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回流焊與波峰焊:焊接雙雄的差異解析

2024-11-25
9次

一、回流焊與波峰焊概述

(一)回流焊

回流焊是通過加熱融化預(yù)先涂布在焊盤上的焊錫膏,實(shí)現(xiàn)電子元器件和 PCB 上的焊盤電氣互連,最終將元器件焊接在 PCB 板上。一般分為預(yù)熱區(qū)、加熱區(qū)和冷卻區(qū)。適用于貼片電子元器件。
回流焊的工作原理是將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板,讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。而機(jī)器內(nèi)部的氣體在循環(huán)流動(dòng)所以得名 “回流焊”。
回流焊加工的是外表貼裝的板材,其加工流程較為復(fù)雜,可分為單面貼裝和雙面貼裝兩種技術(shù)。


  • 單面貼裝:預(yù)涂錫膏→貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝)→回流焊→檢查及電測試。


  • 雙面貼裝:A 面預(yù)涂錫膏→貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝)→回流焊→B 面預(yù)涂錫膏→貼片(分為手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝)→回流焊→檢查及電測試。

(二)波峰焊

波峰焊使用泵機(jī)將熔化的焊料噴流成焊料波峰,將電子元器件的引腳通過焊料波峰實(shí)現(xiàn)電氣互連。分為噴霧、預(yù)熱、錫爐、冷卻四部分。適用于手插板和點(diǎn)膠板。
波峰焊是比較常見的電子設(shè)備,其主要目的是為了讓插件板的焊接表面與高溫狀態(tài)下的液態(tài)錫直接接觸,從而完成焊接。運(yùn)輸?shù)綑C(jī)器內(nèi)部的板材噴涂上助焊劑,進(jìn)行預(yù)熱加溫,使焊料與 PCB 板材的焊接面接觸。在機(jī)器內(nèi)部,高溫液態(tài)錫由于特殊裝置始終保持一種斜面狀態(tài),且呈現(xiàn)出一道道類似波浪的狀態(tài),由此得名 “波峰焊”。
波峰焊的工藝流程如下:


  1. 涂布助焊劑:pcb 板傳輸進(jìn)波峰焊機(jī),途徑檢測器,噴頭沿著治具的起始位置勻速噴涂,使 PCB 板的焊盤,電路過孔及元器件引腳表面都涂布上一層助焊劑。


  2. PCB 板預(yù)熱:電路板繼續(xù)傳送,紅外線熱管或熱板進(jìn)行加熱,pcb 板加熱到潤濕溫度激活助焊劑,同時(shí)在預(yù)熱階段濕度控制在 70~110℃之間。


  3. 波峰焊接:隨著焊機(jī)內(nèi)溫度不斷升高,焊膏逐漸被加熱成為液態(tài)狀,機(jī)器內(nèi)部特殊裝置使液態(tài)錫形成波浪狀,其邊緣板在其上方經(jīng)過,元器件需要焊接的地方與液態(tài)錫接觸,從而可以牢固的粘貼在板上。


  4. 線路板風(fēng)冷:隨著波峰焊機(jī)內(nèi)部溫度達(dá)到峰值,經(jīng)過制冷系統(tǒng)使 PCB 溫度急劇下降冷卻。

二、回流焊與波峰焊的區(qū)別

(一)焊接狀態(tài)不同


  1. 波峰焊是熔融的焊錫形成焊料波峰對元件進(jìn)行焊接。在波峰焊設(shè)備中,熔融的軟釬焊料(通常為鉛錫合金)經(jīng)電動(dòng)泵或電磁泵噴流成特定形狀的焊料波峰,或者通過向焊料池內(nèi)注入氮?dú)鈦硇纬刹ǚ?。?dāng)帶有元器件的印刷電路板經(jīng)過這些波峰時(shí),元器件的焊端或引腳就會(huì)被焊料波峰覆蓋并完成焊接過程。


  2. 回流焊是高溫?zé)犸L(fēng)形成回流熔化焊錫對元件進(jìn)行焊接。回流焊是通過將空氣或氮?dú)饧訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蛞呀?jīng)貼好元件的線路板,讓元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié)。而機(jī)器內(nèi)部的氣體在循環(huán)流動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)焊接。

(二)工藝不同


  1. 波峰焊要先噴助焊劑,再經(jīng)過預(yù)熱、焊接、冷卻區(qū)。當(dāng) PCB 板傳輸進(jìn)波峰焊機(jī)后,噴頭會(huì)沿著治具的起始位置勻速噴涂助焊劑,使 PCB 板的焊盤、電路過孔及元器件引腳表面都涂布上一層助焊劑。接著,電路板繼續(xù)傳送,通過紅外線熱管或熱板進(jìn)行加熱,將 pcb 板加熱到潤濕溫度激活助焊劑,同時(shí)在預(yù)熱階段濕度控制在 70~110℃之間。隨著焊機(jī)內(nèi)溫度不斷升高,焊膏逐漸被加熱成為液態(tài)狀,機(jī)器內(nèi)部特殊裝置使液態(tài)錫形成波浪狀,其邊緣板在其上方經(jīng)過,元器件需要焊接的地方與液態(tài)錫接觸,從而可以牢固的粘貼在板上。最后,隨著波峰焊機(jī)內(nèi)部溫度達(dá)到峰值,經(jīng)過制冷系統(tǒng)使 PCB 溫度急劇下降冷卻。


  2. 回流焊經(jīng)過預(yù)熱區(qū)、回流區(qū)、冷卻區(qū)?;亓骱讣庸さ氖峭獗碣N裝的板材,在工作前,PCB 板材上已經(jīng)存在焊料,只需經(jīng)過預(yù)熱區(qū)將整塊元件組板的溫度爬升至目標(biāo)的浸熱溫度,主要是為使元件組板能夠安全并逐步的達(dá)到浸熱的工作溫度,也能夠使焊膏中的揮發(fā)性溶劑汽化和揮發(fā)離去。然后進(jìn)入浸熱區(qū),通常為 60 至 120 秒的受熱,用于去除焊膏中的揮發(fā)性物質(zhì)和激活助焊劑,助焊劑會(huì)開始在元件導(dǎo)線和焊墊上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。接著進(jìn)入回焊區(qū),這是整個(gè)過程中達(dá)到溫度更高的階段,最重要的即是峰值溫度,也就是整個(gè)過程中所允許之更大溫度。常見的峰值溫度為高于焊料液化溫度的 20 至 40℃以上。最后進(jìn)入冷卻區(qū),處理過后的元件組板逐漸冷卻而與焊接點(diǎn)固化。適當(dāng)?shù)睦鋮s能夠抑制金屬互化物的生成或避免元件遭受熱沖擊。

(三)適用范圍不同


  1. 回流焊適用于貼片電子元器件?;亓骱覆捎脽犸L(fēng)或紅外輻射加熱方式,使預(yù)先放置在 PCB 板上的元器件引腳上的焊膏受熱熔化,冷卻后凝固,從而將元器件與 PCB 板牢固連接。整個(gè)過程類似于金屬的熱熔再凝固,無需直接接觸焊接液,特別適用于表面貼裝元件(SMD)的焊接,如芯片、電阻、電容等,因其無需穿孔安裝,可實(shí)現(xiàn)高密度組裝,提高產(chǎn)品集成度。


  2. 波峰焊適用于插腳電子元器件。波峰焊通過熔融的焊錫形成波浪狀,PCB 板載著插裝的元器件以一定角度通過波峰,焊錫接觸并覆蓋引腳,冷卻后形成焊接點(diǎn)。這種方式要求元器件引腳需穿過 PCB 板孔洞進(jìn)行焊接,更適合于穿孔插裝元件(THT)的焊接,如大型集成電路、連接器、變壓器等,通過引腳穿過 PCB 板實(shí)現(xiàn)穩(wěn)固連接。

三、回流焊與波峰焊工藝流程

(一)回流焊工藝流程


  1. 單面貼裝:預(yù)涂錫膏后,可選擇手工貼裝或機(jī)器自動(dòng)貼裝將電子元器件貼裝在 PCB 板上,接著進(jìn)入回流焊環(huán)節(jié)。在回流焊過程中,空氣或氮?dú)獗患訜岬阶銐蚋叩臏囟群蟠迪蚓€路板,使元件兩側(cè)的焊料融化后與主板粘結(jié),實(shí)現(xiàn)電子元器件和 PCB 上的焊盤電氣互連。最后進(jìn)行檢查及電測試,確保焊接質(zhì)量和電子元器件的性能。


  2. 雙面貼裝:首先在 A 面預(yù)涂錫膏,通過手工貼裝和機(jī)器自動(dòng)貼裝完成電子元器件的貼裝后進(jìn)行回流焊。然后在 B 面重復(fù)預(yù)涂錫膏、貼裝和回流焊的步驟。最后進(jìn)行檢查及電測試,以保證雙面貼裝的質(zhì)量和可靠性。

(二)波峰焊工藝流程

首先將元件插入相應(yīng)元件孔中,然后預(yù)涂助焊劑,助焊劑可以去除被焊金屬表面的氧化物,促使熱從熱源向焊接區(qū)傳遞,并降低融熔焊料表面張力,增強(qiáng)潤濕性。接著進(jìn)行預(yù)烘,使 PCB 板的溫度逐漸升高,激活助焊劑并去除可能吸收的潮氣或稀釋助焊劑的載體溶劑。之后進(jìn)入波峰焊環(huán)節(jié),當(dāng) PCB 板通過焊料波峰時(shí),元件的引腳被焊料覆蓋,實(shí)現(xiàn)電氣互連。最后切除多余插件腳并進(jìn)行檢查,確保焊接質(zhì)量符合要求。


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