回流焊的发展趋势
摘 要：在过去的几年里由于新的锡焊材料、以及元器件及材料的发展，SMT回流焊工艺发生了很大的变革，本文对此作了简要回顾。
关 键 词: 回流焊 氮气 通孔 印制电路板
Abstract In past years, thermal processing has evoloved due to changes in standards, introduction of new solder materials ,and most importantly, changes in component design and materials. These new component like BGA, COB, CSP, MCM are the trends of today’s design. Considering these dynamics, this article presents a brief review of the trends in thermal processing to respond to the challenges.
Key Words Reflow Nitrogen Through-Hole PCB
最近几年来，随着众多电子产品往小型，轻型，高密度方向发展，特别是手持设备的大量使用，在元器件材料工艺方面都对原有SMT技术提出了重大的挑战，也因此使SM得致到了飞速发展的机会。IC发展到0.5mm，0.4mm.0.3mm脚距；BGA已被广泛采用，CSP也崭露头角，并呈现也快速上涨趋势。析料上免清洗低残留锡膏得到广泛用。所有这些都给回流焊工艺提出了新的要求，一个总的趋势就是要求回流焊采用更先进的热传递方式，达到节约能源，均匀温度，适合双面板PCB和新型器件封装方式的焊接要求，并逐步实现对波峰焊的全面代替。下面就对此作一简要回顾。
1. 充氮回流焊
在回流焊中使用惰性气体保护，已经有一段时间了，并已得到较大范围的应用，由于价格的考虑，一般都是选择氮气保护。氮气回流焊有以下优点。
1） 防止减少氧化
2） 提高焊接润湿力，加快润湿速度
3） 减少锡球的产生，避免桥接，得到列好的焊接质量
特别重要的是，可以使用更低活性助焊剂的锡膏，同时也能提高焊点的性能，减少基材的变色，但是它的缺点是成本明显的增加，这个增加的成本随氮气的用量而增加，当你需要炉内达到1000ppm含氧量与50ppm含氧量，对氮气的需求是有天壤之别的。现在的锡膏制造厂商都在致力于开发在较高含氧量的气氛中就能进行良好的焊接的免洗焊膏，这样就可以减少氮气的消耗。
对于中回流焊中引入氮气，必须进行成本收益分析，它的收益包括产品的良率，质量的改善，返工或维修费的降低等等，完整无误的分析往往会揭示氮气引入并没有增加最终成本，相反，我们却能从中收益。
在目前所使用的大多数炉子都是强制热风循环型的，在这种炉子中控制氮气的消耗不是容易的事。有几种方法来减少氮气的消耗量，减少炉子进出口的开口面积，很重要的一点就是要用隔板，卷帘或类似的装置来阻挡没有用到的那部分进出口的空间，另外一种方式是利用热的氮气层比空气轻且不易混合的原理，在设计炉的时候就使得加热腔比进出口都高，这样加热腔内形成自然氮气层，减少了氮气的补偿量并维护在要求的纯度上。
2. 双面回流焊
双面PCB已经相当普及，并在逐渐变得复那时起来，它得以如此普及，主要原因是它给设计者提供了极为良好的弹性空间，从而设计出更为小巧，紧凑的低成本的产品。到今天为止，双面板一般都有通过回流焊接上面（组件面），然后通过波峰焊来焊接下面（引脚面）。目前的一个趋势倾向于双面回流焊，但是这个工艺制程仍存在一些问题。大板的底部组件可能会在第二次回流焊过程中掉落，或者底部焊接点的部分熔融而造成焊点的可靠性问题。
已经发现有几种方法来实现双面回流焊：一种是用胶来粘住第一面组件，那当它被翻过来第二次进入回流焊时组件就会固定在位置上而不会掉落，这个方法很常用，但是需要额外的设备和操作步骤，也就增加了成本。第二种是应用不同熔点的焊锡合金，在做第一面是用较高熔点的合金而在做第二面时用低熔点的合金，这种方法的问题是低熔点合金选择可能受到最终产品的工作温度的限制，而高熔点的合金则势必要提高回流焊的温度，那就可能会对组件与PCB本身造成损伤。对于大多数组件，熔接点熔锡表面张力足够抓住底部组件话形成高可靠性的焊点，组件重量与引脚面积之比是用来衡量是否能进行这种成功焊接一个标准，通常在设计时会使用30g/in2这个标准，第三种是在炉子低部吹冷风的方法，这样可以维持PCB底部焊点温度在第二次回流焊中低于熔点。但是潜在的问题是由于上下面温差的产生，造成内应力产生，需要用有效的手段和过程来消除应力，提高可靠性。
以上这些制程问题都不是很简单的。但是它们正在被成功解决之中。勿容置疑，在未来的几年，双面板会断续在数量上和复杂性性上有很大发展。