第六节 再流焊技术的新发展
一．无铅再流焊 在世界范围看，无铅制造已成定局 ，势在必行。由于无铅合金与传统的Sn-Pb共晶合 金比较，熔点高，工艺窗口小，浸润性差，因此 工艺难度大，容易产生可靠性问题。无铅不只是 焊接材料的问题，还涉及到设计、元器件、PCB、 设备、工艺、可靠性、成本等方面的挑战。
1．无铅工艺与有铅工艺比较
我们在实施无铅工艺前，首先要了 解无铅工艺的特点，掌握正确的工艺方法，这样 才能确保无铅工艺顺利实施。下面将无铅工艺与 有铅工艺的做一下比较。
2 ．无铅再流焊接的特点 从无铅焊接工艺和无铅焊点两方面 分析，主要有以下特点
( 1 ）无铅工艺温度高，熔点比传统有铅共晶焊 料高34 ℃ 左右。
( 2 ）表面张力大、润湿性差。
( 3 ）工艺窗口小，质量控制难度大。
( 4 )无铅焊点浸润性差，扩展性差。
( 5 )无铅焊点外观粗糙，因此传统的检脸标准与 AOI需要升级。
( 6 ) 无铅焊点中孔洞（气孔）较多，尤其是有 铅焊端与无铅焊料混用时，焊端上的有铅焊料先 熔，覆盖焊盘，助焊剂排不出去，造成孔洞。一 般情况下，BGA内部的孔洞不影响机械强度，但是 大孔洞及焊接界面的孔洞，特别是当孔洞连成一 片时会影响可靠性。
( 7 ) 缺陷多。主要由于浸润性差，使自定位效 应减弱造成的。
3．正确设置无铅再流焊温度曲线 由于无铅焊料高熔点、润湿性差给再流 焊带来了焊接温度高、工艺窗口小的工艺难题， 使再流焊容易产生虚焊、气孔、立碑等缺陷，还 容易引起损坏元器件、PCB 等可靠性问题。如何 设置最佳的温度曲线，既保证焊点质量，又保证 不损坏元器件和 PCB ，就是无铅再流焊技术要解 决的根本的问题。
结合美国某公司的 Sn -Ag-Cu 无铅焊膏 再流焊温度曲线图，分析如何运用焊接理论正确 设置无铅再流焊温度曲线。
3．正确设置无铅再流焊温度曲线 由于无铅焊料高熔点、润湿性差给再流 焊带来了焊接温度高、工艺窗口小的工艺难题， 使再流焊容易产生虚焊、气孔、立碑等缺陷，还 容易引起损坏元器件、PCB 等可靠性问题。如何 设置最佳的温度曲线，既保证焊点质量，又保证 不损坏元器件和 PCB ，就是无铅再流焊技术要解 决的根本的问题。
结合美国某公司的 Sn -Ag-Cu 无铅焊膏 再流焊温度曲线图，分析如何运用焊接理论正确 设置无铅再流焊温度曲线。
4. 几种典型的温度曲线 (1) 三角形回流焊温度曲线
(2) 升温一保温一峰值温度曲线
( 3) 低峰值温度曲线
二．氮气惰性保护
使用惰性气体，一般采用氮气，这种方法在回流 焊工艺中已被采用了相当长的一段时间，但它的 价格还是一个问题。因为惰性气体可以减少焊接 过程中的氧化，因此，这种工艺可以使用活性较 低的焊膏材料。这一点对于低残留物焊膏和免清 洗尤为重要。另外，对于多次焊接工艺也相当关 键。比如：在双面板的焊接中，氮气保护对于带 有OSP的板子在多次回流工艺中有很大的优势，因 为在N2的保护下，板上的铜质焊盘与线路的可焊 性得到了很好的保护。使用氮气的另一个好处是 增加表面张力，它使得制造商在选择器件时有更 大的余地（尤其是超细间距器件），并且增加焊 点表面光洁度，使薄型材料不易褪色。
氮气保护的费用取决于各种各样的因素 ，包括氮气在机器中使用的位置，氮气的利用率 等。
三．双面加工 双面板工艺已经 相当普及，并且变得更加复杂。这是因为它能给 设计者提供更大、更灵活的设计空间。双面板大 大加强了PCB的实际利用率，因此降低了制造成本 。双面板采用的工艺目前的趋势逐渐倾向于双面 再流焊，但工艺上仍有一些问题。比如：再次回 流时，底部较大的元件或许会掉下来，或者底部 的焊点会部分重新熔化，以至于影响到焊点的可 靠性。
四. 垂直烘炉 市场对于 产品小型化的需求，使倒装芯片、封装(BGA、 CSP)等得到广泛的应用。倒装芯片是将芯片倒装 后用焊球将其与基板直接焊接，元件贴装后具有 更小的占地面积和更高的信号传递速率。为加强 焊点结构,采用底部填充或灌胶工艺，将填充材料 灌注入芯片与基板之间的空隙中，一般常会采用 上滴或围填法来把晶片用胶封装起来，这两种技 术是用覆盖材料将已焊接的裸芯片加以封装的工 艺。几乎所有封装胶都需要很长的固化时间，所 以对于在线生产的炉子来讲是不现实的，通常会 使用成批处理的烘炉,但是垂直烘炉技术也已趋于 成熟，在温度曲线比普通再流焊机更为简单时， 垂直烘炉可以成功地进行固化。垂直烘炉使用一 个垂直升降的PCB传输系统作为缓冲/堆积区，每 一块PCB都必须通过这一道工序循环，这样就延长 了PCB板在一个小占地面积的驻留的时间，得到足 够长的固化时间，而同时减少了占地面积。
五. 免洗焊接技术 传统的清洗工艺对环境有破坏 作用，免洗焊接技术就成为解决这一问题的最好 方法。免洗焊接包括两种技术。一种是采用低固 体含量的免洗助焊剂；另一种是在惰性保护气体 中进行焊接。实际上，只有将免洗焊接剂（或焊 膏）与适当的免洗焊接工艺及设备相结合，才能 实现免洗焊接。 1. 低固体含量免洗助焊剂
2. 免洗焊接工艺技术
（1）惰性气氛焊接技术
（2）反应气氛焊接技术
3. 免洗焊接工艺的焊接可靠性
六、通孔再流焊技术
通孔再流焊接技术(THR，Through-Hole Reflow) ，又称为穿孔再流焊PIHR(Pin-In-Hole Reflow) 。
为了适应表面组装技术的发展，解决以上 焊接难点，通孔再流焊接技术得到应用，可以实 现一道工序完成焊接。该技术原理是在印制板完 成贴片后，使用一种安装有许多针管的特殊模板 ，调整模板位置使针管与插装元件的过孔焊盘对 齐，使用刮刀将模板上的焊膏漏印到焊盘上，如 下图所示,然后安装插装元件，最后插装元件与贴 片元件同时通过再流焊完成焊接。 通孔再流焊生产工艺流程与SMT流程极其 相似，即印刷焊膏-插入元件-再流焊接。
1. 焊膏印刷
2. 插入电子元器件
3. 再流焊接
4. 通孔再流焊接工艺的特点