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波峰焊和回流焊的pcba设计考虑

发布时间:2020-09-16 浏览:次 责任编辑:晋力达

波峰焊与回流焊

       波峰焊回流焊这两种焊接技术在功能上有很大不同焊接部件。例如,波峰焊结合使用波峰或波峰来焊接元件。另一方面,回流焊利用烘箱对焊料进行长时间加热,以允许预先施加的焊膏中的焊料颗粒“回流”这一过程取决于整个电路板表面良好的热量分布。

       如前所述,这两种焊接技术有很大的不同。然而,两者都提供了将元件焊接到印刷电路板上的能力。但是,根据您特定的焊接需求和设计限制,一种方法可能比另一种方法更全面地满足您的设计需求。我们将更全面地讨论这两种方法,并概述两者的优势,以便更好地了解哪种方法适合您的特定焊接需求。

什么是波峰焊?

       虽然波峰焊机有各种类型,但这些波峰焊机使用的基本原理和部件一般是相同的。此外,在此过程中使用的必要设备如下:

    · 焊剂喷雾器

    · 将印刷电路板移动通过不同区域的传送系统

    · 焊接过程中使用的一盘焊料

    · 产生焊料上涌或焊料波的泵

    关于在此过程中使用的焊料,它通常由金属混合物组成。例如,标准含铅焊料由以下化学成分组成:

    · 50%锡

    · 49.5%铅

    · 0.5%锑(一种化学元素,符号Sb,原子序数51)

      注意:2006年7月1日有害物质限制该指令首次禁止在所有当前和未来制造的新电子产品中使用铅基焊料。此外,从那时起,替代焊料由两种无铅变体组成。这些选择无铅的选项包括锡-铜-镍合金、锡-银-铜合金和常用的变体SN100C (99.25%锡、0.7%铜、0.05%镍)。


波峰焊接工艺

       波峰焊工艺用于印刷电路板制造。贴片在通过焊接波之前,通过贴片机粘在印刷电路板的表面。总的来说,这一工艺非常适合多氯联苯的批量生产。它包括利用一个泵来产生一个焊料的高潮,印刷电路板通过。这盘涌出的熔化焊料看起来像一个驻波,因此得名。当印刷电路板接触这种波时,附着的元件被焊接到印刷电路板上。

曾几何时,波峰焊被用于表面贴装和通孔印刷电路板组件。然而,许多问题,包括控制越来越小的元件上的紧密间距引线的焊料量,以及向BGA和其他封装下连接的移动,导致了所谓的选择性波峰焊。这是使用波峰焊的区域,而不是整个电路板。

       最近,有系统地用表面贴装变体替换通孔元件。此外,随着设计师选择表面贴装元件而不是通孔,焊接技术的前景也在发生变化。这当然意味着回流焊目前正在取代波峰焊技术的使用。大多数大规模电子应用尤其如此。

       注意:波峰焊仍然是选择的方法,无论何时使用SMDs都是不谨慎的,例如高引脚数连接器、大功率器件等通孔技术占主导地位。这是实际使用的方法焊接通孔元件安装到为表面贴装型元件设计的印刷电路板上。这包括高度特定应用的通孔元件和多引线通孔元件。


什么是回流焊?

      在包含电镀通孔(PTH)和表面贴装技术(SMT)组件的印刷电路板上使用回流焊工艺可能是有益的。怎么做?首先,如果通孔回流可以通过特殊改进的焊膏模板实现,该工艺可以取消波峰焊接步骤。此外,如果它允许删除步骤,则可以节省时间正在…降低组装成本。也可以使用带有通孔元件的回流焊炉。然而,该过程包括在将通孔元件的引线插入焊膏之前用焊膏填充孔。

       回流焊技术的主要目标是通过焊膏达到共晶温度,从而使焊膏经历相变成为熔融状态(液体)。此外,正是在这个特定的温度范围内,熔融合金表现出粘附特性。此外,熔化的焊料合金表现得很像水,但同时具有粘附性和内聚性。此外,有了足够的焊剂,当处于液态时,熔化的焊料合金表现出一种叫做润湿的特性。

      注意:术语“低共熔物”(如上所用)被定义为表示或与固定比例的物质混合物有关,该混合物在单一温度下熔化和凝固。这个单一温度低于单个元素或它们的任何混合物的熔点。

回流焊炉的温度曲线非常适合:

     · 印刷电路板中接地层的特定尺寸和厚度的特性

     · 印刷电路板组件

     · 组件的大小和数量

     · 这层数在印刷电路板内


回流焊工艺

       回流焊是一种利用焊膏由焊剂和粉末焊料的粘性混合物组成,用于将微小的电子元件临时连接到它们的接触垫上。此外,一旦连接阶段完成,该过程使整个组件经受受控的加热。在这个过程的结合点,熔化的焊膏回流,从而产生永久的焊点。此外,该过程通过以下方法之一完成必要的加热:

      · 在红外灯下通过组件

      · 将组件通过回流炉

      总的来说,带有扩展工业对流炉的回流焊技术是将贴片焊接到印刷电路板上的理想工艺。此外,烘箱内的不同部分具有由印刷电路板组件的热要求控制的调节温度。

特定印刷电路板的温度曲线将允许焊料回流到相邻表面上,而不会损坏或超过电气元件的温度公差。对于传统的回流焊方法,通常有四个阶段或区域,每个阶段或区域都具有独特的热特性,如下所示:

      · 第一阶段:预热

      在这一阶段,主要目标是持续安全地将组件预热到预回流或浸泡温度。

      · 第二阶段:热浸泡

      该阶段通常包括60至120秒的暴露时间,以激活焊剂并去除焊膏挥发物。

      · 第三阶段:回流

       这是我们达到最大允许温度的地方,这是一个关键的考虑因素。一般来说,典型的峰值温度在液相线以上20-40℃之间。

     · 阶段4:冷却

     在这个最后阶段,我们逐渐冷却处理过的印刷电路板,并固化焊点。适当冷却的效果防止部件上的热冲击或过度的金属间化合物形成。


波峰焊与回流焊的设计

    如上所述,波峰焊和回流焊有明显的区别。这些差异转化为不同的设计考虑,如下所示。

波峰焊设计考虑

   · 间距和间隙

   遵循良好的DFM间距和间隙指南总是很重要的,但对于波峰焊来说更是如此,因为必须有足够的间隙让焊料在元件和其他表面器件之间流动。

    · 阻焊坝

    另一个问题是焊料会流过阻焊坝。在这种情况下,会出现焊料桥接或应隔离的元件焊盘之间的连接。

    · 组件方向

    实现均匀流动对波峰焊非常重要。通过定向组件来支持这将导致更高质量的连接。

回流焊设计考虑

    · 材料热特性

    对于回流,电路板会经受更高的温度和更长的时间。这意味着板的热特性;例如CTE和耗散是重要的考虑因素。

    · 组件和封装尺寸对齐不当

    如果元件引脚和封装焊盘没有正确对齐,可能会导致许多问题;例如元件的一侧未连接的墓碑,或者可能影响流入或流出元件引脚的电流量的不良焊点。

    · 纸板变形

    由于多氯联苯长时间处于高温下,电路板可能会翘曲或破裂。因此,板材的材料和结构必须能够承受温度循环。

    上述清单并非详尽无遗;然而,无论采用何种焊接方法,大多数其他设计考虑都很重要。

    我们现在知道波峰焊更适合通孔元件,回流焊接是SMD的理想选择。然而,利用任一种组件类型的任一种方法都有可能 获得预期的结果。请记住,要实现前面提到的结果,还需要采取其他具体步骤。

    一般来说,使用这些技术的考虑取决于组件类型、设计约束和需求。在节奏自动化,我们可以帮助您确定最佳行动方案,以确保您的PCBA发展进程顺利进行。