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。

在对波峰焊和回流焊进行正式比较之前,有必要了解焊锡、焊接和钎焊三者之间的区别(图1)。简单地说,焊接是指将两种相似的金属熔合在一起的过程。钎焊是指在高温下通过加热和熔化钎料或合金将两块金属连接在一起的过程。钎焊实际上是一种低温钎焊,它的填充物叫钎料。

当涉及到PCB组装时,焊接是通过锡膏进行的。用含有铅、汞等有害物质的锡膏钎焊称为铅钎焊,用没有有害物质的锡膏钎焊称为无铅钎焊。应根据产品的具体要求选择铅或无铅焊接,组装pcb将被设计用于工作。

波峰焊接

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。波峰焊型材符合温度曲线。在波峰焊阶段,当温度达到峰值时,温度降低,称为冷却区。待冷却至室温后,即可成功组装。

图2.样品波焊机。

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。

回流焊接

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。

这个过程主要包括两个步骤。首先,通过锡膏模板将锡膏准确地放置在每个焊盘上。然后,通过拾取放置机将元件放置在垫片上。真正的回流焊要到这些准备工作完成后才会开始。

  • 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。与波峰焊类似,回流焊也取决于焊膏中所含的助焊剂。因此,温度必须达到可以激活助焊剂的水平,否则助焊剂在焊接过程中不能发挥其作用。

  • 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。波峰焊和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,回流焊最适合SMT组装,而波峰焊最适合THT或DIP组装。然而,电路板几乎从不包含纯SMDs(表面贴装设备)或通孔组件。对于混合装配,通常是先SMT,然后THT或DIP,因为回流焊所需的温度远高于波峰焊所需的温度。如果两个组件的顺序颠倒,固态锡膏可能会再次融化,焊好的组件出现缺陷,甚至从板上掉下来。

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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本文首先出现在2018年2月份问题上金宝搏官网杂志。

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