随着现代电子产品的轻量化、效率的提高和高速,制造过程的每个环节也符合这一理念,包括印刷电路板(PCB)组装。焊接在决定电子产品的成功方面起着至关重要的作用,因为电子连接来自精确的焊接。与手工焊锡相比,自动焊锡具有精度高、速度快、批量大、成本效益高的优点,得到了广泛的选择。波峰焊和回流焊作为领先的装配焊接技术,在高品质装配中应用最为广泛;然而,这两种技术之间的差异仍然让许多人感到困惑,而且何时应该使用这两种技术也很模糊。

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拌形成的液体“波峰”来组合pcb和部件。这种液体实际上是溶解了的锡。它是在波峰焊锡机中进行的(图2)。

波焊过程由四个步骤组成:助焊剂喷涂,预热,波焊和冷却。

  1. 通量喷洒。金属表面的清洁度是确保焊接性能的基本元件,这取决于焊剂通量的功能。焊剂通量在平稳实施焊接方面发挥着至关重要的作用。焊剂通量的主要功能包括从电路板和部件销的金属表面消除氧化物;保护电路板在热处理过程中的二级氧化;减少焊膏的表面张力;和传递热量。

  2. 预热。在类似于传送带的链条上的托盘中,电路板通过热通道进行预热和激活通量。

  3. 波峰焊接。随着温度持续上升,焊膏变成液体,其中波形由上述边缘板形成。组件可以在船上牢固地粘合。

  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.样品波焊机。

由于电路板被放置在一个托盘上,准备通过波峰焊,时间和温度与波峰焊性能密切相关。就时间和温度而言,需要一台专业的波峰焊机,而PCB组装者的专业知识和经验往往很难获得,因为它们依赖于最新技术的应用和业务重点。

如果温度设置过低,焊剂将不能正确熔化,降低反应和溶解金属表面的氧化物和污垢的能力。此外,如果温度不够高,焊剂和金属也不会产生合金。还应考虑其他因素,如带载波速度、波接触时间等。

一般来说,即使使用相同的波峰焊设备,不同的装配商由于操作方法和操作机器的知识程度而提供不同的制造效率。

回流焊接

回流焊将首次使用锡膏暂时粘在电路板上的焊盘上的元件永久粘合,锡膏将通过热空气或其他热辐射传导熔化。回流焊是在一台称为回流焊炉的机器中实现的(图3)。正如其定义所示,在使用锡膏焊接之前,电气元件会临时连接到触点焊盘上。

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。该步骤在回流焊接期间提供了两个目的。首先,它允许组装板以始终如一地达到所需的温度,以完全符合热分析。其次,它负责驱逐焊膏中含有的挥发性溶剂。否则,焊接质量将受到损害。

  • 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。当实现峰值温度时,发生该阶段,使焊膏能够熔化并回流。温度控制在回流焊接过程中起着至关重要的作用。太低的温度停止焊膏充分回流;温度太高可能会导致表面安装技术(SMT)组件或板上的损坏。例如,球栅阵列(BGA)包装包含在回流焊接期间将熔化的多个焊球。如果焊接温度没有达到最佳水平,则这些球可以不均匀地熔化,并且BGA焊接可能因返工而受到影响。

  • 冷却。达到最高温度后,温度很快就会下降。冷却导致焊锡膏固化,将零件永久固定在板上的触点上。

图3。回流焊是在回流焊炉中进行的。

回流焊可用于SMT和通孔技术(THT)组装,但主要用于前者。当涉及到回流焊在THT组件上的应用时,通常依赖于pin-in-paste (PIP)。首先,锡膏填充板上的孔。然后,组件引脚插入孔,与一些锡膏出来的另一边的板。最后采用回流焊来完成焊接。

波峰焊与回流焊

波峰焊接和回流焊接之间的差异永远不会被忽略,因为许多用户不知道购买PCB组装服务时选择哪一个。在焊接方面的修改趋于导致整个组装制造过程的变化。这些变化包括制造效率,成本,市场时间,收益等。

图4示出了焊接工艺步骤之间的差异。波焊和回流焊之间的基本差异在于磁通喷涂 - 波焊件含有此步骤,而回流焊接则不存在。助焊剂能够焊接材料的二氧化氧化物消除和表面张力降低。磁通量仅在激活时工作,这需要严格遵守温度和时间控制。由于通量包含在回流焊接中的焊膏中,因此必须适当地布置和实现助焊剂含量。

图4。波峰焊与回流焊工艺步骤的区别。

焊接缺陷似乎是不可避免的。由于该过程每次不同,因此不可能确定哪种焊接技术产生更多的缺陷。尽管发生了焊接缺陷的必然性,但当组装器符合专业组装制造规则时,它们的频率可以减少,并且完全了解沿着生产线的所有设备的特性和性能。此外,工程人员应该有资格和定期培训,以便与现代技术的进步保持同步。

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。有关更多信息,请单击在这里


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本文首先出现在2018年2月份问题上金宝搏官网杂志。

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