电子焊接工艺技术
该设备通常为隧道式，可与自动线连接。焊接时，焊接对象随着传动链（带）机构匀速地进入隧道式不锈钢炉膛，安装在炉膛上下的通电陶瓷发热板辐射出红外线，同时，热风机使热空气产生均匀对流。焊接对象在炉膛内依次通过3个区域，先进入预热区，挥发掉焊膏中的低沸点溶剂，然后进入再流区，预先涂敷在基板焊盘上的膏状焊料（焊膏）在高于焊料合金熔点20～50oC的热空气中再次熔融，润湿焊接面，完成焊接后，进入冷却区使焊料冷却凝固，图27为红外再流焊设备的功能示意图。
这种形式的优点是预热和焊接可在同一炉膛内完成，通用性强（可用于胶粘剂的固化），而且无污染，适合于单一品种的大批量生产，在我国应用最为普遍；缺点是由于循环空气会使焊膏外表形成表皮，使内部溶剂不易挥发，再流焊期间会引起焊料飞溅而产生微小锡珠，需彻底清洗。
2．热板再流焊
与红外再流焊不同的是加热热源是热板，焊接对象是直接放置在发热板上，通过焊接对象与发热板直接接触，热量由底板背面传导到焊料上。它也有3个工作区，焊接原理与上述相同。由于它是依靠接触传导热量，所以这个方法只适用于小型单面安装的基板，通常应用于厚膜电路的生产。
3．汽相再流焊（VPS）
汽相再流焊是通过加热一种氟碳化合物液体（俗称氟油），使之达到沸腾（约215oC）而蒸发，产生温度等于沸点的高温蒸气，当温度较低的焊接对象进入饱和蒸气区之后，高温蒸气向该物体表面凝集，放出汽化潜热，使之升温。直到焊接对象温度达到饱和蒸气的温度时时，凝集和放热过程才结束。图28为汽相再流焊机的功能示意图。
这种方式的优点是焊接温度控制方便，峰值温度稳定（等于工作液的沸点），因此更换产品花费的调机时间短（唯一需要调节的是传送速度），更适合于小批量多品种的生产。汽相再流焊的缺点是不能对焊件进行预热，因此焊接器件与板面温差大，容易发生因“吸吮现象”而引起的脱焊，而且工作液（氟碳化合物）成本高，在工艺过程中容易损失并且污染环境。
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为改善这个缺点，最新发展的汽相焊主要有2种：一种是双蒸气系统，它用比较便宜、比较轻的次级蒸气封盖较贵的初级蒸气，防止初级蒸气挥发逃逸。另一种是单蒸气连续系统，依靠机械结构来防止液体损失。
4．激光再流焊
激光再流焊是一种新型的再流焊技术，它是利用激光光束直接照射焊接部位而产生的热量使焊膏熔化而形成良好的焊点，它能根据需要对同一电路板的不同焊点提供不同的热量。它主要控制的是激光的功率、类型、光束宽度及照射时间（约300ms左右）等因素。通常，有2类激光器可用于焊接，即二氧化碳（CO2）气体激光器和YAG－Nd 激光器，其中CO2激光器较为普及。
激光焊是对其他再流焊方式的补充而不是替代，它主要应用在一些特定的场合。如焊接一些在汽相焊或红外焊中易受热损伤或易开裂的元器件，它们用激光焊则不会产生任何问题；用于在元器件密集的电路上除去某些电路线条或增添某些元件，它们用激光焊则不会产生任何问题；用于在元器件密集的电路上除去某些电路线条或增添某些元件，无须对整个电路板加热。
激光焊除了可以应用在一些特定的场合，它与其他再流焊相比还具有一些优点，即焊接时整个电路板不承受热应力，因此不会使电路板翘曲；由于再流焊时间短，不会形成较厚的金属间化物层，所以焊点质量可靠。
尽管激光焊能形成较可靠的焊点，但焊接时还存在一些工艺问题，如激光光束宽度调节不当时，会损坏相邻元器件；焊接时容易产生焊料球等。
虽然激光焊每个焊点的焊接时间仅为300ms，但它是逐点依次焊接，而不是整体一次完成，所以比其他焊接方法缓慢，而且设备昂贵，因此生产成本较高，阻碍了它的广泛应用。
5.2 再流焊工艺参数的确定
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再流焊与波峰焊不同的是焊接时的助焊剂与焊料（焊膏）已预先涂敷在焊接部位，而再流焊设备只是向SMA提供一个加温的通道，所以再流焊过程中需要控制的参数只有一个，就是SMA表面温度随时间的变化，通常用一条温度曲线来表示（横坐标为时间，纵坐标为SMA的表面温度）。红外焊的理想温度曲线如图29所示。
为了取得良好的焊接质量，我们希望焊件在通过再流焊设备的整个过程中，其表面温度随时间的变化能符合理想的要求，所以，首先应对焊接的温度曲线进行设计。那么，温度曲线的设计应遵循哪些原则呢？
1．温度曲线的确定原则
SMA在再流焊设备中，虽然经过的是一个连续的焊接过程，但从焊点形成的机理来看它是经过3个过程（预热、焊接和冷却），这3个过程有着不同的温度要求，所以我们可将焊接全过程分为3个温区：预热区、再流区和冷却区。
（1）预热区
预热的主要作用与波峰焊的预热相同。在预热区，必须严格控制升温的速度、预热的最高温度和预热的时间。上述参数值不足或过量均会引起不良后果，确定的具体原则是：
① 预热结束时的温度为140～160 oC，SMA各部位的温度应尽量均衡； ② 预热时间一般推荐为160～180s； ③ 升温的速率≤3 oC/s。
这里要说明的是，这个升温的速率只适合于红外焊，在汽相焊时有可能高达50 oC/s，通过一系列的措施，也只能将其控制在15 oC/s，所以汽相焊容易产生元器件直立和引脚吸吮焊料等不良现象。
确定预热时间还应考虑到焊膏中的焊剂体系有快干型和慢干型2种。应根据不同的烘干特性来确定。对于红外再流焊一般不另设烘干工序，而是用红外炉本身的预热段来完成。焊接对象的传送速度主要是根据满足再流区的焊接参数确定的，因此预热时间不能独立考虑，只能用快干型的焊膏。而汽相焊的预热区是独立设置的，因此2种体系均可使用。
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（2）再流区
进入再流区后，预先涂敷在基板盘上的膏状焊料（焊膏）被加热再次熔融，润湿焊接面，在元器件的电极与焊盘之间形成弯月面的焊点。
在再流焊区，必须严格控制焊接的峰值温度及焊接时间，在获得良好焊点的前提下，焊接时间应掌握最小值。确定的具体原则是：
① 焊接的峰值温度一般推荐为焊膏合金熔点温度加20～40 oC，红外焊一般为210～230
o
C；汽相焊加热的最高温度由工作液的沸点所决定，一般为205～215 oC。
② 焊接时间控制在15～60s，最长不要超过90s，其中，处于225 oC以上的时间应小
于10s，215 oC以上的时间应小于20s。
时间过长或温度过高，均有可能引起元器件焊端发生银耗现象，降低焊缝强度，并有可能热损伤元器件，使基板变色或翘曲；反之，时间和温度不足，会使具有较大热容量的元器件焊缝形成虚焊。
（3）冷却区
离开再流区后，基板进入冷却区，控制焊点的冷却速率也十分重要，冷却速率越快，焊料的晶粒尺寸越小，机械强度越强，这样才能保证焊点的可靠性和良好的外观。再流焊设备中通常是采用风扇冷却的手段。冷却温度的确定原则是：
① 冷却区降温速率大于10 oC/s。 ② 冷却终止温度不大于75 oC。
2. 实际温度曲线的确定
在实际应用中，焊件温度变化完全符合理想曲线是不可能的。因为影响焊件升温速率的因素是很多的，不同的体积、表面积和包封材料的元器件，不同材料、厚度和面积的印制电路板，不同的焊膏和涂敷厚度均会影响升温速度，因此焊件上不同点的温度会有一定的差异，最终只能在诸多因素下确定一个相对最合理与折衷的曲线。
在再流焊中，焊接的温度变化是通过对设备的调节实现的，如红外焊是调节炉温和传送带速度，汽相焊是调节升降器/传送带的速度和主蒸气区的停留时间。对设备的调节过程，也就是实际温度曲线的确定过程，具体的调节步骤如下：
（1）设定传送带速：按照生产量设定传送带速，但不能超过再流焊工艺允许的最大（小）速度（这里指应满足预热升温速率、焊接峰值温度和再流焊时间）。
（2）设定炉温：一般凭经验和有关的技术资料进行初次设定。
（3）温度曲线测试：在确保炉内温度稳定后，进行初次焊接试验，并对SMA的表面温度变化进行首次测定。
（4）炉温及带速的调整：分析所测得的温度曲线与所设计的温度曲线的差别，进行炉温和带速的调整。
（5）重复（3）、（4）过程，直到所测温度曲线与设计的理想温度曲线基本一致为止。
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3．温度曲线的测试方法
测试温度曲线的仪表是温度采集器（图30），它可以直接打印出实测的温度曲线。测试方法及步骤如下： （1）选取测试点
通常至少应选取3个测试点，它们分别能反映SMA的最高、最低及中间温度的变化。如何确定这3个位置呢？SMA上各部位的温度与很多因素有关，但主要与传送方式、元器件的大小以及在PCB上所处的位置有关，一般可通过试验得出。
（2）固定热电偶测试头
测试点确定后，必须将温度采集器上的热电偶测量头分别可靠地固定到焊接对象的测试点部位。固定方法可采用高温胶带、贴片胶或焊接，若采用焊接方法时，焊点要尽量小和均匀。在头部固定的同时，还需固定热电偶丝以免移动造成头部的松动。
（3）进入炉内测试
将焊接对象连同温度采集器一同置于再流焊机入口处的传送链/网带上，网者的距离应大于100㎜。随着传送链/网带的运行，温度采集器将自动完成测试全过程，并将实测的3条温度曲线显示或打印出来，它们分别代表了焊接对象表面最高、最低和中间温度的变化情况。
本章，我们对锡焊原理、锡焊材料及锡焊方法（烙铁焊、波峰焊、再流焊）的有关工艺技术做了比较系统的介绍，了解了影响焊接质量的诸因素，那么，对焊接结果—锡焊点的质量应该如何来判别呢？我们将在以后的相关课程中做比较详细的介绍。
练习题：
1．在焊接学科中，电子产品的锡焊是属于哪一范畴？为什么？ 2．请简要叙述锡焊的机理。
3．请画出下列图中焊点的润湿角，并说出属于何种润湿状态（完全润湿、已润湿、未润湿、完全不润湿）？
4．锡铅系焊料共晶点的铅锡比是多少？熔点是多少？在实际使用中，常用的共晶焊料的锡铅比为多少？
5．什么是助焊剂？在焊接中助焊剂有哪些作用？
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