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(lèi)型的自動(dòng)焊接技術(shù)來(lái)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(jiǎn)要解釋這兩種技術(shù)、它們的共同點(diǎn)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(pán)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(pán)之間形成冶金結(jié)合。冷卻后，它會(huì)硬化，在焊盤(pán)和元件引線之間形成機(jī)械剛性和導(dǎo)電的橋。其機(jī)械剛性使其能夠?qū)⒔M件固定到位，而其導(dǎo)電性則允許組件在電路中按預(yù)期運(yùn)行。

如何焊接？

焊接需要加熱來(lái)熔化焊料并使其流動(dòng)，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(duì)流進(jìn)行冷卻。他們將電熱烙鐵的熱頭施加到焊盤(pán)和元件引線上，同時(shí)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?yàn)榇蠖鄶?shù)金屬在周?chē)髿庵械臒崃亢脱鯕獾拇嬖谙聲?huì)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(dòng)，形成冶金結(jié)合。當(dāng)焊料冷卻時(shí)，它會(huì)固化并將元件牢固地粘合到銅焊盤(pán)上。

然而，上述過(guò)程需要單獨(dú)加熱每個(gè)接頭以進(jìn)行焊接。這個(gè)過(guò)程緩慢而費(fèi)力。此外，焊點(diǎn)的形成取決于操作者的技能，并且焊點(diǎn)之間的質(zhì)量可能存在差異。為了實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，并獲得高質(zhì)量且一致的焊點(diǎn)，電子行業(yè)依賴(lài)于自動(dòng)化焊接工藝，其中有兩種主要類(lèi)型。

波峰焊

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

當(dāng)電路板經(jīng)過(guò)時(shí)，它會(huì)自然冷卻，或者可能會(huì)通過(guò)吹氣來(lái)強(qiáng)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(guò)程在一個(gè)長(zhǎng)室中進(jìn)行，通常稱(chēng)為波峰焊爐，它有幾個(gè)區(qū)域，每個(gè)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(dāng) PCB 通過(guò)烘箱到達(dá)后續(xù)區(qū)域時(shí)，溫度逐漸升高。在最后一個(gè)區(qū)域，電路板到達(dá)焊料槽，在這里它們面臨最高溫度，適合實(shí)際的焊接過(guò)程。一旦電路板越過(guò)這一點(diǎn)，溫度就會(huì)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(dāng)溫度的影響。如果無(wú)法控制這些區(qū)域所需的溫度，電路板可能會(huì)受到很大的機(jī)械應(yīng)力，從而導(dǎo)致跡線出現(xiàn)裂紋和電氣連續(xù)性喪失。預(yù)熱區(qū)溫度不足可能會(huì)導(dǎo)致小型和大型元件加熱不均勻，從而影響焊接質(zhì)量。錯(cuò)誤的焊接溫度會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)濕不均勻和焊料厚度不合適，這可能會(huì)導(dǎo)致電路板產(chǎn)生應(yīng)力。

回流焊

這是另一種批量焊接工藝，也適合在短時(shí)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(méi)有引線。在 PCB 上安裝 SMT 元件的過(guò)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(pán)上涂抹焊膏。將 SMT 元件組裝在薄薄的焊膏層上，然后進(jìn)行回流焊。

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

在此區(qū)域中，焊膏熔化并將元件粘合到 PCB 焊盤(pán)上。下一個(gè)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(gè)區(qū)域的溫度對(duì)于每個(gè)接頭的焊接質(zhì)量至關(guān)重要。操作員必須為進(jìn)行回流焊接的每種板類(lèi)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(jī)械固定到電路板上，同時(shí)提供導(dǎo)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(shí)實(shí)際焊接是在電路板底部進(jìn)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(jìn)入波峰焊爐之前需要將它們粘上。波峰焊接工藝無(wú)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(lèi)型相比，這些元件中的大多數(shù)都相當(dāng)大，并且引線很長(zhǎng)。板上必須鉆有孔以容納穿過(guò)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(guò)并位于底部。

當(dāng)這些電路板經(jīng)過(guò)波峰焊爐中的焊料槽時(shí)，熔化的焊料附著在引線上并將其固定在焊盤(pán)上。如果電路板是多層的，則每個(gè)孔都被電鍍。

波峰焊的優(yōu)點(diǎn)

波峰焊是一種經(jīng)濟(jì)的工藝，適用于使用 THT 元件的電路板。當(dāng)電路板上的每個(gè)孔都被鍍通時(shí)，由于毛細(xì)作用，它會(huì)吸入熔化的焊料，從而提供足夠數(shù)量的焊料來(lái)固定元件。這為 THT 組件提供了非常堅(jiān)固的機(jī)械錨固。

波峰焊的缺點(diǎn)

1.每組電路板所需的焊料量相當(dāng)高。熱熔化的焊料會(huì)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(shè)計(jì)可以解決這個(gè)問(wèn)題）

2.接觸元件引線的熔化焊料返回到槽中。這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)槽被引線中的金屬污染。對(duì)浴缸中的焊料進(jìn)行凈化是一項(xiàng)重要的工作。

3.波峰焊接過(guò)程完成后，電路板必須經(jīng)過(guò)修整過(guò)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(diǎn)

回流焊爐只需要紅外線加熱器即可操作。不需要焊料槽，因?yàn)殡娐钒搴徒M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(jiǎn)單、更容易。

由于每個(gè)SMT元件接點(diǎn)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(shè)計(jì)人員能夠在帶有 SMT 元件的電路板上實(shí)現(xiàn)非常高的元件密度。

回流焊的缺點(diǎn)

1.回流焊不能焊接 THT 元件。因此，對(duì)于包含 THT 和SMT 組件混合的電路板，需要一個(gè)兩步過(guò)程 - 一個(gè)用于焊接所有 SMT 組件，另一個(gè)用于 THT 組件。

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

3.SMT 元件太小，無(wú)法手動(dòng)處理。因此，需要一臺(tái)自動(dòng)拾放機(jī)來(lái)從載體上拾取它們并將它們放置在電路板上的適當(dāng)位置。

結(jié)論

PCB 是各種工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用所必需的。有許多因素使該板適合個(gè)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(shè)計(jì)、制造和組裝陶瓷電路板方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，展至科技為焊接過(guò)程提供了非常簡(jiǎn)潔和通用的解釋。

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