随着现代电子产品的重量轻、效率高、速度快,制造过程的每个环节也都符合这一理念,包括印刷电路板(PCB)的组装。焊接对于电子产品的成功起着至关重要的作用,因为电子连接来源于精确的焊接。与手工焊接相比,自动焊接因其精度高、速度快、量大、成本效益高的优点而得到广泛的选择。波峰焊和回流焊作为领先的组装焊接技术,在高质量的组装中应用最为广泛;然而,这两种技术之间的差异仍然让很多人感到困惑,何时应该使用每种技术也很模糊。

图1所示。钎焊、焊接和钎焊的区别。

在波焊和回流焊接之间的正式比较之前,它是了解焊接,焊接和钎焊之间的差异的重要性(图1)。简要说话,焊接是指两种类似金属被熔化在一起的过程。钎焊是指通过加热和熔化填料在高温下通过加热和熔化填料或合金结合在一起的方法。焊接实际上是一种低温钎焊,其填料称为焊料。

谈到PCB组件时,通过焊膏施加焊接。用焊膏焊接含有铅,汞等铅,汞等被称为铅焊接,同时用没有危险物质的焊膏焊接被称为无铅焊接。应根据组装PCB的特定需求选择铅或无铅焊接,该产品的特定需求将设计用于工作。

波峰焊

顾名思义,波峰焊接是通过电机搅动形成的液体“波峰”将多氯联苯和零件结合起来。这种液体实际上是溶解了锡。在波峰焊锡机中进行(图2)。

波峰焊工艺由喷助焊剂、预热、波峰焊、冷却四个步骤组成。

  1. 通量喷洒。金属表面的清洁度是保证焊接性能的基本要素,这取决于焊剂的作用。焊剂对焊接的顺利实施起着至关重要的作用。焊剂的主要功能包括消除电路板和元件引脚金属表面的氧化物;防止电路板在热加工过程中二次氧化;降低锡膏表面张力;和传输热量。

  2. 预热。在一个类似于传送带的链条上的托盘中,电路板通过一个热通道来进行预热和激活通量。

  3. 波峰焊接。随着温度的不断升高,锡膏会随着边缘板的波动而变成液体。部件能牢固粘接在单板上。

  4. 冷却。波焊轮廓符合温度曲线。随着温度达到波焊台中的峰值,减少,其被称为冷却区。冷却到室温后,电路板将成功组装。

图2。一款波峰焊锡机样品。

当电路板放置在托盘上准备进行波峰焊时,时间和温度与焊接性能密切相关。就时间和温度而言,专业的波峰焊机是必要的,而PCB组装人员的专业知识和经验是很难获得的,因为他们依赖于最新的技术和业务重点的应用。

如果温度设置得太低,助熔剂不会被适当地熔化,降低了反应和溶解金属表面的氧化物和污垢的能力。另外,如果温度不够高,熔剂和金属也不会产生合金。其他因素如带载波速度、波接触时间等也需要考虑。

一般来说,即使使用相同的波峰焊设备,不同的组装者由于操作方法和如何操作机器的知识程度而提供不同的制造效率。

再流焊

回流焊永久性地将组件暂时粘在电路板上的焊盘上,使用将通过热风或其他热辐射传导熔化的锡膏。回流焊是在一种称为回流焊炉的机器中实现的(图3)。正如其定义所暗示的,电子元件在使用锡膏焊接之前暂时连接到接触垫上。

此过程主要包含两个步骤。首先,通过焊膏模板精确地放置在每个垫上的焊膏。然后,将组件放置在焊盘上,拾取机。在制作的准备工作之前,真正的回流焊接不会开始。

  • 预热。在回流焊过程中,这个步骤有两个用途。首先,它允许板组装一致达到所需的温度,以完全符合热分析。第二,它负责排除锡膏中含有的挥发性溶剂。否则会影响焊接质量。

  • 热泡。类似于波峰焊接,回流焊接也取决于焊膏中包含的助焊剂。因此,温度必须达到可以激活通量的水平,或者磁通量不能在焊接过程中发挥其作用。

  • 回流焊接。当达到峰值温度时,这一阶段发生,使锡膏熔化并回流。温度控制在回流焊过程中起着至关重要的作用。温度过低会阻止锡膏充分回流;温度过高可能导致表面贴装技术(SMT)组件或电路板损坏。例如,一个球栅阵列(BGA)包包含多个焊锡球,这些焊锡球将在回流焊过程中熔化。如果焊接温度没有达到最佳水平,这些球可能会融化不均匀,可能会因为返工而导致BGA焊接。

  • 冷却。达到最高温度后,温度很快就会下降。冷却引焊锡膏凝固,永久固定在电路板上的接触板上。

图3。回流焊是在回流焊炉内进行的。

回流焊可用于SMT和通孔技术(THT)的组装,但主要用于前者。当在THT组件上应用回流焊时,通常依赖于粘接(PIP)。首先,锡膏填充板上的孔。然后,组件引脚插入孔中,一些锡膏从板的另一边出来。最后,采用回流焊完成焊接。

波峰焊与回流焊

波峰焊和回流焊的区别是不容忽视的,因为很多用户在购买PCB组装服务时不知道该选择哪一种。焊接方面的修改往往会导致整个装配制造过程的变化。这些变化包括生产效率、成本、上市时间、收益等。

图4说明了焊接过程步骤之间的区别。波峰焊和回流焊的本质区别在于喷助焊剂——波峰焊包含了这个步骤,而回流焊没有。助焊剂可以消除二氧化物质,降低被焊材料的表面张力。助焊剂只有在激活时才能工作,这需要严格遵守温度和时间控制。由于回流焊中锡膏中含有助焊剂,因此焊剂含量必须适当地安排和实现。

图4。波峰焊和回流焊工艺步骤的区别。

焊接缺陷似乎不可避免。不可能确定哪种焊接技术产生的缺陷比另一种多,因为每次的工艺不同。尽管焊接缺陷的发生是不可避免的,但当装配者符合专业的组装制造法规,并充分了解生产线上所有设备的特性和性能时,可以减少焊接缺陷的发生频率。此外,工程人员应该是合格的和定期培训,以跟上现代技术的进步。

一般来说,回流焊接最适合SMT组件,而波浪最适合THT或DIP组件。然而,电路板几乎永远不会包含纯SMD(表面安装设备)或通孔部件。在混合组件方面,通常首先进行SMT,然后进行THT或浸渍,因为回流焊接所需的温度远高于波焊接所需的温度。如果两个组件的序列是倒置的,则可以再次熔化固体焊膏,含有良好的焊接部件患有缺陷或甚至从板上掉落。

本文由中国杭州PCBCart的技术工程师Dora Yang撰写。有关详细信息,请单击在这里


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本文首次发表于2018年2月号yabovip16.com杂志。

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