回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑（三）合明科技助焊剂清洗剂

回流焊技术的工艺要点和技术整合考虑（三）-助焊剂

合明科技专注精密电子清洗技术20多年，是SMT贴装/DIP封装，功率半导体器件及芯片封装精密清洗工艺技术方案、产品、清洗设备提供商。精密电子清洗除焊后助焊剂、锡膏、焊膏、球焊膏、焊锡膏、锡渣等残留物。水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端，包括有水基和半水基清洗剂，碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，合明科技的兼容性较佳. 先进封装包括倒装芯片、WLCSP晶圆级芯片封装、3D IC集成电路封装、SiP系统级封装、细间距封装等等。

文章来源：中国SMT在线

文章关键词导读：回流焊 、焊接、助焊剂、水基清洗剂

一、 李氏回流温度曲线

约三年前，美国SMT界对传统的回流曲线（图二）提出了质疑。当时由于一位‘李’氏提出了一项技术成果报告，认为把曲线的升温和恒温部分改成稍慢的直线升温做法（见图六），可以解决好些工艺问题。从那时候起，行业杂志、书籍、报告等就先后出现了很多论文支持该论点和做法。

图六：李氏的缓升温度曲线

如果我们采取的工艺调制方法，缺乏冷热点调制，也缺乏对不甚精确的锡膏回流曲线指标的仔细认证，光是靠看焊接结果的外观的话，那‘李氏曲线’很有可能给我们带来改善。因为我们不容易在缺乏以上科学做法中侥幸获得一个优化的设置。我曾读过一些论文，说回流焊接工艺中要完全去除‘焊球’和‘气孔’是不可能的。这相信也是因为缺乏以上科学调制法的原因。据我所知，目前很好使用热冷点评估设置工艺的用户十分少。而能够掌握上下不同温配合技巧的更是寥寥无几。这就是造成对这门技术误解的原因。

李氏曲线之所以有用，是因为许多用户先前并没有把温度曲线摸清和设置好，从而造成了焊球和残留物等问题。李氏曲线的z大特点，是缓慢的从室温升温到助焊和焊接时间。这给整个挥发工序带来了‘温和’的好处。所以一切由于‘升温’和‘恒温’区分不清的问题，以及因为对锡膏特性了解不精确的问题等等，都得以改善，看来效果良好。

李氏曲线可能带来的问题。是生产速度稍慢，以及焊点寿命的缩短。生产速度方面的问题可能还不敏感。，原因是从事这些工艺研究的企业，大多有多温区和设计较好的炉子。在炉子加热效率好以及加热长度够的情况下，炉子生产速度的压力并不大。

往往还有余额空间。而寿命方面虽然是个大问题，但如果没有仔细的焊点可靠性分析，或没有遇到产品设计较难的（热容量差距大），这问题也许根本不会被发现。李氏曲线较传统曲线z不足的，是其恒温效果差。，所以对于热容量差距大的板，焊接温度的保证较困难。曾有一篇报告说李氏曲线可能出现较多的溅锡问题，应该就是因为热容量差距问题造成的。

另外，李氏曲线不适合于红外线加热技术。所以使用红外加热的（以较早期的日本设备较多）用户不宜使用。

李氏曲线，也称为‘慢升温曲线’或‘直线升温曲线’，事实上也是属于一种‘傻瓜机’概念（注四）。它对于新手或对焊接工艺和设备认识不深的用户来说，是比较容易操作和避免较多的问题的。不过，李氏曲线在优化能力上是不如传统曲线的。其实，做为SMT用户，我们不应该局限于什么曲线外观。关键是了解您的材料、设计、设备的能力和需求，从而设置出支持它们的工艺曲线。读者可曾看过阶梯式的温度/时间曲线？我们曾在欧洲的一个产品上以它来排除所有的焊接问题！

二、正确的回流工艺做法

回流焊接技术，事实上并不如许多人所认为的那么简单。尤其是当您要求达到零缺陷和焊接可靠性（寿命）保证的情况下。我也只能暂时在做法上和大家分享经验。

要确保有良好的回流焊接工艺，应该有以下的做法：

1.了解您PCBA上的质量和焊接要求，例如z高温度要求和z需要在寿命上得到照顾的焊点和器件。

2.了解PCBA上的焊接难点，例如锡膏印刷大于焊盘的部分，间距特小的部分等等。

3.找出PCBA上z热和z冷的点，并在点上焊接测温热耦。

4.决定其他必需接热耦测温的地方，例如BGA封装和底部焊点，热敏感器件本体等等（尽量利用所有测温通道来获得z多信息）。

5.设置初始参数，并和工艺规范比较（注九）以及调整。

6.对焊接后的PCBA在显微镜下进行仔细观察，观察焊点形状和表面状况、润湿程度、锡流方向、残留物和PCBA上的焊球等等。尤其是对以上第2点记录下的焊接难点处更要注意。一般而言，经过以上的调整后不会出现什么焊接故障。但如果有故障出现，针对故障模式分析，再针对其机理配合上下温区控制进行调整。如果没有故障，从所得曲线和板上焊点情况决定是否要进行微调优化。目的是要使设置的工艺z稳定以及风险z小。调整时一并考虑炉子负荷问题以及生产线速度问题，以便在质量和产量上得到较好的平衡。

以上的工艺曲线的设置调整，必须用实际产品进行才会有把握。使用实际产品的测试板，成本可能是个问题。有些用户所组装的板价格十分昂贵，这造成用户不愿意经常测试温度的原因。用户应该对调试成本和一旦出现问题的成本进行评估。此外，测试板的成本还可以通过使用假件、废板和选择性贴片等做法来进一步节省资源。

三、焊接工艺管制

上面我们谈的6个步骤是工艺的设置和调制。当我们对其效果满意后，便可以进入批量生产。由此刻起，工艺管制就十分重要了（注十）。一旦焊接参数（温度、时间、风量、风速、负载因子、排风等）决定了之后，确保这些参数有一定的稳定性是工艺监控的目标。

目前较不理想的，是许多用户对于以上的工艺参数并未进行任何监控。做得稍微好的可能在固定时间段对温度曲线进行认证。做法是使用测试板和测温仪器过炉测量后和原先纪录进行比较。即使如此，这做法上仍然有些缺点。一是测量的频率和时间缺乏科学性的制定，以感性作决策为多。其二是抽样的可靠性偏低。这种做法如果要确保较高的效益，必须配合并建立在对设备有深入的研究和性能认证工作的基础上。

对于从事高质量要求的行业，例如汽车电子、军用品、医疗设备、超级电脑、电力保护等等，以上的抽样式管制是不够的。目前市场上有一种实时监测系统，可以不间断的对炉子内的气流和温度情况进行监测。达到100%的工艺控制目的。唯一不足的，是目前该设计还未能和炉子的温控系统进行闭环整合，所以还是属于一种‘监测系统’而非‘控制系统’。不过这系统已经在工艺管制的领域中带给用户好处。据了解，目前这类技术在欧美使用很多，日本和韩国企业这两年也开始采用，台资企业由于受美国的影响也在近年较多的使用。而唯独中国企业使用得很少。这和采购观念（注十一）以及对技术应用和管理的认识有关。

但我觉得只是个认识和学习的过程现象。相信将来中国的企业也会大量使用这门工艺管制技术。我曾对这系统和一些SMT用户交流过，不少用户其实并不了解这技术，常误以为它重复了炉子内部的温度控制功能。事实上炉子内部控制系统一般只监控‘温度’而不监控‘气流’，炉子的回温反应也有一定的延误，绝对不是预防性的。这也就是说，以目前的炉子控制技术来说，炉子本身并不能够保证不会出错。而这实时监测系统，虽然目前也不能预防质量问题的出现，但却有能力告诉用户炉子所不能够提供的故障信息。除了这点，该系统还具备‘风险预测’功能和QA功能。是个值得考虑的工具。

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针对电子制程精密焊后清洗的不同要求，合明科技在水基清洗方面有比较丰富的经验，对于有着低表面张力、低离子残留、配合不同清洗工艺使用的情况，自主开发了较为完整的水基系列产品，精细化对应涵盖从半导体封测到PCBA组件终端，包括有水基和半水基清洗剂，碱性和中性的水基清洗剂等。具体表现在，在同等的清洗力的情况下，合明科技的兼容性较佳，兼容的材料更为广泛；在同等的兼容性下，合明科技的清洗剂清洗的锡膏种类更多（测试过的锡膏品种有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌；测试过的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分），清洗速度更快，离子残留低、干净度更好。

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