回流焊原理以及工藝

sc019 · 發(fā)表于 2018-6-2 15:05:43

1、什么是回流焊

回流焊是英文Reflow是通過(guò)重新熔化預(yù)先分配到印制板焊盤上的膏裝軟釬焊料，實(shí)現(xiàn)表面組裝元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊�；亓骱甘菍⒃骷附拥絇CB板材上，回流焊是對(duì)表面帖裝器件的�；亓骱甘强繜釟饬鲗�(duì)焊點(diǎn)的作用,膠狀的焊劑在一定的高溫氣流下進(jìn)行物理反應(yīng)達(dá)到SMD的焊接；之所以叫"回流焊"是因?yàn)闅怏w在焊機(jī)內(nèi)循環(huán)流動(dòng)產(chǎn)生高溫達(dá)到焊接目的。
回流焊原理分為幾個(gè)描述：

（回流焊溫度曲線圖） A.當(dāng)PCB進(jìn)入升溫區(qū)時(shí)，焊膏中的溶劑、氣體蒸發(fā)掉，同時(shí)，焊膏中的助焊劑潤(rùn)濕焊盤、元器件端頭和引腳，焊膏軟化、塌落、覆蓋了焊盤，將焊盤、元器件引腳與氧氣隔離。
B.PCB進(jìn)入保溫區(qū)時(shí)，使PCB和元器件得到充分的預(yù)熱，以防PCB突然進(jìn)入焊接高溫區(qū)而損壞PCB和元器件。
C.當(dāng)PCB進(jìn)入焊接區(qū)時(shí)，溫度迅速上升使焊膏達(dá)到熔化狀態(tài)，液態(tài)焊錫對(duì)PCB的焊盤、元器件端頭和引腳潤(rùn)濕、擴(kuò)散、漫流或回流混合形成焊錫接點(diǎn)。
D.PCB進(jìn)入冷卻區(qū)，使焊點(diǎn)凝固此；時(shí)完成了回流焊。

雙軌回流焊的工作原理
雙軌回流焊爐通過(guò)同時(shí)平行處理兩個(gè)電路板，可使單個(gè)雙軌爐的產(chǎn)能提高兩倍。目前, 電路板制造商僅限于在每個(gè)軌道中處理相同或重量相似的電路板。而現(xiàn)在, 擁有獨(dú)立軌道速度的雙軌雙速回流焊爐使同時(shí)處理兩塊差異更大的電路板成為現(xiàn)實(shí)。首先，我們要了解影響熱能從回流爐加熱器向電路板傳遞的主要因素。在通常情況下，如圖所示，回流焊爐的風(fēng)扇推動(dòng)氣體（空氣或氮?dú)猓┙?jīng)過(guò)加熱線圈，氣體被加熱后，通過(guò)孔板內(nèi)的一系列孔口傳遞到產(chǎn)品上。

可用如下方程來(lái)描述熱能從氣流傳遞到電路板的過(guò)程，q = 傳遞到電路板上的熱能; a = 電路板和組件的對(duì)流熱傳遞系數(shù); t = 電路板的加熱時(shí)間; A = 傳熱表面積 ; ΔT = 對(duì)流氣體和電路板之間的溫度差我們將電路板相關(guān)參數(shù)移到公式的一側(cè)，并將回流焊爐參數(shù)移到另一側(cè)，可得到如下公式： q = a | t | A | | T
雙軌回流焊PCB已經(jīng)相當(dāng)普及，并在逐漸變得復(fù)那時(shí)起來(lái)，它得以如此普及，主要原因是它給設(shè)計(jì)者提供了極為良好的彈性空間，從而設(shè)計(jì)出更為小巧，緊湊的低成本的產(chǎn)品。到今天為止，雙軌回流焊板一般都有通過(guò)回流焊接上面（元件面），然后通過(guò)波峰焊來(lái)焊接下面（引腳面）。目前的一個(gè)趨勢(shì)傾向于雙軌回流焊回流焊，但是這個(gè)工藝制程仍存在一些問(wèn)題。大板的底部元件可能會(huì)在第二次回流焊過(guò)程中掉落，或者底部焊接點(diǎn)的部分熔融而造成焊點(diǎn)的可靠性問(wèn)題。

2、回流焊流程介紹
回流焊加工的為表面貼裝的板，其流程比較復(fù)雜，可分為兩種：?jiǎn)蚊尜N裝、雙面貼裝。
A，單面貼裝：預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。
B，雙面貼裝：A面預(yù)涂錫膏 → 貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝） → 回流焊 →B面預(yù)涂錫膏 →貼片（分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝）→ 回流焊 → 檢查及電測(cè)試。
回流焊的最簡(jiǎn)單的流程是"絲印焊膏--貼片--回流焊，其核心是絲印的準(zhǔn)確，對(duì)貼片是由機(jī)器的PPM來(lái)定良率，回流焊是要控制溫度上升和最高溫度及下降溫度曲線。

回流焊工藝要求
回流焊技術(shù)在電子制造領(lǐng)域并不陌生，我們電腦內(nèi)使用的各種板卡上的元件都是通過(guò)這種工藝焊接到線路板上的。這種工藝的優(yōu)勢(shì)是溫度易于控制，焊接過(guò)程中還能避免氧化，制造成本也更容易控制。這種設(shè)備的內(nèi)部有一個(gè)加熱電路，將氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板，讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。
1、要設(shè)置合理的再流焊溫度曲線并定期做溫度曲線的實(shí)時(shí)測(cè)試。
2、要按照pcb設(shè)計(jì)時(shí)的焊接方向進(jìn)行焊接。
3、焊接過(guò)程中嚴(yán)防傳送帶震動(dòng)。
4、必須對(duì)首塊印制板的焊接效果進(jìn)行檢查。
5、焊接是否充分、焊點(diǎn)表面是否光滑、焊點(diǎn)形狀是否呈半月?tīng)睢㈠a球和殘留物的情況、連焊和虛焊的情況。還要檢查PCB表面顏色變化等情況。并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整溫度曲線。在整批生產(chǎn)過(guò)程中要定時(shí)檢查焊接質(zhì)量。

影響工藝的因素：
1、通常PLCC、QFP與一個(gè)分立片狀元件相比熱容量要大，焊接大面積元件就比小元件更困難些。
2、在回流焊爐中傳送帶在周而復(fù)使傳送產(chǎn)品進(jìn)行回流焊的同時(shí)，也成為一個(gè)散熱系統(tǒng)，此外在加熱部分的邊緣與中心散熱條件不同，邊緣一般溫度偏低，爐內(nèi)除各溫區(qū)溫度要求不同外，同一載面的溫度也差異。
3、產(chǎn)品裝載量不同的影響。回流焊的溫度曲線的調(diào)整要考慮在空載，負(fù)載及不同負(fù)載因子情況下能得到良好的重復(fù)性。負(fù)載因子定義為： LF=L/(L+S);其中L=組裝基板的長(zhǎng)度，S=組裝基板的間隔。回流焊工藝要得到重復(fù)性好的結(jié)果，負(fù)載因子愈大愈困難。通�；亓骱笭t的最大負(fù)載因子的范圍為0.5~0.9。這要根據(jù)產(chǎn)品情況（元件焊接密度、不同基板）和再流爐的不同型號(hào)來(lái)決定。要得到良好的焊接效果和重復(fù)性，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很重要的。
回流焊是smt工藝的核心技術(shù)，PCB上所有的電子元器件通過(guò)整體加熱一次性焊接完成，電子廠SMT生產(chǎn)線的質(zhì)量控制占絕對(duì)分量的工作最后都是為了獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。設(shè)定好溫度曲線，就管好了爐子，這是所有PE都知道的事。很多文獻(xiàn)與資料都提到回流焊溫度曲線的設(shè)置。對(duì)于一款新產(chǎn)品、新?tīng)t子、新錫膏，如何快速設(shè)定回流焊溫度曲線？這需要我們對(duì)溫度曲線的概念和錫膏焊接原理有基本的認(rèn)識(shí)。
本文以最常用的無(wú)鉛錫膏Sn96.5Ag3.0Cu0.5錫銀銅合金為例，介紹理想的回流焊溫度曲線設(shè)定方案和分析其原理。如圖一：

圖一 SAC305無(wú)鉛錫膏回流焊溫度曲線圖圖一所示為典型的SAC305合金無(wú)鉛錫膏回流焊溫度曲線圖。圖中黃、橙、綠、紫、藍(lán)和黑6條曲線即為溫度曲線。構(gòu)成曲線的每一個(gè)點(diǎn)代表了對(duì)應(yīng)PCB上測(cè)溫點(diǎn)在過(guò)爐時(shí)相應(yīng)時(shí)間測(cè)得的溫度。隨著時(shí)間連續(xù)的記錄即時(shí)溫度，把這些點(diǎn)連接起來(lái)，就得到了連續(xù)變化的曲線。也可以看做PCB上測(cè)試點(diǎn)的溫度在爐子內(nèi)隨著時(shí)間變化的過(guò)程。
那么，我們把這個(gè)曲線分成4個(gè)區(qū)域，就得到了PCB在通過(guò)回流焊時(shí)某一個(gè)區(qū)域所經(jīng)歷的時(shí)間。在這里，我們還要闡明另一個(gè)概念“斜率①”。用PCB通過(guò)回流焊某個(gè)區(qū)域的時(shí)間除以這個(gè)時(shí)間段內(nèi)溫度變化的絕對(duì)值，所得到的值即為“斜率”。引入斜率的概念是為了表示PCB受熱后升溫的速率，它是溫度曲線中重要的工藝參數(shù)。圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)段，分別為定義為A：升溫區(qū) ，B：預(yù)熱恒溫區(qū)（保溫區(qū)或活化區(qū)），C：回流焊接區(qū)（焊接區(qū)或Reflow區(qū)），D：冷卻區(qū)。

繼續(xù)深入解析個(gè)區(qū)段的設(shè)置與意義：

一．升溫區(qū)A
PCB進(jìn)入回流焊鏈條或網(wǎng)帶，從室溫開(kāi)始受熱到150℃的區(qū)域叫做升溫區(qū)。升溫區(qū)的時(shí)間設(shè)置在60-90秒，斜率控制在2-4之間。
此區(qū)域內(nèi)PCB板上的元器件溫度相對(duì)較快的線性上升，錫膏中的低沸點(diǎn)溶劑開(kāi)始部分揮發(fā)。若斜率太大，升溫速率過(guò)快，錫膏勢(shì)必由于低沸點(diǎn)溶劑的快速揮發(fā)或者水氣迅速沸騰而發(fā)生飛濺，從而在爐后發(fā)生“錫珠”缺陷。過(guò)大的斜率也會(huì)由于熱應(yīng)力的原因造成例如陶瓷電容微裂、PCB板變形曲翹、BGA內(nèi)部損壞等機(jī)械損傷。
升溫過(guò)快的另一個(gè)不良后果就是錫膏無(wú)法承受較大的熱沖擊而發(fā)生坍塌，這是造成“短路”的原因之一。長(zhǎng)期對(duì)制造廠的服務(wù)跟蹤，很多廠商的SMT線該區(qū)域的斜率實(shí)際控制在1.5-2.5之間能得到滿意的效果。由于各個(gè)板載貼裝的元器件尺寸、質(zhì)量不一，在升溫區(qū)結(jié)束時(shí)，大小元器件之間的溫度差異相對(duì)較大。

二．預(yù)熱恒溫區(qū)B
此區(qū)域在很多文獻(xiàn)和供應(yīng)商資料中也稱為保溫區(qū)、活化區(qū)。
該區(qū)域PCB表面溫度由150℃平緩上升至200℃，時(shí)間窗口在60-120秒之間。PCB板上各個(gè)部分緩緩受到熱風(fēng)加熱，溫度隨時(shí)間緩慢上升。斜率在0.3-0.8之間。
此時(shí)錫膏中的有機(jī)溶劑繼續(xù)揮發(fā)。活性物質(zhì)被溫度激活開(kāi)始發(fā)揮作用，清除焊盤表面、零件腳和錫粉合金粉末中的氧化物。恒溫區(qū)被設(shè)計(jì)成平緩升溫的目的是為了兼顧PCB上貼裝的大小不一的元器件能均勻升溫。讓不同尺寸和材料的元器件之間的溫度差逐漸減小，在錫膏熔融之前達(dá)到最小的溫差，為在下一個(gè)溫度分區(qū)內(nèi)熔融焊接做好準(zhǔn)備。這是防止“墓碑”缺陷的重要方法。眾多無(wú)鉛錫膏廠商的SAC305合金錫膏配方里活性劑的活化溫度大都在150-200℃之間，這也是本溫度曲線在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)預(yù)熱的原因之一。
需要注意的是：1、預(yù)熱時(shí)間過(guò)短�；钚詣叟c氧化物反應(yīng)時(shí)間不夠，被焊物表面的氧化物未能有效清除。錫膏中的水氣未能完全緩慢蒸發(fā)、低沸點(diǎn)溶劑揮發(fā)量不足，這將導(dǎo)致焊接時(shí)溶劑猛烈沸騰而發(fā)生飛濺產(chǎn)生“錫珠”。潤(rùn)濕不足，可能會(huì)產(chǎn)生浸潤(rùn)不足的“少錫”“虛焊”、“空焊”、“漏銅”的不良。2、預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)�；钚詣┫倪^(guò)度，在下一個(gè)溫度區(qū)域焊接區(qū)熔融時(shí)沒(méi)有足夠的活性劑即時(shí)清除與隔離高溫產(chǎn)生的氧化物和助焊劑高溫碳化的殘留物。這種情況在爐后的也會(huì)表現(xiàn)出“虛焊”、“殘留物發(fā)黑”、“焊點(diǎn)灰暗”等不良現(xiàn)象。

三．回流焊接區(qū)C
回流區(qū)又叫焊接區(qū)或Refelow區(qū)。
SAC305合金的熔點(diǎn)在217℃-218℃之間④，所以本區(qū)域?yàn)椋?17℃的時(shí)間，峰值溫度＜245℃，時(shí)間30-70秒。形成優(yōu)質(zhì)焊點(diǎn)的溫度一般在焊料熔點(diǎn)之上15-30℃左右，所以回流區(qū)最低峰值溫度應(yīng)該設(shè)置在230℃以上�？紤]到Sn96.5Ag3.0Cu0.5無(wú)鉛錫膏的熔點(diǎn)已經(jīng)在217℃以上，為照顧到PCB和元器件不受高溫?fù)p壞，峰值溫度最高應(yīng)控制在250℃以下，筆者所見(jiàn)大部分工廠實(shí)際峰值溫度最高在245℃以下。
預(yù)熱區(qū)結(jié)束后，PCB板上溫度以相對(duì)較快的速率上升到錫粉合金液相線，此時(shí)焊料開(kāi)始熔融，繼續(xù)線性升溫到峰值溫度后保持一段時(shí)間后開(kāi)始下降到固相線。
此時(shí)錫膏中的各種組分全面發(fā)揮作用：松香或樹脂軟化并在焊料周圍形成一層保護(hù)膜與氧氣隔絕。表面活性劑被激活用于降低焊料和被焊面之間的表面張力，增強(qiáng)液態(tài)焊料的潤(rùn)濕力�；钚詣├^續(xù)與氧化物反應(yīng)，不斷清除高溫產(chǎn)生的氧化物與被碳化物并提供部分流動(dòng)性，直到反應(yīng)完全結(jié)束。部分添加劑在高溫下分解并揮發(fā)不留下殘留物。高沸點(diǎn)溶劑隨著時(shí)間不斷揮發(fā)，并在回焊結(jié)束時(shí)完全揮發(fā)。穩(wěn)定劑均勻分布于金屬中和焊點(diǎn)表面保護(hù)焊點(diǎn)不受氧化。焊料粉末從固態(tài)轉(zhuǎn)換為液態(tài)，并隨著焊劑潤(rùn)濕擴(kuò)展。少量不同的金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)金屬間化合物，如典型的錫銀銅合金會(huì)有Ag3Sn、Cu6Sn5生成。
回焊區(qū)是溫度曲線中最核心的區(qū)段。峰值溫度過(guò)低、時(shí)間過(guò)短，液態(tài)焊料沒(méi)有足夠的時(shí)間流動(dòng)潤(rùn)濕，造成“冷焊”、“虛焊”、“浸潤(rùn)不良（漏銅）”、“焊點(diǎn)不光亮”和“殘留物多”等缺陷；峰值溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成“PCB板變形”、“元器件熱損壞”、“殘留物發(fā)黑”等等缺陷。它需要在峰值溫度、PCB板和元器件能承受的溫度上限與時(shí)間、形成最佳焊接效果的熔融時(shí)間之間尋求平衡，以期獲得理想的焊點(diǎn)。

四．冷卻區(qū)D
焊點(diǎn)溫度從液相線開(kāi)始向下降低的區(qū)段稱為冷卻區(qū)。通常SAC305合金錫膏的冷卻區(qū)一般認(rèn)為是217℃-170℃之間的時(shí)間段（也有的文獻(xiàn)提出最低到150℃）。
由于液態(tài)焊料降溫到液相線以下后就形成固態(tài)焊點(diǎn)，形成焊點(diǎn)后的質(zhì)量短期內(nèi)肉眼無(wú)法判斷，所以很多工廠往往不是很重視冷卻區(qū)的設(shè)定。然而焊點(diǎn)的冷卻速率關(guān)乎焊點(diǎn)的長(zhǎng)期可靠性，不能不認(rèn)真對(duì)待。
冷卻區(qū)的管控要點(diǎn)主要是冷卻速率。經(jīng)過(guò)很多焊錫實(shí)驗(yàn)室研究得出的結(jié)論：快速降溫有利于得到穩(wěn)定可靠的焊點(diǎn)。
通常人們的直覺(jué)認(rèn)為應(yīng)該緩慢降溫，以抵消各元器件和焊點(diǎn)的熱沖擊。然而，回流焊錫膏釬焊慢速冷卻會(huì)形成更多粗大的晶粒，在焊點(diǎn)界面層和內(nèi)部生較大Ag3Sn、Cu6Sn5等金屬間化合物顆粒。降低焊點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度和熱循環(huán)壽命，并且有可能造成焊點(diǎn)灰暗光澤度低甚至無(wú)光澤。
快速的冷卻能形成平滑均勻而薄的金屬間化物，形成細(xì)小富錫枝狀晶和錫基體中彌散的細(xì)小晶粒，使焊點(diǎn)力學(xué)性能和可靠性得到明顯的提升與改善。
生產(chǎn)應(yīng)用中，并不是冷卻速率越大越好。要結(jié)合回流焊設(shè)備的冷卻能力、板子、元器件和焊點(diǎn)能承受的熱沖擊來(lái)考量。應(yīng)該在保證焊點(diǎn)質(zhì)量時(shí)不損害板子和元器件之間尋求平衡。最小冷卻速率應(yīng)該在2.5℃以上，最佳冷卻速率在3℃以上。考慮到元器件和PCB能承受的熱沖擊，最大冷卻速率應(yīng)該控制在6-10℃。工廠在選擇設(shè)備時(shí)，最好選擇帶水冷功能的回流焊而獲得較強(qiáng)的冷卻能力儲(chǔ)備。

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3、回流焊技術(shù)有那些優(yōu)勢(shì)？
1）再流焊技術(shù)進(jìn)行焊接時(shí)，不需要將印刷電路板浸入熔融的焊料中，而是采用局部加熱的方式完成焊接任務(wù)的；因而被焊接的元器件受到熱沖擊小，不會(huì)因過(guò)熱造成元器件的損壞。
2）由于在焊接技術(shù)僅需要在焊接部位施放焊料，并局部加熱完成焊接，因而避免了橋接等焊接缺陷。
3）再流焊技術(shù)中，焊料只是一次性使用，不存在再次利用的情況，因而焊料很純凈，沒(méi)有雜質(zhì)，保證了焊點(diǎn)的質(zhì)量。

4、回流焊的注意事項(xiàng)
1.橋聯(lián)
回流焊焊接加熱過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生焊料塌邊，這個(gè)情況出現(xiàn)在預(yù)熱和主加熱兩種場(chǎng)合，當(dāng)預(yù)熱溫度在幾十至一百度范圍內(nèi)，作為焊料中成分之一的溶劑即會(huì)降低粘度而流出，如果其流出的趨勢(shì)是十分強(qiáng)烈的，會(huì)同時(shí)將焊料顆粒擠出焊區(qū)外的含金顆粒，在熔融時(shí)如不能返回到焊區(qū)內(nèi)，也會(huì)形成滯留的焊料球。除上面的因素外，SMD元件端電極是否平整良好，電路線路板布線設(shè)計(jì)與焊區(qū)間距是否規(guī)范，阻焊劑涂敷方法的選擇和其涂敷精度等都會(huì)是造成橋聯(lián)的原因。
2.立碑元件浮高(曼哈頓現(xiàn)象)
片式元件在遭受回流焊急速加熱情況下發(fā)生的翹立，這是因?yàn)榧睙崾乖䞍啥舜嬖跍夭�，電極端一邊的焊料完全熔融后獲得良好的濕潤(rùn)，而另一邊的焊料未完全熔融而引起濕潤(rùn)不良，這樣促進(jìn)了元件的翹立。因此，回流焊加熱時(shí)要從時(shí)間要素的角度考慮，使水平方向的加熱形成均衡的溫度分布，避免回流焊急熱的產(chǎn)生。
防止元件翹立的主要因素有以下幾點(diǎn)：
①選擇粘接力強(qiáng)的焊料，焊料的印刷精度和元件的貼裝精度也需提高；
②元件的外部電極需要有良好的濕潤(rùn)性和濕潤(rùn)穩(wěn)定性。推薦：溫度40℃以下，濕度70％RH以下，進(jìn)廠元件的使用期不可超過(guò)6個(gè)月；
③采用小的焊區(qū)寬度尺寸，以減少焊料熔融時(shí)對(duì)元件端部產(chǎn)生的表面張力。另外可適當(dāng)減小焊料的印刷厚度，如選用100μm；
④焊接溫度管理?xiàng)l件設(shè)定也是元件翹立的一個(gè)因素。通常的目標(biāo)是加熱要均勻，特別在元件兩連接端的焊接圓角形成之前，均衡加熱不可出現(xiàn)波動(dòng)。
3.潤(rùn)濕不良
潤(rùn)濕不良是指回流焊焊接過(guò)程中焊料和電路基板的焊區(qū)(銅箔)或SMD的外部電極，經(jīng)浸潤(rùn)后不生成相互間的反應(yīng)層，而造成漏焊或少焊故障。其中原因大多是焊區(qū)表面受到污染或沾上阻焊劑，或是被接合物表面生成金屬化合物層而引起的。譬如銀的表面有硫化物、錫的表面有氧化物都會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕不良。另外焊料中殘留的鋁、鋅、鎘等超過(guò)0．005％以上時(shí)，由于焊劑的吸濕作用使活化程度降低，也可發(fā)生潤(rùn)濕不良。因此在焊接基板表面和元件表面要做好防污措施。選擇合適的焊料，并設(shè)定回流焊合理的焊接溫度曲線。

無(wú)鉛焊接的五個(gè)步驟：
1、選擇適當(dāng)?shù)牟牧虾头椒?
在無(wú)鉛焊接工藝中，焊接材料的選擇是最具挑戰(zhàn)性的。因?yàn)閷?duì)于無(wú)鉛焊接工藝來(lái)說(shuō)，無(wú)鉛焊料、焊膏、助焊劑等材料的選擇是最關(guān)鍵的，也是最困難的。在選擇這些材料時(shí)還要考慮到焊接元件的類型、線路板的類型，以及它們的表面涂敷狀況。選擇的這些材料應(yīng)該是在自己的研究中證明了的，或是權(quán)威機(jī)構(gòu)或文獻(xiàn)推薦的，或是已有使用的經(jīng)驗(yàn)。把這些材料列成表以備在工藝試驗(yàn)中進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)它們進(jìn)行深入的研究，了解其對(duì)工藝的各方面的影響。
對(duì)于焊接方法，要根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，如元件類型：表面安裝元件、通孔插裝元件；線路板的情況；板上元件的多少及分布情況等。對(duì)于表面安裝元件的焊接，需采用回流焊的方法；對(duì)于通孔回流焊插裝元件，可根據(jù)情況選擇波峰焊、浸焊或噴焊法來(lái)進(jìn)行焊接。波峰焊更適合于整塊板(大型)上通孔插裝元件的焊接；浸焊更適合于整塊板(小型)上或板上局部區(qū)域通孔插裝元件的回流焊焊接；局噴焊劑更適合于板上個(gè)別元件或少量通孔插裝元件的回流焊焊接。另外，還要注意的是，無(wú)鉛回流焊焊接的整個(gè)過(guò)程比含鉛焊料的要長(zhǎng)，而且所需的焊接溫度要高，這是由于無(wú)鉛焊料的熔點(diǎn)比含鉛焊料的高，而它的浸潤(rùn)性又要差一些的緣故。在焊接方法選擇好后，其焊接工藝的類型就確定了。這時(shí)就要根據(jù)焊接工藝要求選擇設(shè)備及相關(guān)的工藝控制和工藝檢查儀器，或進(jìn)行升級(jí)。焊接設(shè)備及相關(guān)儀器的選擇跟焊接材料的選擇一樣，也是相當(dāng)關(guān)鍵的。
2、確定工藝路線和工藝條件
在第一步完成后，就可以對(duì)所選的焊接材料進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)確定工藝路線和工藝條件。在試驗(yàn)中，需要對(duì)列表選出的焊接材料進(jìn)行充分的試驗(yàn)，以了解其特性及對(duì)工藝的影響。這一步的目的是開(kāi)發(fā)出無(wú)鉛焊接的樣品。
3、開(kāi)發(fā)健全焊接工藝
這一步是第二步的繼續(xù)。它是對(duì)第二步在工藝試驗(yàn)中收集到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而改進(jìn)材料、設(shè)備或改變工藝，以便獲得在實(shí)驗(yàn)室條件下的健全工藝。在這一步還要弄清無(wú)鉛合金焊接工藝可能產(chǎn)生的沾染知道如何預(yù)防、測(cè)定各種焊接特性的工序能力(CPK)值，以及與原有的錫／鉛工藝進(jìn)行比較。通過(guò)這些研究，就可開(kāi)發(fā)出焊接工藝的檢查和測(cè)試程序，同時(shí)也可找出一些工藝失控的處理方法。
4、還需要對(duì)焊接樣品進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，以鑒定產(chǎn)品的質(zhì)量是否達(dá)到要求。如果達(dá)不到要求，需找出原因并進(jìn)行解決，直到達(dá)到要求為止。一旦焊接產(chǎn)品的可靠性達(dá)到要求，無(wú)鉛焊接工藝的開(kāi)發(fā)就獲得成功，這個(gè)工藝就為規(guī)模生產(chǎn)做好了準(zhǔn)準(zhǔn)備就緒后的操作一切準(zhǔn)備就緒，現(xiàn)在就可以從樣品生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到工業(yè)化生產(chǎn)。在這時(shí)，仍需要對(duì)工藝進(jìn)行以維持工藝處于受控狀態(tài)。
5、控制和改進(jìn)工藝
無(wú)鉛焊接工藝是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的舞臺(tái)。工廠必須警惕可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題以避免出現(xiàn)工藝失控，同時(shí)也還需要不斷地改進(jìn)工藝，以使產(chǎn)品的質(zhì)量和合格晶率不斷得到提高。對(duì)于任何無(wú)鉛焊接工藝來(lái)說(shuō)，改進(jìn)焊接材料，以及更新設(shè)備都可改進(jìn)產(chǎn)品的焊接性能