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各种类型回流焊设备介绍
发布时间：
2023-05-17 12:56
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由于电子产品的小型化，出现了片状元件，传统的焊接方法已经不能满足需要。首先，混合集成电路的组装采用回流焊工艺，需要组装焊接的元器件多为片式电容、片式电感、贴装晶体管和二极管。随着SMT技术的发展，出现了各种各样的SMC元件和SMD器件。回流焊工艺技术和设备作为SMT技术的一部分，也得到相应的发展，应用越来越广泛，几乎在所有的电子产品中都有应用。但是回流焊技术围绕装备的改进经历了以下几个发展阶段。
1.热板，推板传导回流焊
这种回流焊炉是由传送带或推板下面的热源加热，基板上的元器件是通过热传导加热的。它用于陶瓷(Al2O3)基板厚膜电路的单面组装。陶瓷衬底只有附着在传送带上才能获得足够的热量。其结构简单，价格便宜。我国一些厚膜电路厂在80年代初引进了这种设备。
2.红外辐射回流焊
这些回流焊炉中的大多数是传送带，但是传送带仅用于支撑和传送衬底。它们的加热方式以红外热源为主，炉内温度均匀，网孔比前者大，适用于回流焊双面组装基板的联合加热。这种回流焊 furnace可以说是回流焊 furnace的基本型。在国内应用广泛，价格相对便宜。
3.红外加热风回流焊
这种回流焊炉是在IR炉的基础上，加入热空气，使炉内温度更加均匀。单独用红外辐射加热时，发现在同样的加热环境下，不同的材料和颜色吸收的热量不同，即公式(1)中的Q值不同，得到的温升δ T也不同。比如IC等SMD的封装是黑色酚醛或环氧，而引线是白色金属。单纯加热时，引线加热风可使温度更均匀，克服吸热差和阴影不良。IR+热风回流焊炉在国际上已经广泛使用。
4.氮气回流焊
随着组装密度的提高和细间距组装技术的出现，产生了充氮回流焊工艺和设备，提高了回流焊的质量和良率，成为回流焊的发展方向。氮气回流焊具有以下优点:
(1)防止和减少氧化
(2)改善焊接润湿性，加快润湿速度。
(3)减少焊球的产生，避免桥接，获得上市焊接质量。
获得良好的焊接质量尤为重要。使用活性助焊剂较低的焊膏，还可以提高焊点性能，减少基材变色。但其缺点是成本明显增加，随氮气量增加而增加。当你需要在炉内达到1000ppm氧含量和50ppm氧含量时，对氮气的需求有天壤之别。如今，所有焊膏制造商都致力于开发能够在高氧含量的气氛中进行良好焊接的免洗焊膏，从而减少氮气的消耗。
对于将氮气引入回流焊，必须进行成本效益分析。其好处包括产品产量、质量改进、返工或维修成本降低等。一个完整的分析往往会发现，氮气的引入并没有增加最终成本，相反，我们还能从中受益。
目前使用的炉子多为强制热风循环式，这种炉子不容易控制氮气的消耗。有几种方法可以减少氮气的消耗和炉子入口和出口的开口面积。很重要的一点是用隔断、卷帘或类似装置挡住出入口空间不用的部分。另一种方法是利用热氮层比空气轻，不易混合的原理，在设计炉子时，使加热室高于进出口。因此，在加热室中形成了自然的氮层，这减少了氮的补偿量并保持了所需的纯度。
5.双面回流焊
双面PCB一直相当受欢迎，而当它逐渐越来越受欢迎的时候，它变得如此受欢迎，主要是因为它为设计师提供了极其良好的灵活空间，从而设计出更小、更紧凑、成本更低的产品。到目前为止，双面板一般都是用回流焊连接上表面(元件表面)，再用波峰焊焊接下表面(引脚表面)。目前一个趋势是趋于双面回流焊，但是这个过程还是存在一些问题。在第二次回流焊工艺中，板的大底部元件可能会脱落，或者底部焊点可能会部分熔化，导致焊点的可靠性问题。
发现有几种方法可以实现双面回流焊:一种是用胶水粘上第一面元素，那么当它翻过来第二次进入回流焊时，元素就会固定到位而不会脱落。这种方法很常见，但是需要额外的设备和操作步骤，增加了成本。第二种方法是使用不同熔点的焊料合金。第一表面由较高熔点的合金制成，第二表面由较低熔点的合金制成。这种方法的问题是低熔点合金的选择可能会受到最终产品工作温度的限制，而高熔点合金必须升至回流焊，可能会对元器件和PCB本身造成损伤。对于大多数元件，焊点处熔融锡的表面张力足以托住底部元件，形成高可靠性的焊点。元件重量与引脚面积的比值是衡量能否成功焊接的标准。通常在设计中使用30g/in2。第三种方法是在炉下部吹冷风，使PCB底部焊点温度保持在秒回流焊中的熔点以下。但潜在的问题是上表面和下表面的温差引起内应力，因此需要有效的措施和工艺来消除应力，提高可靠性。
这些工艺问题不是很简单。但是它们正在被成功地解决。毫无疑问，在未来几年内，双面板的数量和复杂程度将会间歇性地大幅发展。
6.通孔回流焊
hole 回流焊有时也称为分类元素回流焊正在逐渐出现。可以去掉波峰焊环节，成为PCB混装技术中的一个工艺环节。最大的一个优点就是可以利用通孔插件，在发挥表面贴装制造工艺优势的同时，获得更好的机械连接强度。为了更大PCB的平整度，所有表面贴装元件的引脚都不能与焊盘接触。同时，即使引脚和焊盘可以接触，PCB提供的机械强度往往不够大，在产品的使用过程中很容易断裂，成为故障点。
虽然通孔回流焊可以偿还，但是在实际应用中还是有几个缺点，比如大量的锡膏，会增加助焊剂冷却对机器的污染程度，所以需要有效的助焊剂残渣清除装置。还有一点就是很多连接器的设计都不是为了承受回流焊的温度，早期基于直接红外加热的炉子已经不适合了。这种炉子缺乏有效的传热效率，无法处理同一PCB上具有复杂几何外观的一般表面安装元件和通孔连接器。只有大容量、高传热的强制对流炉才能实现通孔回流，这一点已被实践证明。剩下的问题是如何确保通孔中的焊膏和元件引脚之间的合适的回流焊温度曲线。随着工艺和元器件的改进，通孔回流焊的使用会越来越多。
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