影响设备散热,导致温度不均匀,还可能污染产品,造成焊接缺陷。因此,需定期(一般每周)对设备进行全面清洁,使用专用清洁剂和工具,清除炉腔内的残渣,擦拭传送轨道,确保设备内部干净整洁。

加热系统检查:加热元件是回流焊设备的核心部件,其性能直接影响温度控制精度。定期检查加热元件的电阻值,判断其是否正常工作,对于老化、损坏的加热元件及时更换。同时,检查加热系统的温控器、热电偶等传感器,确保温度测量准确,控制可靠。

传送系统维护:传送系统负责将 PCB 板平稳送入回流焊炉内,并按设定速度传送。定期检查传送链条的张紧度,确保链条运行平稳,无松动、卡顿现象。对传送轨道的支撑滚轮、轴承等部件进行润滑,减少磨损,保证 PCB 板传送过程中位置稳定,避免因传送问题导致焊接偏差。

四、优化 PCB 设计

元件布局:合理的元件布局能确保焊接过程中热量均匀分布,减少元件间的热干扰。将热容量大的元件与热容量小的元件分开布局,避免在同一区域集中放置过多大功率元件。同时,元件引脚与焊盘的方向应尽量一致,便于焊接时焊料的流动和填充。例如,将贴片电阻、电容等小型元件整齐排列,引脚方向统一,有利于提高焊接效率和质量。

焊盘设计:焊盘尺寸和形状要与元件引脚精确匹配。焊盘过大,焊料铺展面积大,易造成焊点虚焊、短路;焊盘过小,焊料无法充分润湿引脚,会出现焊接不牢的情况。此外,焊盘表面处理工艺也很重要,常用的有热风整平(HASL)、化学镀镍金(ENIG)等。不同表面处理工艺对焊料的润湿性和焊接可靠性有影响,需根据产品要求合理选择。

提升回流焊焊接可靠性是一个系统工程,涉及温度曲线设定、焊接材料选择、设备维护以及 PCB 设计等多个方面。只有在生产过程中对每个环节都严格把控,才能确保回流焊焊接质量稳定可靠,生产出高品质的电子产品。

 

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