波峰焊與回流焊

       波峰焊和回流焊這兩種焊接技術(shù)在功能上有很大不同焊接部件。例如，波峰焊結(jié)合使用波峰或波峰來(lái)焊接元件。另一方面，回流焊利用烘箱對(duì)焊料進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間加熱，以允許預(yù)先施加的焊膏中的焊料顆粒“回流”這一過(guò)程取決于整個(gè)電路板表面良好的熱量分布。

       如前所述，這兩種焊接技術(shù)有很大的不同。然而，兩者都提供了將元件焊接到印刷電路板上的能力。但是，根據(jù)您特定的焊接需求和設(shè)計(jì)限制，一種方法可能比另一種方法更全面地滿足您的設(shè)計(jì)需求。我們將更全面地討論這兩種方法，并概述兩者的優(yōu)勢(shì)，以便更好地了解哪種方法適合您的特定焊接需求。

什么是波峰焊？

       雖然波峰焊機(jī)有各種類型，但這些波峰焊機(jī)使用的基本原理和部件一般是相同的。此外，在此過(guò)程中使用的必要設(shè)備如下:

    · 焊劑噴霧器

    · 將印刷電路板移動(dòng)通過(guò)不同區(qū)域的傳送系統(tǒng)

    · 焊接過(guò)程中使用的一盤(pán)焊料

    · 產(chǎn)生焊料上涌或焊料波的泵

    關(guān)于在此過(guò)程中使用的焊料，它通常由金屬混合物組成。例如，標(biāo)準(zhǔn)含鉛焊料由以下化學(xué)成分組成:

    · 50%錫

    · 49.5%鉛

    · 0.5%銻(一種化學(xué)元素，符號(hào)Sb，原子序數(shù)51)

      注意:2006年7月1日有害物質(zhì)限制該指令首次禁止在所有當(dāng)前和未來(lái)制造的新電子產(chǎn)品中使用鉛基焊料。此外，從那時(shí)起，替代焊料由兩種無(wú)鉛變體組成。這些選擇無(wú)鉛的選項(xiàng)包括錫-銅-鎳合金、錫-銀-銅合金和常用的變體SN100C (99.25%錫、0.7%銅、0.05%鎳)。

波峰焊接工藝

       波峰焊工藝用于印刷電路板制造。貼片在通過(guò)焊接波之前，通過(guò)貼片機(jī)粘在印刷電路板的表面。總的來(lái)說(shuō)，這一工藝非常適合多氯聯(lián)苯的批量生產(chǎn)。它包括利用一個(gè)泵來(lái)產(chǎn)生一個(gè)焊料的高潮，印刷電路板通過(guò)。這盤(pán)涌出的熔化焊料看起來(lái)像一個(gè)駐波，因此得名。當(dāng)印刷電路板接觸這種波時(shí)，附著的元件被焊接到印刷電路板上。

曾幾何時(shí)，波峰焊被用于表面貼裝和通孔印刷電路板組件。然而，許多問(wèn)題，包括控制越來(lái)越小的元件上的緊密間距引線的焊料量，以及向BGA和其他封裝下連接的移動(dòng)，導(dǎo)致了所謂的選擇性波峰焊。這是使用波峰焊的區(qū)域，而不是整個(gè)電路板。

       最近，有系統(tǒng)地用表面貼裝變體替換通孔元件。此外，隨著設(shè)計(jì)師選擇表面貼裝元件而不是通孔，焊接技術(shù)的前景也在發(fā)生變化。這當(dāng)然意味著回流焊目前正在取代波峰焊技術(shù)的使用。大多數(shù)大規(guī)模電子應(yīng)用尤其如此。

       注意:波峰焊仍然是選擇的方法，無(wú)論何時(shí)使用SMDs都是不謹(jǐn)慎的，例如高引腳數(shù)連接器、大功率器件等通孔技術(shù)占主導(dǎo)地位。這是實(shí)際使用的方法焊接通孔元件安裝到為表面貼裝型元件設(shè)計(jì)的印刷電路板上。這包括高度特定應(yīng)用的通孔元件和多引線通孔元件。

什么是回流焊？

      在包含電鍍通孔(PTH)和表面貼裝技術(shù)(SMT)組件的印刷電路板上使用回流焊工藝可能是有益的。怎么做？首先，如果通孔回流可以通過(guò)特殊改進(jìn)的焊膏模板實(shí)現(xiàn)，該工藝可以取消波峰焊接步驟。此外，如果它允許刪除步驟，則可以節(jié)省時(shí)間正在…降低組裝成本。也可以使用帶有通孔元件的回流焊爐。然而，該過(guò)程包括在將通孔元件的引線插入焊膏之前用焊膏填充孔。

       回流焊技術(shù)的主要目標(biāo)是通過(guò)焊膏達(dá)到共晶溫度，從而使焊膏經(jīng)歷相變成為熔融狀態(tài)(液體)。此外，正是在這個(gè)特定的溫度范圍內(nèi)，熔融合金表現(xiàn)出粘附特性。此外，熔化的焊料合金表現(xiàn)得很像水，但同時(shí)具有粘附性和內(nèi)聚性。此外，有了足夠的焊劑，當(dāng)處于液態(tài)時(shí)，熔化的焊料合金表現(xiàn)出一種叫做潤(rùn)濕的特性。

      注意:術(shù)語(yǔ)“低共熔物”(如上所用)被定義為表示或與固定比例的物質(zhì)混合物有關(guān)，該混合物在單一溫度下熔化和凝固。這個(gè)單一溫度低于單個(gè)元素或它們的任何混合物的熔點(diǎn)。

回流焊爐的溫度曲線非常適合:

     · 印刷電路板中接地層的特定尺寸和厚度的特性

     · 印刷電路板組件

     · 組件的大小和數(shù)量

     · 這層數(shù)在印刷電路板內(nèi)

回流焊工藝

       回流焊是一種利用焊膏由焊劑和粉末焊料的粘性混合物組成，用于將微小的電子元件臨時(shí)連接到它們的接觸墊上。此外，一旦連接階段完成，該過(guò)程使整個(gè)組件經(jīng)受受控的加熱。在這個(gè)過(guò)程的結(jié)合點(diǎn)，熔化的焊膏回流，從而產(chǎn)生永久的焊點(diǎn)。此外，該過(guò)程通過(guò)以下方法之一完成必要的加熱:

      · 在紅外燈下通過(guò)組件

      · 將組件通過(guò)回流爐

      總的來(lái)說(shuō)，帶有擴(kuò)展工業(yè)對(duì)流爐的回流焊技術(shù)是將貼片焊接到印刷電路板上的理想工藝。此外，烘箱內(nèi)的不同部分具有由印刷電路板組件的熱要求控制的調(diào)節(jié)溫度。

特定印刷電路板的溫度曲線將允許焊料回流到相鄰表面上，而不會(huì)損壞或超過(guò)電氣元件的溫度公差。對(duì)于傳統(tǒng)的回流焊方法，通常有四個(gè)階段或區(qū)域，每個(gè)階段或區(qū)域都具有獨(dú)特的熱特性，如下所示:

      · 第一階段:預(yù)熱

      在這一階段，主要目標(biāo)是持續(xù)安全地將組件預(yù)熱到預(yù)回流或浸泡溫度。

      · 第二階段:熱浸泡

      該階段通常包括60至120秒的暴露時(shí)間，以激活焊劑并去除焊膏揮發(fā)物。

      · 第三階段:回流

       這是我們達(dá)到最大允許溫度的地方，這是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素。一般來(lái)說(shuō)，典型的峰值溫度在液相線以上20-40℃之間。

     · 階段4:冷卻

     在這個(gè)最后階段，我們逐漸冷卻處理過(guò)的印刷電路板，并固化焊點(diǎn)。適當(dāng)冷卻的效果防止部件上的熱沖擊或過(guò)度的金屬間化合物形成。

波峰焊與回流焊的設(shè)計(jì)

    如上所述，波峰焊和回流焊有明顯的區(qū)別。這些差異轉(zhuǎn)化為不同的設(shè)計(jì)考慮，如下所示。

波峰焊設(shè)計(jì)考慮

   · 間距和間隙

   遵循良好的DFM間距和間隙指南總是很重要的，但對(duì)于波峰焊來(lái)說(shuō)更是如此，因?yàn)楸仨氂凶銐虻拈g隙讓焊料在元件和其他表面器件之間流動(dòng)。

    · 阻焊壩

    另一個(gè)問(wèn)題是焊料會(huì)流過(guò)阻焊壩。在這種情況下，會(huì)出現(xiàn)焊料橋接或應(yīng)隔離的元件焊盤(pán)之間的連接。

    · 組件方向

    實(shí)現(xiàn)均勻流動(dòng)對(duì)波峰焊非常重要。通過(guò)定向組件來(lái)支持這將導(dǎo)致更高質(zhì)量的連接。

回流焊設(shè)計(jì)考慮

    · 材料熱特性

    對(duì)于回流，電路板會(huì)經(jīng)受更高的溫度和更長(zhǎng)的時(shí)間。這意味著板的熱特性；例如CTE和耗散是重要的考慮因素。

    · 組件和封裝尺寸對(duì)齊不當(dāng)

    如果元件引腳和封裝焊盤(pán)沒(méi)有正確對(duì)齊，可能會(huì)導(dǎo)致許多問(wèn)題；例如元件的一側(cè)未連接的墓碑，或者可能影響流入或流出元件引腳的電流量的不良焊點(diǎn)。

    · 紙板變形

    由于多氯聯(lián)苯長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，電路板可能會(huì)翹曲或破裂。因此，板材的材料和結(jié)構(gòu)必須能夠承受溫度循環(huán)。

    上述清單并非詳盡無(wú)遺；然而，無(wú)論采用何種焊接方法，大多數(shù)其他設(shè)計(jì)考慮都很重要。

    我們現(xiàn)在知道波峰焊更適合通孔元件，回流焊接是SMD的理想選擇。然而，利用任一種組件類型的任一種方法都有可能 獲得預(yù)期的結(jié)果。請(qǐng)記住，要實(shí)現(xiàn)前面提到的結(jié)果，還需要采取其他具體步驟。

    一般來(lái)說(shuō)，使用這些技術(shù)的考慮取決于組件類型、設(shè)計(jì)約束和需求。在節(jié)奏自動(dòng)化，我們可以幫助您確定最佳行動(dòng)方案，以確保您的PCBA發(fā)展進(jìn)程順利進(jìn)行。