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，回流焊利用烘箱對焊料進(jìn)行長(cháng)時(shí)間加熱，以允許預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，根據您特定的焊接需求和設計限制，一種方法可能比另一種方法更全面地滿(mǎn)足您的設計需求。我們將更全面地討論這兩種方法，并概述兩者的優(yōu)勢，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？

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

    · 焊劑噴霧器

    · 將印刷電路板移動(dòng)通過(guò)不同區域的傳送系統

    · 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，標準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Sb，原子序數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。當印刷電路板接觸這種波時(shí)，附著(zhù)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(xiàn)的焊料量，以及向BGA和其他封裝下連接的移動(dòng)，導致了所謂的選擇性波峰焊。這是使用波峰焊的區域，而不是整個(gè)電路板。

       最近，有系統地用表面貼裝變體替換通孔元件。此外，隨著(zhù)設計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。這當然意味著(zhù)回流焊目前正在取代波峰焊技術(shù)的使用。大多數大規模電子應用尤其如此。

       注意:波峰焊仍然是選擇的方法，無(wú)論何時(shí)使用SMDs都是不謹慎的，例如高引腳數連接器、大功率器件等通孔技術(shù)占主導地位。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計的印刷電路板上。這包括高度特定應用的通孔元件和多引線(xiàn)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，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(xiàn)插入焊膏之前用焊膏填充孔。

       回流焊技術(shù)的主要目標是通過(guò)焊膏達到共晶溫度，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，熔融合金表現出粘附特性。此外，熔化的焊料合金表現得很像水，但同時(shí)具有粘附性和內聚性。此外，有了足夠的焊劑，當處于液態(tài)時(shí)，熔化的焊料合金表現出一種叫做潤濕的特性。

      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(xiàn)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

     · 組件的大小和數量

     · 這層數在印刷電路板內

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)，帶有擴展工業(yè)對流爐的回流焊技術(shù)是將貼片焊接到印刷電路板上的理想工藝。此外，烘箱內的不同部分具有由印刷電路板組件的熱要求控制的調節溫度。

特定印刷電路板的溫度曲線(xiàn)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。對于傳統的回流焊方法，通常有四個(gè)階段或區域，每個(gè)階段或區域都具有獨特的熱特性，如下所示:

      · 第一階段:預熱

      在這一階段，主要目標是持續安全地將組件預熱到預回流或浸泡溫度。

      · 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(xiàn)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計

    如上所述，波峰焊和回流焊有明顯的區別。這些差異轉化為不同的設計考慮，如下所示。

波峰焊設計考慮

   · 間距和間隙

   遵循良好的DFM間距和間隙指南總是很重要的，但對于波峰焊來(lái)說(shuō)更是如此，因為必須有足夠的間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 )出現焊料橋接或應隔離的元件焊盤(pán)之間的連接。

    · 組件方向

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

回流焊設計考慮

    · 材料熱特性

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

    · 組件和封裝尺寸對齊不當

    如果元件引腳和封裝焊盤(pán)沒(méi)有正確對齊，可能會(huì )導致許多問(wèn)題；例如元件的一側未連接的墓碑，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(cháng)時(shí)間處于高溫下，電路板可能會(huì )翹曲或破裂。因此，板材的材料和結構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，大多數其他設計考慮都很重要。

    我們現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(lèi)型的任一種方法都有可能 獲得預期的結果。請記住，要實(shí)現前面提到的結果，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(lèi)型、設計約束和需求。在節奏自動(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。