晉力達回流焊技術至今發(fā)展歷程

第一代紅外熱輻射結(jié)構(gòu)（2005年）

00001. 晉力達成立并通過學習國外回流焊技術引入了紅外熱輻射加熱結(jié)構(gòu)，使用紅外發(fā)熱管+發(fā)射板結(jié)構(gòu)傳遞熱量，屬于基礎型回流焊，在國內(nèi)廣泛使用且成本較低。熱能傳遞集中于元件表面，局部升溫速率快，適合小型元件密集焊接，符合當時的國內(nèi)低端簡易產(chǎn)品焊接工藝要求并沿用至今。 

紅外加熱回流焊

00002. 紅外加熱優(yōu)點：

00003. 波長與焊料吸收波段匹配（1–5μm），能快速穿透焊膏激活助焊劑離子化，提升潤濕性并加速溶劑揮發(fā)，減少焊料飛濺。

上紅外+下紅外加熱

00004. 這類技術雖沿用至今但局限于某類只適合光熱傳遞的產(chǎn)品。

00005. 例如我司客戶香港恩達集團國內(nèi)子公司在2024年采購我司2臺大型22溫區(qū)紅外輻射回流焊用于豐田、本田、大眾、寶馬、奧迪等品牌車用PCB板碳油固化，由于碳油固化的特殊性，必須使用中波紅外燈管加熱。

恩達集團現(xiàn)場22溫區(qū)回流焊以及碳油固化產(chǎn)品

00006. 此技術相對于SMT行業(yè)缺點非常明顯，行業(yè)內(nèi)已完全棄用此技術：

00007. 光輻射的局限性（陰影效應）

紅外輻射穿透能力弱，高層元件或密集布局會遮擋光輻射路徑，導致陰影區(qū)域（如引腳、大元件）加熱不足，小元件過熱，且光無法輻射到QFN等芯片底部焊點，造成溫度偏差極大引發(fā)虛焊或冷焊，只適合一些簡單的線路板焊接，例如：普通LED燈板。

元件顏色差異（深色吸熱強、淺色反射多）造成局部溫差，深色器件易過熱損壞，淺色區(qū)域焊接不良。

熱效率較低（5–15W/m2K）

?溫度均勻性差?

板面材料導熱系數(shù)差異（如陶瓷基板與塑料元件）導致吸熱不均，需精確匹配輻射波長與基板特性，否則易出現(xiàn)邊緣與中心溫差10-20℃的問題。

?熱應力風險?

局部快速升溫會因元件與PCB膨脹系數(shù)不匹配引發(fā)熱應力裂紋，對柔性基板或微焊點可靠性影響顯著。

第二代熱風加熱結(jié)構(gòu)（2007年）

晉力達自行研發(fā)熱風循環(huán)技術，通過高溫馬達+風葉吹風，使發(fā)熱管加熱變?yōu)闊犸L，側(cè)位回風形成循環(huán)，熱風結(jié)構(gòu)熱傳遞效率顯著提升（30–50W/m2K），消除了陰影效應和顏色對吸熱的影響，成為當時主流技術。

風葉熱風結(jié)構(gòu)回流焊

風葉設計圖

熱風加熱優(yōu)點：

解決連接器/QFN底部冷焊問題（填充不足率↓80%）；

提升產(chǎn)品整體分布溫差，橫向溫差5-8℃，消除陰影效應，降低大量焊接不良。

缺點：

?扇葉尖端效應（溫區(qū)中間風速低，兩側(cè)風速高）?
1，風扇葉片旋轉(zhuǎn)時，葉尖線速度最大，形成強離心氣流集中于外圍；而中心區(qū)域線速度低，氣壓梯度小，導致熱風明顯減弱（物理特性），類似飛機翼尖渦流原理，中心形成低壓區(qū)，故由于風葉結(jié)構(gòu)的限制，導致溫區(qū)橫向溫差大。

2，發(fā)熱管結(jié)構(gòu)限制導致溫度滯后傳遞。

發(fā)熱管結(jié)構(gòu)圖

?
發(fā)熱管通電加熱后，熱量需層層傳遞至產(chǎn)品：內(nèi)部加熱絲→填充的絕緣導熱介質(zhì)氧化鎂粉→不銹鋼金屬管壁→風葉吹至目標物體，因結(jié)構(gòu)導熱速率有限及熱容效應，待數(shù)秒后目標物體無法快速升溫，傳統(tǒng)電熱管的熱滯后可達數(shù)秒至數(shù)十秒?。

3，風葉結(jié)構(gòu)限制，無法形成強增壓微循環(huán)結(jié)構(gòu)，對于銅、鋁基板，帶工裝治具等吸熱產(chǎn)品的熱穿透性弱。

上訴3個缺點導致此款結(jié)構(gòu)的回流焊無法適應國內(nèi)不斷更新?lián)Q代的各類越發(fā)高端的產(chǎn)品需求，于2012年升級改進。

第三代增壓熱風結(jié)構(gòu)（2012年）

風葉熱風加熱結(jié)構(gòu)的穿透力不足，而風輪增壓式熱風結(jié)構(gòu)正是為解決這個問題誕生的，回流焊增壓熱風結(jié)構(gòu)的核心原理是通過強制高壓氣流穿透高元件陰影區(qū)，解決傳統(tǒng)熱風爐的熱傳遞不均勻問題。

第三代增壓熱風回流焊

設計優(yōu)缺點：

1. ?熱風生成與增壓機制?

· 馬達驅(qū)動?：馬達驅(qū)動吸入氣體，通過風輪加速器加壓形成高速氣流。

· ?氣體加熱?：加壓后的氣流流經(jīng)發(fā)熱絲加熱模塊，轉(zhuǎn)化為高溫熱風。

· ?增壓目的?：增加氣流壓力可提升熱風穿透力和流速，確保熱量快速均勻滲透至電路板縫隙與元件底部，避免局部溫差。

2. ?熱風循環(huán)與分布設計?

· ?雙循環(huán)系統(tǒng)?：設備采用獨立的上下溫區(qū)多孔式噴嘴設計，強制熱風在爐膛內(nèi)循環(huán)流動。

· ?均勻控溫?：噴嘴陣列分布及風壓調(diào)節(jié)保證熱量覆蓋整個焊接區(qū)域，減少PCB邊緣與中心的溫差。

3. ?效率優(yōu)化+動態(tài)降效?

· ??智能溫控?：通過傳感器實時監(jiān)測各溫區(qū)溫度，調(diào)整馬達功率，維持熱場穩(wěn)定。

· 動態(tài)降效：通過PID控溫，待機狀態(tài)自動降低能耗，產(chǎn)品進入自動增加加熱頻率。

第三代增壓熱風結(jié)構(gòu)設計圖 

4. 熱穿透能力革命性提升

10mm高元件底部溫差從 10℃→4℃（解決連接器冷焊）

通孔填充率74%→95%（軍工級IPC-610 Class 3標準）

5. 溫度均勻性突破

PCB板面橫向溫差從8℃→2-4℃

6.缺點

在國內(nèi)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型換代的大環(huán)境下，設備在應對較寬產(chǎn)品時，溫度均勻性變差。例如：產(chǎn)品寬度達700mm時，增壓壓力不夠，風速出現(xiàn)兩側(cè)與中間溫差大于4℃。

大批量生產(chǎn)重型吸熱產(chǎn)品，回溫較慢，掉溫快。

在維護更換發(fā)熱絲時，需要停線，耗時2-4小時，維護時間太長，極大的影響生產(chǎn)進度。

我司與2018年改進升級為蝸殼式熱風結(jié)構(gòu)完美解決上訴所有缺陷。

通孔焊接（2012年）

回流焊通孔焊接（Through-Hole Reflow, THR）技術通過將通孔元件（THT）融入SMT流程實現(xiàn)高效生產(chǎn)，THR本質(zhì)上是將通孔焊接“SMT化”，所以核心優(yōu)勢必然是效率提升和工藝集成。但缺點也很明顯：對設計、材料和工藝控制的要求都更高。

通孔回流焊（THR）與標準回流焊在設備制造上的核心區(qū)別主要體現(xiàn)在焊接對象的差異帶來的工藝控制要求升級。

一、具體差異

 1. ?熱管理系統(tǒng)設計?

· ?通孔回流焊?：由于通孔元件（THT）引腳需穿透PCB，焊料必須從表層經(jīng)孔壁流向底層，以及部分產(chǎn)品帶治具，吸熱量大，因此設備需增強加熱能力和回溫速率，例如加大發(fā)熱絲功率，提升熱風風速，和回溫速率以及優(yōu)化熱風循環(huán)系統(tǒng)，確保通孔內(nèi)焊料充分潤濕并形成可靠透錫，熱管理精度要求更高，以避免透錫不足或橋接。

通孔焊接示意圖

2. ?載具與軌道適應性?

· ?標準回流焊?：PCB通常水平傳輸，載具設計以支撐薄型板卡為主，對元件高度容忍度較低，傳送帶一般以1.8-2mm鋼絲拼接而成，載重低于30kg。

標準乙字型網(wǎng)帶

· ?通孔回流焊?：部分產(chǎn)品需定制重載傳動結(jié)構(gòu)，?特殊載具固定插裝元件?。THT元件（如高引腳連接器）在回流過程中可能因重力或振動位移，因此需定制?精密定位夾具?，且軌道需適應更厚、更重、更高、更寬的混裝產(chǎn)品。

重載人字型網(wǎng)帶

3. 錫膏印刷與鋼網(wǎng)工藝?

· ?標準回流焊?：鋼網(wǎng)開孔對應SMD焊盤，錫膏量通過厚度與開口尺寸控制。

· ?通孔回流焊?：部分產(chǎn)品需?定制階梯鋼網(wǎng)或針管印刷技術?。通孔焊盤需額外堆積錫膏（通常增加30%~50%體積），鋼網(wǎng)采用?加厚局部或雙印刷工藝?確?？變?nèi)填充，同時避免印刷后錫膏塌陷堵塞通孔。

4. ?工藝窗口控制?

· ?標準回流焊?：工藝窗口相對較寬，溫度曲線聚焦于焊膏熔融與冷卻速率。

· ?通孔回流焊?：?工藝窗口顯著收窄，需平衡通孔透錫率與元件耐熱性；

· 延長回流區(qū)時間（較標準工藝增加10%~20%）確保熔融焊料流入孔內(nèi)；

嚴格控制升溫斜率（≤2℃/s）防止THT元件封裝開裂，產(chǎn)品及元件根據(jù)工藝需承受高溫，以無鉛高溫錫膏為例：產(chǎn)品需承受260℃/40s 。

5. 質(zhì)量可靠性突破

焊點強度：THR形成 垂直焊料柱，抗拉強度＞50N（波峰焊僅35N）

透孔填充率：優(yōu)化后達 92%（IPC Class 3要求＞75%）

二、顯著缺點

1. 元件與設計限制

耐溫瓶頸：
塑料連接器需承受 260℃/40s

孔徑比約束：
板厚/孔徑 ≤ 6:1（1.6mm板厚需孔徑≥0.27mm）

焊盤設計：
部分產(chǎn)品必須采用 淚滴形焊盤 防剝離（矩形焊盤剝離風險↑80%）

2. 材料成本上升

三、關鍵技術難點與解決方案

1. 透孔填充不良

現(xiàn)象：孔壁爬錫高度＜50%

解決措施：階梯鋼網(wǎng)：通孔區(qū)域厚度 0.2mm（其他區(qū)域0.15mm）

錫膏類型：高活性助焊劑（如Indium THR-1）+ Type4錫粉（20-38μm）

2. 元件熱損傷

例如：元件類型為連接器，或產(chǎn)品以及產(chǎn)品上含有不耐熱元件

熱屏蔽罩：在連接器上方加裝 鋁合金反射板（降溫15℃）

案例：深圳客戶，用于醫(yī)療器械鍍金產(chǎn)品通孔焊接

四、第四代快卸式蝸殼增壓熱風結(jié)構(gòu)（2018年）

熱傳遞效率顯著提升（100–160W/m2K）

蝸殼式熱風結(jié)構(gòu)在回流焊工藝中具有顯著優(yōu)勢，其核心優(yōu)點體現(xiàn)在以下方面：

1.?熱效率與溫控精度提升?

采用雙通道熱風循環(huán)設計，直接從源頭吸入預熱氣體，結(jié)合變頻馬達驅(qū)動，大幅提升升溫速度和熱效率。相比傳統(tǒng)增壓式結(jié)構(gòu)吸入冷風再加熱的方式，蝸殼式結(jié)構(gòu)顯著縮短回溫時間，消除局部"陰影效應"，確保PCB板面受熱均勻性。

                           第四代熱風結(jié)構(gòu)及熱風控制系統(tǒng)

        專利蝸殼式雙通道熱風結(jié)構(gòu)

?? 2. ?冷卻性能強化?

模塊化冷卻系統(tǒng)支持強冷風（BOLW THRU）或水冷技術，冷卻速率可達＞3℃/秒，滿足無鉛焊接對快速冷卻的嚴苛要求，有效減少焊點應力并提升可靠性2。

??? 3. ?維護便捷性與系統(tǒng)靈活性?

· ?快速維護?：發(fā)熱體支持不停產(chǎn)更換，大幅縮短設備停機時間2；

· ?模塊化擴展?：可選單軌至四軌配置，單機產(chǎn)能提升2-4倍，能耗降低60%以上2；

· ?氮氣兼容性?：密閉式氮氣保護設計將氧殘留量控制在極低水平，減少焊盤氧化并改善BGA等精密元件焊接質(zhì)量2。

?? 蝸殼式 vs 傳統(tǒng)增壓式結(jié)構(gòu)對比

蝸殼式設計通過源頭控溫與模塊化創(chuàng)新，成為高密度電子組裝的關鍵技術支撐

五、第五代氮氣回流焊（2021年）

· ?氮氣氛圍?：設備引入氮氣替代空氣，通過密封管道增壓輸送，減少焊點氧化，提升焊接質(zhì)量。

六、第六代真空回流焊結(jié)構(gòu)（2024年）

技術演進補充

· ?通孔回流焊技術?：2010年代后逐步成熟，實現(xiàn)通孔元器件與表面貼裝同步焊接，支持復雜多層電路板制造4。

· ?現(xiàn)代工藝優(yōu)化?：21世紀20年代，真空回流焊、氮氣保護系統(tǒng)、高溫實時監(jiān)控技術進一步提升了焊接精度和良率79。

· ?自動化與仿真系統(tǒng)?：近年發(fā)展出回流焊仿真系統(tǒng)及高溫攝影技術，實現(xiàn)對“黑匣子”過程的精準控制與優(yōu)化9。

? 關鍵時間節(jié)點

總結(jié)

回流焊技術從20世紀70年代起步，歷經(jīng)熱傳導、輻射、對流等熱傳遞方式革新，逐步解決效率、均勻性、可靠性問題，最終發(fā)展為支持高密度電子組裝的精密工藝。其核心發(fā)展邏輯是通過提升熱傳遞效率和消除焊接缺陷，滿足電子產(chǎn)品小型化與高可靠性的需求。

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