陶瓷PCB電路板中波峰焊和回流焊的選擇

電子行業(yè)采用兩種主要類型的自動焊接技術(shù)來組裝陶瓷PCB電路板。這些是波峰焊和回流焊。兩者之間有很大的區(qū)別，使用環(huán)境也有很大不同。在本文中，將簡要解釋這兩種技術(shù)、它們的共同點和差異，以及行業(yè)決定使用它們的各種情況。

什么是焊接？

焊接是將電子元件固定到 陶瓷PCB或印刷電路板焊盤上的技術(shù)。焊料是一種在低溫下熔化的合金，在熔融狀態(tài)下，在元件引線和陶瓷PCB上的銅焊盤之間形成冶金結(jié)合。冷卻后，它會硬化，在焊盤和元件引線之間形成機械剛性和導電的橋。其機械剛性使其能夠?qū)⒔M件固定到位，而其導電性則允許組件在電路中按預期運行。

如何焊接？

焊接需要加熱來熔化焊料并使其流動，并隨后冷卻以使焊料重新凝固。傳統(tǒng)上，技術(shù)人員使用烙鐵提供熱量，并使用常規(guī)對流進行冷卻。他們將電熱烙鐵的熱頭施加到焊盤和元件引線上，同時將焊料和助焊劑施加到熱表面上。助焊劑在這里起到還原劑的作用，因為大多數(shù)金屬在周圍大氣中的熱量和氧氣的存在下會在其表面生成不可焊接的氧化物層。

熱量熔化焊料，焊料沿著熱表面流動，形成冶金結(jié)合。當焊料冷卻時，它會固化并將元件牢固地粘合到銅焊盤上。

然而，上述過程需要單獨加熱每個接頭以進行焊接。這個過程緩慢而費力。此外，焊點的形成取決于操作者的技能，并且焊點之間的質(zhì)量可能存在差異。為了實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并獲得高質(zhì)量且一致的焊點，電子行業(yè)依賴于自動化焊接工藝，其中有兩種主要類型。

波峰焊

波峰焊接是一種批量焊接工藝，可以在很短的時間內(nèi)焊接大量電路板。傳送帶將每個組裝好的電路板運送到裝有熔化焊料的盤或桶上。盤或盆中的泵驅(qū)動熔化的焊料通過噴嘴，從而產(chǎn)生焊料波。當焊料波峰經(jīng)過上方并部分附著到電路板和元件引線時，波峰焊會接觸到電路板的底部和元件引線。

當電路板經(jīng)過時，它會自然冷卻，或者可能會通過吹氣來強制冷卻。冷卻后，熔化的焊料變硬并將元件固定到位。

波峰焊接過程在一個長室中進行，通常稱為波峰焊爐，它有幾個區(qū)域，每個區(qū)域的溫度各不相同。傳送帶將 PCB 送入溫度最低的烘箱一端。當 PCB 通過烘箱到達后續(xù)區(qū)域時，溫度逐漸升高。在最后一個區(qū)域，電路板到達焊料槽，在這里它們面臨最高溫度，適合實際的焊接過程。一旦電路板越過這一點，溫度就會迅速降至環(huán)境溫度。

波峰焊接工藝容易受到特定區(qū)域適當溫度的影響。如果無法控制這些區(qū)域所需的溫度，電路板可能會受到很大的機械應力，從而導致跡線出現(xiàn)裂紋和電氣連續(xù)性喪失。預熱區(qū)溫度不足可能會導致小型和大型元件加熱不均勻，從而影響焊接質(zhì)量。錯誤的焊接溫度會導致潤濕不均勻和焊料厚度不合適，這可能會導致電路板產(chǎn)生應力。

回流焊

這是另一種批量焊接工藝，也適合在短時間內(nèi)焊接大量電路板。然而，該工藝僅適用于 SMT 或表面貼裝技術(shù)組件。這些元件非常小，并且大多數(shù)沒有引線。在 PCB 上安裝 SMT 元件的過程也有所不同。

回流焊不需要使用一桶熔化焊料，而是需要在安裝 SMT 元件之前在 PCB 焊盤上涂抹焊膏。將 SMT 元件組裝在薄薄的焊膏層上，然后進行回流焊。

回流焊爐還具有多個區(qū)域，傳送帶通過這些區(qū)域傳送帶有焊膏上的 SMT 元件的 PCB。當電路板穿過這些區(qū)域時，溫度逐漸升高，直到焊接區(qū)域達到焊膏的熔點。

在此區(qū)域中，焊膏熔化并將元件粘合到 PCB 焊盤上。下一個區(qū)域允許冷卻，熔化的焊料在此固化并固定元件。與波峰焊工藝一樣，回流焊爐每個區(qū)域的溫度對于每個接頭的焊接質(zhì)量至關(guān)重要。操作員必須為進行回流焊接的每種板類型創(chuàng)建溫度曲線。

波峰焊和回流焊工藝的比較

波峰焊和回流焊工藝都將元件機械固定到電路板上，同時提供導電介質(zhì)，使它們能夠正常工作。然而，回流焊工藝只能焊接 SMT 元件，而波峰焊工藝則適用于 SMT 和 THT 元件，但有一些限制。

由于波峰焊時實際焊接是在電路板底部進行的，因此所有要焊接的 SMT 元件必須安裝在電路板的底部。為了防止它們脫落，在進入波峰焊爐之前需要將它們粘上。波峰焊接工藝無法焊接安裝在電路板上側(cè)的 SMT 元件。

波峰焊非常適合焊接 THT 或通孔技術(shù)元件。與 SMT 類型相比，這些元件中的大多數(shù)都相當大，并且引線很長。板上必須鉆有孔以容納穿過的元件引線。電路板組裝完成后，THT 組件的主體通常保留在電路板的頂部，而它們的引線穿過并位于底部。

當這些電路板經(jīng)過波峰焊爐中的焊料槽時，熔化的焊料附著在引線上并將其固定在焊盤上。如果電路板是多層的，則每個孔都被電鍍。

波峰焊的優(yōu)點

波峰焊是一種經(jīng)濟的工藝，適用于使用 THT 元件的電路板。當電路板上的每個孔都被鍍通時，由于毛細作用，它會吸入熔化的焊料，從而提供足夠數(shù)量的焊料來固定元件。這為 THT 組件提供了非常堅固的機械錨固。

波峰焊的缺點

1.每組電路板所需的焊料量相當高。熱熔化的焊料會形成焊渣，操作員必須定期清除這些焊渣。（最近，更新的噴嘴設計可以解決這個問題）

2.接觸元件引線的熔化焊料返回到槽中。這會導致整個槽被引線中的金屬污染。對浴缸中的焊料進行凈化是一項重要的工作。

3.波峰焊接過程完成后，電路板必須經(jīng)過修整過程，以修剪 THT 元件的多余引線。

4.波峰焊不適用于安裝在電路板頂部的 SMT 元件。

回流焊的優(yōu)點

回流焊爐只需要紅外線加熱器即可操作。不需要焊料槽，因為電路板和組件帶有自己的焊料。與波峰焊相比，這種布置使得工藝在技術(shù)上更簡單、更容易。

由于每個SMT元件接點都帶有自己的焊膏，因此焊接質(zhì)量高，很少有溢出造成橋接。這使得設計人員能夠在帶有 SMT 元件的電路板上實現(xiàn)非常高的元件密度。

回流焊的缺點

1.回流焊不能焊接 THT 元件。因此，對于包含 THT 和SMT 組件混合的電路板，需要一個兩步過程 - 一個用于焊接所有 SMT 組件，另一個用于 THT 組件。

2.回流焊接需要額外的步驟來將焊膏沉積在板上。這需要高精度的模板，操作員可以通過該模板沉積焊膏。

3.SMT 元件太小，無法手動處理。因此，需要一臺自動拾放機來從載體上拾取它們并將它們放置在電路板上的適當位置。

結(jié)論

PCB 是各種工業(yè)和商業(yè)應用所必需的。有許多因素使該板適合個人用途。焊接方法是這些要素中最關(guān)鍵的方法之一。憑借在設計、制造和組裝陶瓷電路板方面的豐富經(jīng)驗，展至科技為焊接過程提供了非常簡潔和通用的解釋。

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【文章來源】：展至科技

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