【正文】 圖 421 氣相再流焊原理圖 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 氣相再流焊的優(yōu)點(diǎn)是整體加熱，溶劑蒸汽可到達(dá)每一個(gè)角落，熱傳導(dǎo)均勻，可完成與產(chǎn)品幾何形狀無關(guān)的高質(zhì)量釬焊；釬焊溫度精確， 215℃土 3 ℃ ，不會(huì)發(fā)生過熱現(xiàn)象。 5）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，因而具有更高的生產(chǎn)效率。其中再流焊在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中得到了最廣泛地應(yīng)用。自問世以來， SMT由于可有效地減少設(shè)備負(fù)荷，首先在航空、航天及武器裝備等高尖端技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，而后在計(jì)算機(jī)、通信等商用電子設(shè)備上迅速推廣。層流波峰有助于消除第一波峰（湍流波峰）形成的拉尖或橋接等缺陷。引線末端接觸到釬料波，毛細(xì)管作用使針料沿引線上升，釬料填滿通孔，冷卻后形成釬料圓角。 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) 浸漬軟釬焊具有以下特點(diǎn)： 1）投資成本相對(duì)較低； 2）焊機(jī)的操作與維修簡單； 3）浸焊適合于單面板，對(duì)于帶有通孔的雙面板由于向印制板安放元件一側(cè)的傳熱不充分。其不足之處在于對(duì)釬劑液面高度的要求非常嚴(yán)格，溶劑揮發(fā)損耗較大，需要定期補(bǔ)充，另外還存在著軟釬劑滲入到某些元器件內(nèi)部的危險(xiǎn)。 4）軟釬焊 經(jīng)過預(yù)熱的印制板在這工位上完成釬焊，具體的釬焊方法有浸焊、拖焊和波峰焊幾種方式。產(chǎn)生的原因一是印刷時(shí)圖形邊緣的釬料粉脫落，二是由于釬料粉的含氧量過高，由于在較高溫度下，釬料小球的位置可能變化，因而會(huì)影響到產(chǎn)品的可靠性。錫銀系釬料膏中典型的為 Sn95／ Ags和 Sn96． 5／ Ag3． 5，其釬焊溫度比較高，通常用于要求焊點(diǎn)具有較高強(qiáng)度和較高的抗熱疲勞性能的場合。為保證釬料膏的長期使用性能，溶劑可選用單種或多種有機(jī)物系統(tǒng)。m）、 250目（ 63181。新型的具有更為優(yōu)異性能的釬料膏也在不斷問世。近年來，為避免樹脂芯軟釬焊絲中釬劑的空斷并提高拉制的效率，國外多數(shù)廠家采用三芯和五芯的釬劑模具擠制坯料，并拉制出了多芯的軟釬料絲。 對(duì) 于每 種 具體的免 清 洗 釬劑來說 ，要同 時(shí)滿 足上述要求是非常困 難 的。用添加活性劑來提高釬劑的活性后，腐蝕這一潛在的危險(xiǎn)就越來越強(qiáng)烈，因而大多數(shù)活性釬劑都需要釬后清洗。有機(jī)酸釬焊后仍然是具有腐蝕性的，有機(jī)酸一般易于清洗。 中度活性松香釬劑（ RMA型）是目前品種最多的一類軟釬劑，由于使用了有機(jī)酸、胺和氨化合物，胺的鹵化物等物質(zhì)作為活化劑，使釬劑的活性增強(qiáng)，釬焊質(zhì)量提高。 釬劑不僅要起到去除母材和釬料表面氧化膜的作用，同時(shí)還要在釬焊過程中保護(hù)已去除氧化膜的清潔表面不再氧化，并且還應(yīng)促進(jìn)釬料在母材表面的潤濕和鋪展。由此可見，釬料的氧化問題主要是錫的氧化。某些元素，如 In（銦）和 Bi（鉍），儲(chǔ)量較小，因此只能作為無鉛釬料的添加成分（見表 32） 表 32 無鉛釬料中替代合金元素的供需情況 第三節(jié) 軟釬料合金 2） 無毒性 。軟釬料合金的流動(dòng)性是評(píng)價(jià)釬料工藝性能的重要指標(biāo)之一，流動(dòng)性好的釬料具有優(yōu)良的填縫性能，可以保證獲得穩(wěn)定，良好的釬縫質(zhì)量 。 第三節(jié) 軟釬料合金 錫鉛釬料是應(yīng)用最廣泛的軟釬料。另一原因是，釬料本已良好潤濕母材，但由于工藝不當(dāng)（如加熱時(shí)間過長或溫度過高等），使得母材表面易于被釬料潤濕的金屬鍍層完全溶解到液態(tài)釬料中，并裸露出不易被釬料潤濕的基體金屬表面，或是由于釬料與母材相互作用，形成了連續(xù)的不易被釬料潤濕的化合物相。 當(dāng)釬料中含有鉛元素時(shí)，將會(huì)影響到化合物相的長大，這是因?yàn)榛衔锷L速度常數(shù)是與擴(kuò)散體系的成分有關(guān)的 。 二、釬料與母材間的相互作用 在電子釬料中，應(yīng)用最廣泛的金屬元素是錫，在大多數(shù)電子釬料中都或多或少地含有錫?？梢灶A(yù)料，只要我們還使用由導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體等構(gòu)成的基于電磁脈沖的電路，軟釬焊技術(shù)就是必不可少的 。 與硬釬焊相比，軟釬焊連接的溫度低，操作方便，并且不過分強(qiáng)調(diào)母材與釬料之間的溶解、擴(kuò)散等相互作用過程。例如：許多焊點(diǎn)的尺寸常常不足一個(gè)平方毫米；焊點(diǎn)間距也僅有零點(diǎn)幾毫米等。 第二節(jié) 軟釬焊的基本原理 錫以易于和多種金屬元素形成金屬間化合物為特征，用錫基釬料進(jìn)行釬焊時(shí)，在結(jié)合處形成金屬間化合物當(dāng)是最為常見的現(xiàn)象。 一般來說，如果釬料對(duì)母材的潤濕性能良好，則軟釬焊性通常也比較好。對(duì)于這類問題，可以通過增強(qiáng)釬劑活性的方法來解決。其共晶成分為 w（ Sn） =％，w（ Pb） =％，共晶溫度為 183℃ 。 不同的材料在不同的液態(tài)釬料中的溶解速度是不同的。 表 43 國內(nèi)外研究的主要無鉛釬料 第三節(jié) 軟釬料合金 目前研究出的無鉛釬料趨向于多元合金系統(tǒng)，其力學(xué)性能優(yōu)于傳統(tǒng)的 Sn63－ Pb37合金，但潤濕性能稍差、烙點(diǎn)相差較大，而且由于多采用貴重金屬，導(dǎo)致成本過高。這類抗氧化劑的特點(diǎn)是耐熱性好，在 350℃ 下仍可正常使用。 軟釬劑分類的另一種方法是按照釬劑具有的活性來劃分。選擇適當(dāng)?shù)幕钚詣?，可以保證釬劑無腐蝕性及絕緣性。在這類物質(zhì)中常用的有鹽酸苯胺，鹽酸烴胺，鹽酸谷胺酸和軟脂酸溴化物等。Multicore的水溶性釬劑分為五種類型： 1）標(biāo)準(zhǔn)型，其固體含量分別為 10％、 20％和 40％三種濃度用于印刷電路板的波峰焊； 2）中性型，用于要求非酸性釬劑的印制板的波峰焊； 3）無鹵素型，用于元器件引線的搪錫和難以釬焊的印制板的波峰焊； 4）濃縮型，用于最難釬焊元件引線（如鍍鎳件）的搪錫； 5）不燃型，用于印制板的輥?zhàn)渝冨a。 免 清 洗 軟釬劑 的具體配方多 屬專 利，各生 產(chǎn)廠 家 對(duì) 其 產(chǎn) 品也只是介 紹 其性能和適用范 圍 ，如 Multicore公司的 X32105免 清 洗 釬劑 是一 種 不含天然松香、無 鹵 化物的完全 沒 有 殘 留物的 釬劑 ，可用于一般基板（包括 單 面板、 雙 面板和多 層 板）的 釬焊 。這類軟釬焊絲的藥芯（釬劑）與傳統(tǒng)的各類軟釬焊絲并無明顯差異，只是用無鉛釬料替代了錫鉛釬料合金。釬料合金粉末由熔融態(tài)釬料合金經(jīng)霧化沉積工藝制成。絲網(wǎng)印制時(shí)，一般要求用 200325目的合金粉，模板印刷時(shí)，粉的顆粒度可以稍大一些，并且粉的顆料度要均勻一致。流變性能是釬料膏最重要的整體性能。 除上述四類之外，還有一種 X－ 32型“無渣”釬料膏，其釬劑是根據(jù)該公司的X－ 32專利合成化學(xué)制劑制成，不含松香，不含鹵化物，釬后不留殘?jiān)?。其結(jié)果見表 415。 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) 二、釬劑涂覆 在機(jī)械化軟釬焊過程中，所用的軟釬劑都是液態(tài)的，這主要是便于機(jī)械化操作。刷涂方法不適合于帶有通孔的印制板 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) （ 5）噴射涂覆 噴射涂覆軟釬劑的原理如圖 411所示。 波峰焊是當(dāng)前印制板生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的方法。對(duì)于圖 4— 14a的波形，印制板處于水平位置在波峰上運(yùn)動(dòng)，對(duì)于圖 4－ 14b的波形，印制板要與水平方面構(gòu)成 5090的一個(gè)微小角度。 圖 416 雙波峰波形示意圖 圖 417 雙波峰軟釬焊示意圖 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) （ 4）振動(dòng)波峰 為了盡可能減少放氣和釬料空缺， Electrovert公司將超聲振動(dòng)波引人到波峰軟釬焊過程中，提出了一種被稱之為歐米枷 Ω波的新波峰形式。 1971年 PhilipS公司正式提出了 SMT概念，引起了電子裝聯(lián)技術(shù)的革命。再流焊使用的連接材料是釬料膏，通過印制或滴注等方法將釬料膏涂敷在印制電路板的焊盤上，再用專用設(shè)備一貼片機(jī)在上面放置表面貼裝元件，然后加熱使釬料熔化，即再次流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)連接，這也是再流焊名稱的來源。圖 420給出了用于 SMT的氣相釬焊系統(tǒng)示意圖。氣相再流焊溫度不能控制，所以預(yù)熱必須由其他方法（通常為紅外輻射）完成。而元件的最高溫度取決于在蒸氣區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，隨著時(shí)間的延長， Ts逐漸趨近于 Tv，加熱速度趨近于零。 根據(jù)熱源不同，再流焊主要可分為紅外再流焊、熱風(fēng)再流焊、氣相再流焊和激光再流焊。表面組裝技術(shù)的關(guān)鍵是貼片技術(shù)、釬焊技術(shù)和測試技術(shù) 第七節(jié) 表面組裝技術(shù)及再流焊方法 焊接技術(shù)，特別是軟釬焊技術(shù)，是 SMT工藝過程中的關(guān)鍵技術(shù)。 典型的波峰焊工藝參數(shù)見表 416 表 416 波峰焊的典型工藝參數(shù) 波峰焊是適用于連接插裝件和一些小外形表面貼裝件的有效方法，不適用于精密引線間距器件的連接，所以隨著傳統(tǒng)插裝器件的減少，以及表面貼裝元件的小型化和精細(xì)化，波峰焊的應(yīng)用逐漸減少。顧名思意，“雙波峰”也就是有前后兩個(gè)波峰，這兩個(gè)波峰的形狀和作用是不同的。在軟釬劑控制方面，要嚴(yán)格監(jiān)測軟釬劑的密度，活性和軟釬劑泡沫與釬料波的高度比。這種方法的不足之處在于不適合于帶有通孔的印制板，因?yàn)殁F劑不能充分滲入到通孔中；噴射方式易造成較多的釬劑損耗，當(dāng)印制板上有較大直徑的孔時(shí)需要預(yù)先覆蓋，以防止軟釬劑通過這些大孔噴射到印制板的元器件一側(cè)上去。通過一個(gè)放置于釬劑糟底部的葉輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)雙側(cè)波峰，印制板在些波峰上通過就可以實(shí)現(xiàn)軟釬劑的涂覆。其過程如圖 4－ 8所示 圖 48 機(jī)械化軟釬焊過程示意圖 第六節(jié) 機(jī)械化軟釬焊技術(shù) 在圖示的軟釬焊過程中，主要包含以下步驟： l）裝載印制板 這是過程進(jìn)行的初始位置，在這里要 將已經(jīng)插裝好的元器件和印制板安放到傳送帶上。表 414給出了不同使用方式所對(duì)應(yīng)的釬料膏粘度的參考值 表 414釬料膏使用的參考值 第五節(jié) 藥芯軟釬焊絲和釬料膏 2）軟釬焊性 釬料膏的軟釬焊性主要取決于其釬劑的活性和釬料合金粉的性能，對(duì)此可參照釬劑、釬料的特點(diǎn)加以分析和檢驗(yàn)。 釬料膏也可以按合金粉的成分來劃分。松香是釬劑的主體，常用水白松香。 JSTD－ 005 中規(guī)定的粉末顆粒尺寸分布如表 410所示 第五節(jié) 藥芯軟釬焊絲和釬料膏 釬料合金粉是構(gòu)成釬縫金屬的主要來源。表 4－ 8給出了 KuPing公司生產(chǎn)的免清洗藥芯軟釬焊絲的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo) 表 48 免清洗藥芯軟釬焊絲的技術(shù)指標(biāo) 第五節(jié) 藥芯軟釬焊絲和釬料膏 二、釬料膏 釬料膏是由釬料合金粉末、釬劑及粘結(jié)劑混合所構(gòu)成的膏狀體，其優(yōu)點(diǎn)在于容易實(shí)現(xiàn)釬料量的控制，便于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的裝配和易于實(shí)現(xiàn)釬焊過程自動(dòng)化。 KOHl/g； 閃 點(diǎn) 12℃ ； 氣 味酒精味；色 澤 無色 第五節(jié) 藥芯軟釬焊絲和釬料膏 藥芯軟釬焊絲（俗稱焊錫絲）和釬料膏（即焊膏）都是釬料合金與釬劑的復(fù)合體，其共同的特點(diǎn)是在釬焊時(shí)，釬料和釬劑是一次性同時(shí)施加上去的，所不同的是軟釬焊絲為絲狀，主要用于手工烙鐵釬焊，而釬料膏為膏狀物，多用于各種再流焊過程。相容性問題包含以下兩方面含意，一是各釬劑之間的相容性，二是免清洗釬劑與現(xiàn)行釬焊工藝之間的相容性。由于它們可溶于水。由于釬劑殘?jiān)浅；顫?，因而釬后要進(jìn)行充分的清洗。在室溫下，固態(tài)的松香是無活性的，因而也不具有腐蝕性，電絕緣性能良好。這層表面膜一經(jīng)除去便會(huì)再生。 表 45 常用釬料合金的成分及用途 第三節(jié) 軟釬料合金 四、合金的抗氧化處理 當(dāng)錫鉛釬料合金處于液態(tài)時(shí)，其氧化是非常迅速的。 第三節(jié) 軟釬料合金 圖 45不同溫度下銅在 Sn68Sn32液態(tài)釬料中溶解 圖 46不同溫度下銀在 Sn68Sn32液態(tài)釬料中溶解 第三節(jié) 軟釬料合金 二、無鉛釬料 因 SnPb釬料中的鉛是有毒的物質(zhì)，進(jìn)人人體后在骨骼中積累并且不易排出，因此限制鉛的應(yīng)用。表 41給出了電導(dǎo)率、密度，抗拉強(qiáng)度等性能隨合金成分的變化。而當(dāng)鍍層厚度小于 時(shí)，經(jīng)過 4h的老化后，就可能出現(xiàn)反潤濕現(xiàn)象。加熱不僅使釬劑活化，而且使釬料的表面張力減小，使?jié)櫇褡饔迷鰪?qiáng)。盡管在釬料冷卻凝固之后，由液態(tài)金屬直接形成化合物相的條件已經(jīng)不存在，但是由于在隨后的熱過程中，銅與錫之間的相互擴(kuò)散過程仍可進(jìn)行。 SMT技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)軟釬焊材料提出了新的要求，使得對(duì)釬料膏的需求量迅速增加，并且推動(dòng)了一些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步 二、電子工業(yè)中釬焊連接的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢 第二節(jié) 軟釬焊的基本原理 一、軟釬焊的定義 釬焊一直被區(qū)分為“硬釬焊”（ Brazing）和“軟釬焊”（ Soldering）。而且在自動(dòng)化軟釬焊操作中，在一般民用產(chǎn)品上，已經(jīng)取得接頭返修率低于百萬分之一的水平，而在北美航空部門，已有了每小時(shí)釬焊 150億個(gè)焊點(diǎn)而無失敗的報(bào)導(dǎo)。并且，相對(duì)低成本的材料，簡單的工具和可控的工藝使得軟釬焊具有特別明顯的經(jīng)濟(jì)性和高效性。在技術(shù)發(fā)達(dá)國家中， SMT技術(shù)在印制板上的應(yīng)用已達(dá)到 90％，在我國， SMT也正在迅速推廣。 由于化合物相通常都具有硬而脆的特點(diǎn)，因此，出現(xiàn)過多的化合物相對(duì)焊點(diǎn)的性能是不利的。接觸角小于、等于 90?時(shí)，認(rèn)為焊點(diǎn)是合格的；大于 90?時(shí)，則認(rèn)為焊點(diǎn)不合格（見圖 41） 圖 41 合格和不合格焊點(diǎn)的接觸角 第二節(jié) 軟釬焊的基本原理 電子部件釬焊時(shí)，母材表面的氧化物在加熱過程中被釬劑去除。保證錫鉛共晶合金鍍層在某些人為造成的嚴(yán)酷環(huán)境中 24h后仍具有優(yōu)良軟釬焊性。 第三節(jié) 軟釬料合金 工業(yè)用錫鉛合金的最佳力學(xué)性能是含 w（ Sn）量為 73％的合金，而非共晶合金。但這種作用只能用于再流焊，不能用于波峰焊。電子工業(yè)中一些常用釬料合金的成分，特點(diǎn)及用途見表45。 第三節(jié) 軟釬料合金 2）化 學(xué) 方法 化學(xué)方法是在液態(tài)釬料合金中添