芯耀
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一、引言
在现代电子制造领域，表面贴装技术（SMT）占据着极为重要的地位。SMT是一种将无引脚或短引脚的表面贴装元器件（SMC/SMD）直接贴装到印刷电路板（PCB）或其他基板表面，并通过回流焊或浸焊等方法进行焊接组装的电路装连技术。
回流焊作为SMT工艺流程中的关键环节，其质量直接关系到电子产品的性能与寿命。它通过重新熔化预先分配到印制板焊盘上的膏状软钎焊料，实现表面贴装元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间的机械与电气连接。由于电子产品的广泛应用和不断发展，对SMT回流焊技术的深入研究与合理应用具有重要意义。
二、SMT回流焊工作过程及原理
（一）工作过程 SMT回流焊的工作过程包含四个主要区域。
1 预热区
在预热区，PCB和元器件被预热，焊膏中的溶剂、气体被蒸发掉。此过程中，助焊剂润湿焊盘、元器件端头和引脚，焊膏软化、塌落，覆盖焊盘以隔绝氧气。据相关研究，在处理对温度敏感的元器件时，预热区的设置可有效避免因突然高温而导致元器件损坏。
2 保温区（活性区）
保温区的作用是使PCB和元器件充分预热，防止焊膏突然受到高温熔化而飞溅，从而避免引起焊接不良。
3 焊接区
在焊接区，焊膏中的焊料使金属粉末熔化并润湿焊盘和元器件端头、引脚，液态焊料液面以凹面形式出现并产生吸力，将元器件置于凹形焊料上方，随后冷却凝固完成焊接。
4 冷却区
冷却区可使焊点凝固结晶，得到明亮的焊点，但同时焊点与空气接触开始氧化。回流焊技术对焊点的质量和可靠性有着决定性作用，进而直接影响电子产品的性能和寿命，并且在不同的SMT生产环节都至关重要。例如，在手机主板生产中，若回流焊效果不佳，可能导致手机信号传输不良等问题。
三、SMT回流焊选型的关键因素
（一）生产规模和产能需求
1 小规模生产
对于小规模生产且产品产量不大的情况，对焊接设备灵活性要求较高，且设备价格相对较低为宜。例如，小型电子设备维修店或进行简单电子产品研发的小工作室，小型回流焊设备可能就可满足要求。此类小型设备温区数量可能较少，生产效率相对较低，但投入成本也低。
2 大规模生产
在大规模生产中，需要保证连续且稳定地生产大量产品，如大型电子产品制造企业生产电脑主板、手机主板等。此时要重点考虑设备的产能，像大型的多温区回流焊设备，其设备的热补偿能力强，无论炉内PCB数量多少、治具的厚薄，炉温波动都很小，能够保证炉膛温度恒定，从而确保大规模生产的效率和产品质量一致性，不过这种设备通常价格较贵。
（二）产品尺寸和形状适应性
1 小尺寸且规则形状产品
产品若尺寸较小且形状规则，对回流焊设备的炉膛大小和传送装置要求相对不高。
2 大尺寸或不规则形状产品
若产品的尺寸较大（如大型工业控制板）或者形状特殊不规则，则需要设备的炉膛有足够的空间容纳产品，并且有合适的传送装置（如网带或者导轨）来确保产品能顺利通过回流焊的各个温区。部分设备的导轨采用两段式硬化窄导轨，能够进行前、中、后三丝杆同步调宽，可适应不同尺寸的产品，同时减少因热膨胀导致的变形对产品的影响；还有设备采用加宽突出结构的导轨，能使PCB两边温度受导轨吸放热影响较少，完全杜绝卡板的可能，这对不同大小尺寸和形状的产品都能更好地适配。
（三）对焊接材料的适应性
1 焊膏
焊膏是回流焊工艺中的重要焊接材料，由合金粉末（颗粒）与糊状助焊剂载体均匀混合而成。回流焊设备要能够与不同类型（如含铅和无铅）、不同成分比例、不同合金颗粒形状和尺寸、不同粘度的焊膏相适应。例如在一些高精度、窄间距的电子产品焊接中，需要使用合金粉末颗粒形状适合窄间距焊接的焊膏，此时回流焊设备要能确保这种焊膏在焊接过程中的有效性。另外，焊锡膏一般冷藏储存，取用时待恢复到室温后才能开盖，要特别注意避免因温差使焊膏混入水汽，设备也要考虑到这种对焊膏使用条件的要求。
2 其他焊接材料
除焊膏外，其他的焊接材料如焊球、焊线等在某些特殊的SMT工艺中也会用到，设备也要能适应这些不同焊接材料的焊接要求。
（四）温度控制精度
1 预热区
温度在回流焊工艺各个区域都起着关键作用。在预热区，若温度上升过快（超过最大4°C/s通常被视为过快），电路板和元件可能会受到热冲击而受损；若过慢则溶剂挥发不充分影响焊接质量，典型的升温速率2°C/s较为适宜。
2 回流区
在回流区需要达到焊膏熔点以上，不同的焊膏熔点不同（如有铅锡膏和无铅锡膏熔点有差异），要求设备能精准控制温度到合适的峰值温度。
3 冷却区
在冷却区需要用尽可能快的速度冷却（如对于有铅焊接的温度下降斜率小于4度每秒等要求），同时设备要能控制冷却效率以得到明亮、外形良好且低接触角度的焊点。设备的风温均匀性也很重要，如果每个温区各点温度的温差大于5°C，那么生产曲线的确定就比较麻烦，甚至可能测不出一条合适生产的温度曲线。另外，设定温度与PCB板上实测温度的温差过大表明热传递效率低，这既影响产品品质也增加耗电量，在选型中应重点考虑。例如一些优秀的设备能采用8MM美国进口铝板配贮热式整流技术，实现风温≤±1.5°C的高精度控制。
（五）设备的可维护性
1 清洁保养
良好的可维护性包括设备的清洁保养方便，例如助焊剂回收系统的有效性。每个温区及前后出口均有助焊剂回收口的设备，能保持炉膛干净，这样可以节省保养时间。
2 故障检修
设备的结构设计合理与否对于故障检修也很重要。设备内部的机械结构（如链条、导轨等）如果容易磨损或者变形，不仅影响正常生产，还会增加维修成本和维修难度。另外，容易损坏的部件如果易于更换且设计有一定的标准化，对于设备的维护也是非常重要的。
四、SMT回流焊评估指标和方法
（一）外观评估指标和检测方法
1 焊点形状
正常的焊点形状应为半月状，钎料流动性好，表面完整且平滑光亮。检测可使用万能投影仪或10倍放大镜进行查看。若焊点形状不规则，如出现尖峰或者扁平状等，可能是回流焊过程中的温度曲线、焊膏量等因素造成的。
2 是否短路
查看焊点之间是否有意外连接，桥连是一种焊接缺陷，会导致电路短路。同样可借助放大镜等工具来检查，若出现桥连可能是焊膏量过多、温度控制不佳等问题造成的。
3 润湿状态
钎料应完全覆盖焊盘及引线的钎焊部位，接触角最好小于20°（通常以小于30°为标准，最大不超过60°）。如果接触角过大说明润湿不好，可能原因包括氧化层未清除干净（助焊剂失效或者焊接前表面处理不佳）、温度不够等。
（二）电气性能检测指标和方法
1 导通性检测项目
检测焊点连接的电路是否导通良好，查看是否存在微小裂纹、极细丝的锡蚀和松香粘附等导致导通不良的因素。可以使用专业的电气检测仪器，在不通电的情况下检测两点间的电阻等电学参数，电阻值异常可能表示存在导通不良现象。
2 元器件热损坏检测项目
检测在钎焊过程中是否有元器件因过热产生失效、或者由于助焊剂分解气体引起元器件的腐蚀和变质等情况。方法通常是在产品加载条件下通电进行检测，通过监测元器件工作时的性能参数，如功率是否异常增加、电流是否异常波动等现象，结合元器件的正常工作参数范围，判断是否发生了热损坏。例如功率放大器如果在钎焊后，工作时功率无故增加很多，可能是回流焊过程中的温度过高或者焊接时间过长对内部电路造成了损害。
（三）设备自身性能评估
1 温控性能评估
1) 风温均匀性
考察回流焊每个温区各点温度的温差。如果温差较大（如大于5°C）则生产曲线的确定就比较麻烦，有可能测不出一条合适生产的温度曲线。例如有的设备温区较大，采用不同的加热和空气循环方式会导致温区内温度不均匀。像传统的红外辐射回流焊，单纯依靠红外线热源辐射加热，不同材料及颜色吸收热量不同，如果没有热风辅助，容易造成温区温度差异。
2) 设定温度与PCB板上实测温度的温差
这代表热传递效率，是产品品质及耗电量的全面体现。如果热传递效率差，焊接区的设定温度就要高一点，可能还需增加焊接区数量，温度设定高了则对元器件有很大的损害，影响元器件的寿命，增加热量的损耗。例如一些陈旧的回流焊设备，因为加热系统和传感器老化，设定温度和实际PCB上温度差异较大。
3) 热补偿能力
批量生产时PCB及元器件会带走大量热量，回流焊能否快速提供足够的热量保证炉膛温度恒定是关键。例如高效率的回流焊不管炉内PCB多少，治具的厚薄，炉温波动都很小，可以将报警温度设定的较低；而效率差的回流焊则报警温度就要设定的高（市场上一般有设定5 - 10°C的），要不然回流焊就经常报警，没法连续生产，影响产能。
4) 冷却效率
冷却区的冷速度，回流焊出口处PCB板的温度。出口处PCB板温度通常要小于70°C，才方便收板工序。如果冷却速度不够，会使焊点凝固效果不佳，可能导致焊点外观和机械性能不好。例如有的设备由于冷却装置功率不足导致冷却效率低。
5) 窜温
温区与温区之间的间隙导致的掉温情况。窜温厉害的回流焊则PCB板在炉内受热冲击就大，容易造成PCB与铜薄的剥离，造成品质问题。在不窜温的情况下预热区与预热区能做到的最大温差，预热区与回流区能做到的最大温差也体现了设备对于温度梯度控制的能力，温差能做的大是双面贴片产品生产的保障，可以适应更高要求产品的生产。
2. 机械性能评估
1) 助焊剂回收系统
如果设备每个温区及前后出口均有助焊剂回收口，就能够保持炉膛干净，节省保养时间。例如一些比较先进的设备在助焊剂回收系统上有特殊的设计，使得助焊剂回收高效且避免在炉膛残留。
2) 其他机械部件情况
例如整流板、导轨、链条和风道结构等部件的性能也很重要。好的整流板能提高热效率；导轨如果采用合适的尺寸和材质并且设计合理（如一些设备采用两段式硬化窄导轨加上统一模具安装，前、中、后三丝杆同步调宽）可以提高热效率、减少变形还能避免卡板现象；链条的质量和耐磨性影响设备稳定性；风道结构像采用8MM美国进口铝板配贮热式整流技术的设备可以让风温可做到≤±1.5°C，热效率高，热补偿快并且温度分布更加均匀，PCB板面各点温度偏差较小。
五、不同品牌SMT回流焊的比较
（一）国际知名品牌
1. Kurtz Ersa（德国）
1）企业概况始创于1779年德国，是全球大型电子装配SMT焊接设备和工具供应商，有着深厚的历史底蕴和技术积累。
2）应用领域产品遍布航天航空，5G通信，无人驾驶，工业控制和人工智能等各个高端制造行业，为全球多家知名公司的核心供应商，为其生产过程提供个性化的解决方案。例如在航空航天领域，对于电子产品可靠性要求极高，其回流焊设备能满足高可靠性焊点的焊接要求。
3）产品特点?在选择性波峰焊和回流焊设备方面技术领先，针对高端制造业能够应对复杂的焊接需求。
2. HELLER（美国）
1) 企业概况成立于1960年美国，专注于SMT、电子组装、功率器件组装和半导体先进封装行业的热工艺解决方案。
2) 应用领域为全球电子制造商和半导体先进封装商提供解决方案。特别是在半导体行业，对于高精度的焊接要求，它的回流焊设备能够满足。例如对半导体芯片的微小引脚的焊接，可以精确控制温度和焊接时间等参数防止芯片损坏，同时保持良好的焊接效果。
3) 产品特点回流焊炉技术、无助焊剂回流焊技术和固化炉技术方面为市场佼佼者，并且在1980年代开创了对流回流焊接技术。
3. REHM（德国）
1) 企业概况创建于1990年德国，致力于为电子和光伏行业提供高效节能的生产设备。
2) 应用领域2007年在东莞成立亚洲区生产基地，针对汽车电子、消费电子、医疗、军工电子行业需求，为亚洲市场提供全方位服务。例如在汽车电子领域，其回流焊设备有助于生产高精度、高可靠性的汽车电子控制单元等部件。
3) 产品特点产品覆盖回流焊接、气相焊接、干燥和防护层喷涂系统以及与焊接、涂装和固化相关的各类定制系统。
4. BTU（美国）
1) 企业概况成立于1950年美国，主要为电子制造市场和替代能源生成市场提供热量处理设备。
2) 应用领域主导产品包括各式回流炉、大气炉、干燥炉等，设备及技术在太阳能电池、核燃料、燃料电池制造、印刷电路板组装及半导体封装生产等领域广泛应用，销售和服务网络遍布全球30多个国家和地区。如在太阳能电池制造中，它能满足电池板上精密电子元件的焊接需求，保证电池板的正常发电性能。
3) 产品特点品牌知名度高，设备性能可靠，在全球性的销售和服务网络方便国际客户支持。
（二）国内知名品牌
1. 劲拓股份（中国深圳）
1) 企业概况成立于2004年，为深圳创业板上市公司（股票代码：300400），是集研发、生产及销售为一体的智能装备系统和先进制造系统供应商。
2) 应用领域产品主要有电子制造业生产及检测设备、半导体类设备以及光电显示行业专用设备，为通信、手机、汽车电子、可穿戴、半导体等各类电子及光电产品、提供智能装备与解决方案。例如在手机生产中，可以提供适合手机主板等各种部件焊接的回流焊设备。
3) 产品特点作为国内的上市企业，有一定的技术研发实力，能根据国内电子制造企业的需求开发适合国内市场需求性价比高的设备。
2. 日东科技（中国香港）
1) 企业概况创建于1984年，为芯成科技控股旗下核心企业。
2) 应用领域致力于为客户提供智能装备、MES生产制造执行系统以及LOA数据串联式信息化办公平台的整套解决方案，自主研发了回流焊、波峰焊、选择性波峰焊、垂直炉、印刷机等系列产品，其产品广泛运用于汽车电子、电子机械、家用电器、医疗等领域。例
如在家用电器生产中的电路板焊接方面，其回流焊设备能够满足对于大量家电产品生产的效率和质量要求。
3) 产品特点能提供整套解决方案，除了回流焊设备本身，还可以为企业生产管理等方面提供相应的软件支持。在国内市场，对不同行业电子生产的适应能力较好。
（三）国产品牌与国际品牌的综合比较
1 技术方面
国际知名品牌（如德国的Kurtz Ersa、美国的HELLER等）往往有着较长的技术研发历史，在一些高端的焊接技术（如半导体封装焊接技术、航空航天等高可靠性焊接需求等方面）有一定的技术优势。而国内品牌（如劲拓股份、日东科技等）虽然近年来发展迅速，在技术上逐步追赶，但在极限应用场景下可能技术深度上还略显不足。不过国内品牌在贴合本土需求上（比如对国内大量的消费电子如手机、平板等生产需求的适配）做得很不错。
2 价格方面
通常国际品牌价格相对较高，这是由于品牌附加值、研发成本等因素。国内品牌价格有一定的竞争力，对于一些对成本较为敏感的企业（如中小规模电子制造企业）来说更具吸引力。例如一个中小规模生产普通消费电子的企业如果购买国际品牌回流焊设备可能面临预算的较高压力，而同等功能的国内品牌设备价格上会低很多。
3 服务方面
国际品牌的服务网络主要集中在一些重点区域和高端客户集中的地区，对于一些偏远地区或者较小规模订单的售后等服务响应可能不够及时。而国内品牌在国内市场往往有着更为密集的服务网络，能更快地响应和满足国内客户的需求。
