什么是焊接？

焊接是將金屬部件與熔化的焊料放在一起的過(guò)程，焊料是一種熔點(diǎn)低于其他金屬的金屬。它是電子工業(yè)必不可少的工藝，也是電氣元件連接的主要方式。焊接用于印刷電路板(PCB) 的構(gòu)造，以及珠寶、管道和管道的制造。焊接時(shí)，烙鐵或焊槍在低于 840 華氏度的溫度下使用焊料。焊料通常表現(xiàn)為細(xì)線或細(xì)管。管內(nèi)存在一種類似助焊劑的酸性混合物以阻止氧化。

盡管焊料種類繁多，但通常是鉛或錫、黃銅或銀的合金，熔點(diǎn)較低。這種金屬被烙鐵熔化，然后像膠水一樣用于將組件粘合在一起。焊料金屬將重新硬化成單一的實(shí)體形式，并在冷卻時(shí)將兩部分連接起來(lái)。由于環(huán)境和安全問(wèn)題，目前有多種無(wú)鉛焊料可供選擇，以努力減少鉛的使用。這些替代品通常由黃銅、銅、錫或銀組成。無(wú)鉛焊料可能不如傳統(tǒng)焊料有效，但熔點(diǎn)更高。

什么是PCB焊接？

焊接電路板也稱為PCB 焊接。對(duì)于想要處理電子和電路的每個(gè)人來(lái)說(shuō)，最基本的技能之一就是這種焊接。焊接工藝最基本的定義是，它是一種將兩個(gè)小元件連接在PCB表面的技術(shù)，PCB是Printed Circuit Board的縮寫。有許多不同的方法可以完成焊接過(guò)程。將兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的電子元件連接到電路板上，換句話說(shuō)，焊接是一種技術(shù)。

焊接動(dòng)作本身非常簡(jiǎn)單。一個(gè)烙鐵、一些焊料和您要連接在一起的材料就是執(zhí)行最簡(jiǎn)單的焊接任務(wù)所需的全部。烙鐵是一種熔化焊料的工具，用于將兩個(gè)零件連接在一起。它像一支筆，會(huì)變得很熱。

盡管焊料種類繁多，但通常是鉛或錫、黃銅或銀的合金，熔點(diǎn)較低。這種金屬被烙鐵熔化，然后像膠水一樣用于將組件粘合在一起。當(dāng)焊料金屬冷卻時(shí)，它會(huì)重新硬化成一個(gè)連接兩個(gè)部分的大形狀。

PCB焊接材料

選擇正確種類的焊料對(duì)于新手設(shè)計(jì)師或裝配工來(lái)說(shuō)似乎是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因?yàn)槭袌?chǎng)上有太多不同的品種。通過(guò)使熔化的軟合金焊料產(chǎn)生一種在冷卻時(shí)熔化的共晶，焊料用于在金屬觸點(diǎn)之間建立電連接。固化后焊接的 PCB 的機(jī)械強(qiáng)度、所需的熔化溫度以及焊接過(guò)程中釋放的任何煙霧都將取決于用于構(gòu)建它的金屬組合。通過(guò)查看核心材料、金屬成分和助焊劑種類，我們可以區(qū)分各種 PCB 焊接材料。鉛基填充金屬，例如鉛貼片, 最初用于修補(bǔ)，但根據(jù)法規(guī)，含鉛填充金屬正逐漸被無(wú)鉛緊固件取代。這些可能由以下金屬組成：

• 黃銅

• 銀或鉍

焊接類型

• 無(wú)鉛焊料

• 鉛基焊料

• 藥芯焊料

• 銀合金焊料

PCB焊接的類型

• 波峰焊

• 回流焊

• 選擇性焊接

什么是波峰焊？

使用稱為波峰焊的大規(guī)模焊接技術(shù)將電子元件連接到印刷電路板 (PCB) 。這個(gè)名字來(lái)源于通過(guò)施加熱焊料波將金屬元件連接到 PCB 的方法。將元件插入或放置在 PCB 上，然后通過(guò)泵送波峰或級(jí)聯(lián)焊料。該技術(shù)使用一個(gè)容器來(lái)容納一定量的熔融焊料。當(dāng)焊料潤(rùn)濕電路板的裸露金屬部分（未被阻焊層覆蓋的部分，阻焊層是一種防止焊料橋接連接的保護(hù)層）時(shí)，就會(huì)形成可靠的機(jī)械和電氣連接。該過(guò)程比手動(dòng)焊接組件要快得多，并且可以創(chuàng)造出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。

表面貼裝和通孔印刷電路組件都使用波峰焊。在后一種情況下，在經(jīng)受熔融焊料波之前，元件首先通過(guò)貼裝設(shè)備貼附到印刷電路板表面。

波峰焊進(jìn)展

必須正確地生產(chǎn)和設(shè)計(jì)電子印刷電路板，以便使用波峰焊設(shè)備對(duì)其進(jìn)行正確處理。它包含波峰焊進(jìn)展的兩個(gè)步驟。

第一步阻焊層：第一個(gè)現(xiàn)在被認(rèn)為是電路板設(shè)計(jì)的最佳實(shí)踐。PCB 設(shè)計(jì)結(jié)合了阻焊劑或阻焊層，它為電路板提供了一層類似“清漆”的材料，并防止焊料粘附在其上。只留下焊接所需的部分。這種阻焊劑的顏色最常見的是綠色。

第二步焊盤間距：第二個(gè)主要預(yù)防措施是確保需要焊接的焊盤之間有足夠的空間。如果兩個(gè)焊盤靠得太近，焊料可能會(huì)橋接它們，從而導(dǎo)致短路。

波峰焊的間距要求取決于電路板相對(duì)于焊料流動(dòng)的方向，因?yàn)楹覆ㄊ窃陔娐钒褰?jīng)過(guò)時(shí)從儲(chǔ)槽中流出的焊料產(chǎn)生的。垂直于焊料流相互分離的焊盤應(yīng)比垂直于焊料流動(dòng)的焊盤具有更寬的分離。這是因?yàn)樵诤噶狭鲃?dòng)的方向上更容易形成焊橋。

波峰焊的優(yōu)點(diǎn)

• 在回流焊期間不需要膠水來(lái)固定組件。

• 不需要焊接的電路板區(qū)域不必屏蔽掉。

• 進(jìn)行選擇性焊接的焊接機(jī)通常操作起來(lái)更便宜。

• 每個(gè)參數(shù)都是可變的，可以更精細(xì)地控制。

• 允許將波峰焊應(yīng)用于帶有 SMD 和過(guò)孔的電路板。

• 適用于 PTH 組裝

• 比手工焊接更省時(shí)

• 更實(shí)惠

• 不易發(fā)生 PCB 翹曲

• 提供強(qiáng)大的焊點(diǎn)質(zhì)量

波峰焊的缺點(diǎn)

• 焊錫消耗量高

• 高通量消耗

• 高功耗

• 高氮消耗

• 波峰焊后返工增加

• 屏蔽 PCB 組件上的敏感區(qū)域

• 清潔波峰焊孔托盤或掩模

• 焊接組件的清潔

什么是回流焊？

盡管回流焊與波峰焊略有不同，但它仍然是將表面貼裝元件連接到電路板的最常用方法。對(duì)于通孔元件的焊接，波峰焊被更頻繁地使用?；亓骱缚捎糜诖四康?，但很少這樣做，因?yàn)椴ǚ搴父鼘?shí)惠。

回流焊是通過(guò)從粉末焊料和助焊劑中創(chuàng)建焊膏來(lái)將組件連接到接觸焊盤的過(guò)程。然后焊料熔化，通過(guò)在回流爐或紅外燈下加熱整個(gè)組件來(lái)連接結(jié)。如有必要，您可以使用熱風(fēng)筆焊接每個(gè)單獨(dú)的鏈接。

回流焊進(jìn)度

有許多單獨(dú)的步驟構(gòu)成了回流過(guò)程本身。這些都是必要的，以確保電路板被加熱到適合回流焊接的適當(dāng)程度，而不會(huì)引起任何過(guò)多的熱沖擊。當(dāng)回流隧道或回流室的溫度得到適當(dāng)?shù)呐渲脮r(shí)，就會(huì)產(chǎn)生最高質(zhì)量的焊點(diǎn)。這些是通常采用的四個(gè)步驟：

預(yù)熱：電路板必須逐漸預(yù)熱到必要的溫度。如果速率太高，電路板或組件可能會(huì)因熱應(yīng)力而受損。

熱浸泡：電路板在達(dá)到一定溫度后進(jìn)入通常所說(shuō)的熱浸泡區(qū)域。出于兩個(gè)原因，這種情況下的卡保持在一定溫度。一是確保任何由于陰影效應(yīng)而沒(méi)有足夠加熱的空間都達(dá)到必要的溫度。另一種是消除焊膏中的溶劑或揮發(fā)物，活化助焊劑。

回流：焊接過(guò)程的回流區(qū)是達(dá)到最高溫度的地方。焊料在這里熔化并形成必要的焊點(diǎn)。真正的回流過(guò)程涉及助焊劑降低金屬與金屬接觸處的表面張力以實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，從而使單個(gè)焊粉球熔化。

冷卻：回流后，電路板需要冷卻，但需要在不對(duì)元件施加壓力的情況下進(jìn)行。通過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s可以防止過(guò)度的金屬間化合物發(fā)展和對(duì)部件的熱沖擊。冷卻區(qū)的溫度通常在 30 到 100°C（86 到 212°F）之間。該區(qū)域的溫度導(dǎo)致相對(duì)較快的冷卻速率，選擇該冷卻速率是為了使焊料具有細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)，以便在結(jié)構(gòu)上盡可能牢固地結(jié)合。

回流焊的優(yōu)點(diǎn)

深受眾多廠商信賴

最適合 SMT 組裝

在單個(gè)過(guò)程中對(duì)多種 SMT 封裝類型有效

易于監(jiān)視和控制

在處理 PCB 的特定部分時(shí)，這是一種浪費(fèi)較少的方法

回流焊的缺點(diǎn)

對(duì)于那些尋求增強(qiáng)對(duì)流回流焊工藝某些方面的人來(lái)說(shuō)，氮?dú)獾氖褂每赡苁顷P(guān)鍵。但是使用氮?dú)饪赡芎馨嘿F。

在創(chuàng)建回流焊曲線時(shí)，必須考慮 PCB 組件的溫度閾值和焊膏的獨(dú)特要求。必須獲得準(zhǔn)確的分析才能有效。

什么是選擇性焊接？

對(duì)于 THT 和混合技術(shù)焊接應(yīng)用，選擇性焊接（通常稱為微型波峰焊）可提供經(jīng)濟(jì)、一致的結(jié)果?？蓡为?dú)編程和監(jiān)控的焊點(diǎn)用于調(diào)節(jié)助焊劑數(shù)量和焊接時(shí)間。此外，這是唯一可以重復(fù)將 THT 元件焊接到雙面 PCB 組件上的技術(shù)。

選擇性焊接進(jìn)展

第 1 步：助焊劑或液體助焊劑的應(yīng)用。

第 2 步：預(yù)熱 PCB 組件。

第 3 步：使用特定位置的焊嘴進(jìn)行焊接。

選擇性焊接的優(yōu)點(diǎn)

• 安全快速的流程優(yōu)化

• 可靠的焊點(diǎn)創(chuàng)建，不會(huì)使組件過(guò)熱

• 保證過(guò)程的可重復(fù)性

• 消除昂貴的波峰焊托盤

• 能夠以緊密間距焊接高大部件

• 能夠焊接密集集中的 THT 引腳

選擇性焊接的缺點(diǎn)

• 由于每塊電路板都必須有一個(gè)定制的程序，該技術(shù)非常耗時(shí)并且不太適合大規(guī)模生產(chǎn)。

• 由于有多個(gè)參數(shù)，可能會(huì)出現(xiàn)處理問(wèn)題。

波峰焊 VS 回流焊

您如何決定何時(shí)采用哪種焊接技術(shù)？焊盤形狀、你有多少時(shí)間、元件方向、印刷電路板的類型和其他變量都可以發(fā)揮作用。波峰焊在幾個(gè)方面都比較困難。需要仔細(xì)觀察電路板溫度和電路板在波峰焊中的時(shí)間長(zhǎng)度等因素。如果沒(méi)有創(chuàng)造適當(dāng)?shù)牟ǚ搴腑h(huán)境，電路板缺陷就更有可能發(fā)生。

當(dāng)您使用回流焊接制作印刷電路板時(shí)，您幾乎不必?fù)?dān)心保護(hù)環(huán)境。盡管如此，波峰焊通常比回流焊更方便、更便宜。它通常是焊接電路板的唯一可行方法?；亓骱附?jīng)常用于不需要可用于快速、低成本大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)的小型制造項(xiàng)目。

請(qǐng)記住，在某些情況下，您可以同時(shí)使用回流焊和波峰焊。在對(duì)一側(cè)進(jìn)行回流焊后，可以對(duì)元件進(jìn)行波峰焊。此外，您始終可以手動(dòng)焊接或手工焊接 PCB 組件，但如果您可以使用其中一種焊接機(jī)械技術(shù)，這很少是合適的策略?；亓骱高€是有明顯優(yōu)勢(shì)的，手工焊只是它的替代品。

選擇性焊接 VS 波峰焊

對(duì)于帶有通孔和更大表面貼裝元件的印刷電路板，波峰焊是最好的技術(shù)。另一方面，選擇性焊接對(duì)于人口密集的電路板是有利的，因?yàn)樗梢钥紤]很多因素。但是，由于需要為每塊電路板開發(fā)專門的程序，不適合大批量生產(chǎn)。

回流焊 VS 選擇性焊接

在生產(chǎn)電路板時(shí)，通孔元件需要使用選擇性焊錫機(jī)?；亓骱钢贿m用于 SMT 元件，因?yàn)樗缓附与娐钒宓捻斆?。但是，通孔元件的所有?cè)面都需要焊接。

由于高生產(chǎn)能力和易于回流爐焊接，越來(lái)越少的企業(yè)使用選擇性焊接進(jìn)行組件組裝。有太多的好處不容忽視?；亓骱笭t已取代手工焊接成為業(yè)內(nèi) PCB 組裝的主要方法，而選擇性焊接以前更為普遍。在給定的時(shí)間內(nèi)，回流焊爐可以生產(chǎn)更多的產(chǎn)品。

組裝過(guò)程也變得更簡(jiǎn)單。將元件放置在電路板上后，將焊球（通常是焊料和助焊劑的混合物）沉積在接頭位置。當(dāng)電路板通過(guò)烘箱時(shí)，焊料開始塑性流動(dòng)并形成焊點(diǎn)。電路板離開烘箱后可以用于其所屬的產(chǎn)品，也可以在最終用戶之前運(yùn)送給使用它的人。使用選擇性焊接機(jī)組裝組件需要更長(zhǎng)的時(shí)間。他們通常要花更多的錢。此外，組裝許多 PCB 設(shè)計(jì)不需要復(fù)雜的焊接。出于這個(gè)原因，元件制造商經(jīng)常使用回流而不是選擇性焊接。

結(jié)論

波峰焊在各個(gè)方面都更具挑戰(zhàn)性，需要仔細(xì)檢查電路板溫度和電路板在波峰焊中停留的時(shí)間等因素，而當(dāng)您使用回流焊來(lái)制作您的印刷品時(shí)，環(huán)境保護(hù)將不是主要問(wèn)題電路板。此外，波峰焊通常比回流焊更方便、更便宜。所以如果要兼顧成本和環(huán)境，波峰焊一定是最好的選擇。

波峰焊是具有通孔和較大表面貼裝元件的印刷電路板的最佳方法。然而，由于選擇性焊接允許評(píng)估眾多變量，因此有利于密集封裝的電路板。但是，選擇性焊接不適合大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)樗枰獮槊繅K電路板創(chuàng)建獨(dú)特的軟件。

由于回流爐焊接的產(chǎn)能大且簡(jiǎn)單，很少有公司采用選擇性焊接進(jìn)行元件組裝。使用選擇性焊接機(jī)時(shí)，組件組裝需要更長(zhǎng)的時(shí)間。他們通常有更高的價(jià)格。此外，許多 PCB 設(shè)計(jì)的組裝不需要復(fù)雜的焊接。出于這個(gè)確切的原因，組件制造商通常使用回流焊而不是選擇性焊接。

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