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SMT焊接工艺——回流焊、波峰焊和通孔回流焊


发布时间:

2024/08/14

  本文介绍了三种SMT(表面贴装技术)焊接工艺,包括回流焊、波峰焊和通孔回流焊。继续阅读!

  回流焊

  1.定义

  通过加热并熔化预涂在焊盘上的焊膏,使预装在焊盘上的电子元器件的引脚与焊盘电气互连,达到将电子元器件焊接到PCB板上的目的。

  具体来说,回流焊就是将元器件焊接到PCB板和表面贴装器件上。它依靠热气流对焊点的作用,使胶状助焊剂在一定的高温气流下发生物理反应,从而达到焊接SMD(表面贴装器件)的目的。

  回流焊的整个焊接过程如下:

  2.回流焊结构

  回流焊分为预热区、浸润区、回流区和冷却区。

  预热区:其目的是将印刷电路板的温度从室温升到焊膏中助焊剂发挥作用所需的活性温度(135℃以上)。该温区升温速度应控制在每秒1~3℃,时间为90s左右。

  浸润区:其目的是使印刷电路板在一段时间内保持在特定的温度范围内,使印刷电路板各区域元器件温度一致,减少它们的相对温差,使焊膏内部的助焊剂充分发挥作用,去除元器件电极和焊盘表面的氧化物,从而提高焊接质量。进入保温区时,PCB及元器件得到充分预热,防止PCB突然进入焊接高温区,损坏PCB及元器件。

  回流区:其目的是将印刷电路板的温度升到焊膏的熔点以上,并维持一定的焊接时间,使其形成合金,完成元器件电极与焊盘的焊接。在回流区,温度迅速上升,焊膏达到熔融状态,液态焊料润湿、扩散、溢流或回流PCB焊盘及元器件引脚,形成焊点→PCB进入冷却区,使焊点固化。至此,回流焊接完成。

  冷却区:其目的是使印刷电路板降温,使焊点固化,通常设定为每秒3-4℃,时间约为70秒。速度过高,焊点会出现裂纹,速度过慢,会加剧焊点的氧化。理想的冷却曲线应该与回流区曲线呈镜像关系,越接近这种镜像关系,焊点的固体结构就越紧密,焊点的质量就越高,键合完整性就越好。

  波峰焊

  1.定义

  波峰焊用于双列直插封装(DIP)型器件的焊接。波峰焊的焊接过程如下图所示:

  波峰焊是利用电动泵或电磁泵喷出设计所需的焊锡波,熔融的液态焊锡在焊锡槽表面形成特定形状的焊锡波;最后通过输送链条将PCB上的插件器件以特定的角度浸入此焊锡波的深透过程,实现焊点焊接。

  2.波峰焊的结构

  波峰焊机主要由喷淋系统、预热系统、焊接系统、冷却系统和输送系统组成。

  输送系统:电路板固定在治具上后,治具通过输送链条送入波峰焊机,在此过程中平稳地输??送PCB。输送系统由输送带、电机、调速器组成。输送链条具有倾斜角度,其目的是便于排锡。角度越小,焊点越大。

  喷雾系统:向待焊接的DIP器件焊接区域添加助焊剂,常用发泡剂、喷雾剂等。喷雾系统由光电传感器、杆筒、喷雾器(喷嘴)、PLC组成。

  预热系统:由加热管组成,旨在提供足够的温度以形成良好的焊点。预热时间通常<3min。

  焊接系统:市场上最常用的是双波系统。

  冷却系统:利用外部冷却设施对焊接后的PCB进行冷却,减少电子器件的热应力,提高焊点的可靠性。

  3.波峰焊的特点

  省工省料。与手工焊接相比,提高了生产效率,降低了生产成本。

  电路板暴露在高温焊料中的时间很短,可以减少电路板的翘曲和变形。

  消除了人为因素对产品质量的干扰和影响,提高了焊点的质量和可靠性。

  波峰焊机焊料充足,有利于提高焊点质量。

  回流焊与波峰焊的区别

  1、焊接设备不同

  回流焊与波峰焊采用不同的机器来完成焊接。

  2、焊接技术与工艺不同

  回流焊工艺是通过设备内循环气流将焊料熔化,在进入回流焊炉前需通过钢网涂抹焊膏(要求涂抹均匀,以保证加热均匀),进入炉后基板上的焊膏被熔化,实现器件与焊料的接触;而波峰焊则是通过机器内部的焊条加热,使器件与焊料(液态锡)接触后再进行焊接。

  3、适用范围不同

  回流焊为SMT贴片工艺,适用于SMD贴片器件;波峰焊为DIP插件工艺,适用于插件器件。

  4、焊接顺序不同

  先回流焊,后波峰焊。通常贴装元器件尺寸比插件元器件小,按从小到大的顺序完成电路板组装。双面贴装器件完成后,制作工装治具固定单板,盖上贴装器件,再放入烤箱进行波峰焊。

  通孔回流焊接(PIHR)

  1.定义

  通孔回流焊接工艺并不常用,是指将电子元器件的引脚插入填有焊膏的插件孔中,利用回流焊接工艺,可以同时加工通孔器件和表面贴装元器件。然后通过回流焊接工艺,将通孔器件和SMT表面贴装器件同时回流焊接到PCB板上。

  2.主要特点

  与波峰焊相比,通孔回流焊接具有以下优点:

  PCB板表面干净,外观明显优于波峰焊。

  简化了工序,减轻了劳动强度。

  虚焊、连锡等焊接缺陷更少,减少返修板的工作量。

  波峰焊特别适合于表贴元件多、插件元件很少的场景。但要实现通孔焊接回流焊,插件器件必须满足以下要求:

  耐热材料。

  焊脚长度。

  焊脚润湿性好。

  需要有足够的空间用于锡膏印刷。

  适合自动贴装。

  引脚周围的纵横间隙必须足够大,为印刷锡膏提供足够的空间。

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