陶瓷PCB电路板中波峰焊和回流焊的选择

电子行业采用两种主要类型的自动焊接技术来组装陶瓷PCB电路板。这些是波峰焊和回流焊。两者之间有很大的区别，使用环境也有很大不同。在本文中，将简要解释这两种技术、它们的共同点和差异，以及行业决定使用它们的各种情况。

什么是焊接？

焊接是将电子元件固定到 陶瓷PCB或印刷电路板焊盘上的技术。焊料是一种在低温下熔化的合金，在熔融状态下，在元件引线和陶瓷PCB上的铜焊盘之间形成冶金结合。冷却后，它会硬化，在焊盘和元件引线之间形成机械刚性和导电的桥。其机械刚性使其能够将组件固定到位，而其导电性则允许组件在电路中按预期运行。

如何焊接？

焊接需要加热来熔化焊料并使其流动，并随后冷却以使焊料重新凝固。传统上，技术人员使用烙铁提供热量，并使用常规对流进行冷却。他们将电热烙铁的热头施加到焊盘和元件引线上，同时将焊料和助焊剂施加到热表面上。助焊剂在这里起到还原剂的作用，因为大多数金属在周围大气中的热量和氧气的存在下会在其表面生成不可焊接的氧化物层。

热量熔化焊料，焊料沿着热表面流动，形成冶金结合。当焊料冷却时，它会固化并将元件牢固地粘合到铜焊盘上。

然而，上述过程需要单独加热每个接头以进行焊接。这个过程缓慢而费力。此外，焊点的形成取决于操作者的技能，并且焊点之间的质量可能存在差异。为了实现大批量生产，并获得高质量且一致的焊点，电子行业依赖于自动化焊接工艺，其中有两种主要类型。

波峰焊

波峰焊接是一种批量焊接工艺，可以在很短的时间内焊接大量电路板。传送带将每个组装好的电路板运送到装有熔化焊料的盘或桶上。盘或盆中的泵驱动熔化的焊料通过喷嘴，从而产生焊料波。当焊料波峰经过上方并部分附着到电路板和元件引线时，波峰焊会接触到电路板的底部和元件引线。

当电路板经过时，它会自然冷却，或者可能会通过吹气来强制冷却。冷却后，熔化的焊料变硬并将元件固定到位。

波峰焊接过程在一个长室中进行，通常称为波峰焊炉，它有几个区域，每个区域的温度各不相同。传送带将 PCB 送入温度最低的烘箱一端。当 PCB 通过烘箱到达后续区域时，温度逐渐升高。在最后一个区域，电路板到达焊料槽，在这里它们面临最高温度，适合实际的焊接过程。一旦电路板越过这一点，温度就会迅速降至环境温度。

波峰焊接工艺容易受到特定区域适当温度的影响。如果无法控制这些区域所需的温度，电路板可能会受到很大的机械应力，从而导致迹线出现裂纹和电气连续性丧失。预热区温度不足可能会导致小型和大型元件加热不均匀，从而影响焊接质量。错误的焊接温度会导致润湿不均匀和焊料厚度不合适，这可能会导致电路板产生应力。

回流焊

这是另一种批量焊接工艺，也适合在短时间内焊接大量电路板。然而，该工艺仅适用于 SMT 或表面贴装技术组件。这些元件非常小，并且大多数没有引线。在 PCB 上安装 SMT 元件的过程也有所不同。

回流焊不需要使用一桶熔化焊料，而是需要在安装 SMT 元件之前在 PCB 焊盘上涂抹焊膏。将 SMT 元件组装在薄薄的焊膏层上，然后进行回流焊。

回流焊炉还具有多个区域，传送带通过这些区域传送带有焊膏上的 SMT 元件的 PCB。当电路板穿过这些区域时，温度逐渐升高，直到焊接区域达到焊膏的熔点。

在此区域中，焊膏熔化并将元件粘合到 PCB 焊盘上。下一个区域允许冷却，熔化的焊料在此固化并固定元件。与波峰焊工艺一样，回流焊炉每个区域的温度对于每个接头的焊接质量至关重要。操作员必须为进行回流焊接的每种板类型创建温度曲线。

波峰焊和回流焊工艺的比较

波峰焊和回流焊工艺都将元件机械固定到电路板上，同时提供导电介质，使它们能够正常工作。然而，回流焊工艺只能焊接 SMT 元件，而波峰焊工艺则适用于 SMT 和 THT 元件，但有一些限制。

由于波峰焊时实际焊接是在电路板底部进行的，因此所有要焊接的 SMT 元件必须安装在电路板的底部。为了防止它们脱落，在进入波峰焊炉之前需要将它们粘上。波峰焊接工艺无法焊接安装在电路板上侧的 SMT 元件。

波峰焊非常适合焊接 THT 或通孔技术元件。与 SMT 类型相比，这些元件中的大多数都相当大，并且引线很长。板上必须钻有孔以容纳穿过的元件引线。电路板组装完成后，THT 组件的主体通常保留在电路板的顶部，而它们的引线穿过并位于底部。

当这些电路板经过波峰焊炉中的焊料槽时，熔化的焊料附着在引线上并将其固定在焊盘上。如果电路板是多层的，则每个孔都被电镀。

波峰焊的优点

波峰焊是一种经济的工艺，适用于使用 THT 元件的电路板。当电路板上的每个孔都被镀通时，由于毛细作用，它会吸入熔化的焊料，从而提供足够数量的焊料来固定元件。这为 THT 组件提供了非常坚固的机械锚固。

波峰焊的缺点

1.每组电路板所需的焊料量相当高。热熔化的焊料会形成焊渣，操作员必须定期清除这些焊渣。（最近，更新的喷嘴设计可以解决这个问题）

2.接触元件引线的熔化焊料返回到槽中。这会导致整个槽被引线中的金属污染。对浴缸中的焊料进行净化是一项重要的工作。

3.波峰焊接过程完成后，电路板必须经过修整过程，以修剪 THT 元件的多余引线。

4.波峰焊不适用于安装在电路板顶部的 SMT 元件。

回流焊的优点

回流焊炉只需要红外线加热器即可操作。不需要焊料槽，因为电路板和组件带有自己的焊料。与波峰焊相比，这种布置使得工艺在技术上更简单、更容易。

由于每个SMT元件接点都带有自己的焊膏，因此焊接质量高，很少有溢出造成桥接。这使得设计人员能够在带有 SMT 元件的电路板上实现非常高的元件密度。

回流焊的缺点

1.回流焊不能焊接 THT 元件。因此，对于包含 THT 和SMT 组件混合的电路板，需要一个两步过程 - 一个用于焊接所有 SMT 组件，另一个用于 THT 组件。

2.回流焊接需要额外的步骤来将焊膏沉积在板上。这需要高精度的模板，操作员可以通过该模板沉积焊膏。

3.SMT 元件太小，无法手动处理。因此，需要一台自动拾放机来从载体上拾取它们并将它们放置在电路板上的适当位置。

结论

PCB 是各种工业和商业应用所必需的。有许多因素使该板适合个人用途。焊接方法是这些要素中最关键的方法之一。凭借在设计、制造和组装陶瓷电路板方面的丰富经验，展至科技为焊接过程提供了非常简洁和通用的解释。

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【文章来源】：展至科技

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