集成電路板的SMT通孔回流焊接技術(shù)與錫膏選擇綜合分析

一、通孔回流焊接技術(shù)概述

通孔回流焊（也稱分類元件回流焊）是PCB混裝技術(shù)中的重要工藝環(huán)節(jié)，它能夠去除傳統(tǒng)波峰焊環(huán)節(jié)，實現(xiàn)表面貼裝與通孔元件在同一回流焊工藝中完成焊接。

SMT通孔回流焊接技術(shù)要點

這項技術(shù)并非簡單沿用SMT工藝，有幾個核心要點：

• 工藝原理與優(yōu)勢：傳統(tǒng)通孔元件（如大連接器、變壓器）需波峰焊，而此技術(shù)通過鋼網(wǎng)在通孔內(nèi)印刷錫膏，使其能與SMT元件一同過回流爐。優(yōu)勢在于簡化流程、減少缺陷、焊點質(zhì)量與外觀更優(yōu)。

• 關(guān)鍵技術(shù)要求：

• 設(shè)備：需能獨立控溫，尤其是讓爐子底部溫度高于頂部，以確保通孔內(nèi)錫膏充分熔化。

• 元件：必須能承受回流焊高溫（無鉛工藝通常需耐受>260°C，持續(xù)約65秒）。

• 鋼網(wǎng)與印刷：通孔焊盤需特殊開孔設(shè)計（如增加面積、開多小孔）來加倍提供錫膏量，以滿足透錫和填充要求。

技術(shù)優(yōu)勢

• 機械連接強度高：通孔插件提供比表面貼裝更好的機械連接強度，特別適用于較大尺寸PCB板，解決平整度不足導(dǎo)致的接觸問題

• 工藝簡化：省去波峰焊環(huán)節(jié)，簡化生產(chǎn)流程，降低設(shè)備投資

• 質(zhì)量一致性：統(tǒng)一的回流焊工藝可提高整體焊接質(zhì)量一致性

技術(shù)挑戰(zhàn)

• 錫膏用量大：通孔需要填充更多錫膏，增加助焊劑揮發(fā)后對設(shè)備的污染

• 元件耐溫性：許多連接器未設(shè)計為承受回流焊高溫

• 熱傳遞要求高：需要大容量、高熱傳遞效率的強制對流爐子

• 溫度曲線控制：需確保通孔內(nèi)錫膏與元件引腳有適當(dāng)?shù)幕亓骱笢囟惹€

二、錫膏選擇關(guān)鍵因素

1. 合金成分選擇

• 無鉛錫膏：符合RoHS等環(huán)保要求，主要成分為錫銀銅（Sn-Ag-Cu）合金，如SAC305、SAC387等

• 高溫錫膏：適用于汽車電子、工業(yè)控制等需長期承受高溫振動場景，通過提高銀含量或添加Bi、Sb、Ni等元素提升性能

• 低溫錫膏：適用于熱敏感元件，保護精密芯片、傳感器等免受熱損傷

2. 錫膏顆粒度

• 微米級錫膏（10μm以下）：適用于高密度封裝（QFN、BGA）的窄間距焊接，空洞率可控制在5%以內(nèi)

• 標(biāo)準(zhǔn)顆粒度：適用于一般通孔元件焊接，確保足夠的填充性

3. 助焊劑類型

• RMA型：適用于一般產(chǎn)品

• R型：適用于高可靠性產(chǎn)品

• RA型：適用于表面嚴(yán)重氧化的PCB和元器件，焊后需清洗

4. 錫膏黏度

根據(jù)施加錫膏的工藝及SMT貼片組裝密度選擇適當(dāng)黏度，確保通孔填充充分且不溢出

三、回流焊溫度曲線優(yōu)化

1. 預(yù)熱區(qū)

• 升溫斜率控制在1-3°C/s

• 充分活化助焊劑并蒸發(fā)溶劑

• 避免熱沖擊和濺錫

2. 保溫區(qū)（活性區(qū)）

• 時間延長至60-120秒

• 溫度設(shè)定在焊膏熔點以下20-40°C（如SAC305為180-200°C）

• 確保助焊劑徹底清潔焊盤和元件引腳

3. 回流區(qū)（峰值區(qū)）

• 峰值溫度高于焊膏熔點25-35°C（如SAC305推薦235-245°C）

• TAL（液相線以上時間）控制在45-90秒

• 抑制IMC（金屬間化合物）過度生長和銅溶解

4. 冷卻區(qū)

• 降溫斜率建議<4°C/s

• 快速冷卻形成細膩焊點微觀組織

• 避免過快冷卻導(dǎo)致應(yīng)力增加

四、通孔回流焊特殊工藝要點

1. 鋼網(wǎng)設(shè)計與印刷控制

• 開孔優(yōu)化：針對通孔元件，適當(dāng)增大開孔尺寸或采用特殊開孔形狀

• 印刷參數(shù)：嚴(yán)格控制刮刀壓力、速度、脫模距離和速度

• SPI檢測：采用錫膏檢測儀監(jiān)控印刷體積、高度、面積和偏移量

2. 基板材料匹配

• 高溫應(yīng)用選用高Tg值基板材料（Tg≥170°C），如FR-4 High Tg、聚酰亞胺、BT樹脂

• 高溫錫膏的合金體系與高Tg基板的熱膨脹系數(shù)更匹配，降低焊點應(yīng)力

3. 氮氣保護應(yīng)用

• 防止減少氧化

• 提高焊接潤濕力，加快潤濕速度

• 減少錫球產(chǎn)生，避免橋接，提高焊接質(zhì)量

五、質(zhì)量控制與評估

1. 焊點可靠性測試

• 高低溫循環(huán)測試（-40℃～85℃循環(huán)200次無開裂）

• 空洞率控制（Ⅱ類產(chǎn)品<5%）

• X射線掃描檢測內(nèi)部缺陷

2. 工藝參數(shù)監(jiān)控

• 溫度曲線實時監(jiān)控與記錄

• 錫膏印刷質(zhì)量檢測（體積誤差目標(biāo)<±10%）

• 爐溫均勻性控制（各點溫差≤±1.5°C）

六、行業(yè)發(fā)展趨勢

1. 綠色無鉛化：環(huán)保法規(guī)推動無鉛焊料全面應(yīng)用

2. 高可靠性需求：汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域?qū)更c可靠性要求提高

3. 微型化與高密度：Mini LED、先進封裝等技術(shù)推動超細粉錫膏發(fā)展

4. 智能化工藝控制：曲線仿真優(yōu)化技術(shù)縮短工藝準(zhǔn)備時間，提高焊接質(zhì)量

結(jié)論

通孔回流焊接技術(shù)為集成電路板制造提供了高效、可靠的解決方案，但需要根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇合適的錫膏類型，并優(yōu)化回流焊溫度曲線。通過科學(xué)的錫膏選型、精確的工藝控制和嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，可以充分發(fā)揮通孔回流焊的技術(shù)優(yōu)勢，滿足現(xiàn)代電子產(chǎn)品對高可靠性、高密度和環(huán)保性的綜合要求。

回流焊錫膏清洗-合明科技錫膏助焊劑清洗劑介紹：

水基清洗的工藝和設(shè)備配置選擇對清洗精密器件尤其重要，一旦選定，就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。

污染物有多種，可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣，通電后發(fā)生電化學(xué)遷移，形成樹枝狀結(jié)構(gòu)體，造成低電阻通路，破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層，在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物，還有粒狀污染物，例如焊料球、焊料槽內(nèi)的浮點、灰塵、塵埃等，這些污染物會導(dǎo)致焊點質(zhì)量降低、焊接時焊點拉尖、產(chǎn)生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。

這么多污染物，到底哪些才是最備受關(guān)注的呢？助焊劑或錫膏普遍應(yīng)用于回流焊和波峰焊工藝中，它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分，焊后必然存在熱改性生成物，這些物質(zhì)在所有污染物中的占據(jù)主導(dǎo)，從產(chǎn)品失效情況來而言，焊后殘余物是影響產(chǎn)品質(zhì)量最主要的影響因素，離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降，松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質(zhì)引發(fā)接觸電阻增大，嚴(yán)重者導(dǎo)致開路失效，因此焊后必須進行嚴(yán)格的清洗，才能保障電路板的質(zhì)量。

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