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波峰焊和回流焊的pcba設計考慮

發布時間:2020-09-16 瀏覽:次 責任編輯:晉力達

波峰焊與回流焊

       波峰焊回流焊這兩種焊接技術在功能上有很大不同焊接部件。例如,波峰焊結合使用波峰或波峰來焊接元件。另一方面,回流焊利用烘箱對焊料進行長時間加熱,以允許預先施加的焊膏中的焊料顆?!盎亓鳌边@一過程取決于整個電路板表面良好的熱量分布。

       如前所述,這兩種焊接技術有很大的不同。然而,兩者都提供了將元件焊接到印刷電路板上的能力。但是,根據您特定的焊接需求和設計限制,一種方法可能比另一種方法更全面地滿足您的設計需求。我們將更全面地討論這兩種方法,并概述兩者的優勢,以便更好地了解哪種方法適合您的特定焊接需求。

什么是波峰焊?

       雖然波峰焊機有各種類型,但這些波峰焊機使用的基本原理和部件一般是相同的。此外,在此過程中使用的必要設備如下:

    · 焊劑噴霧器

    · 將印刷電路板移動通過不同區域的傳送系統

    · 焊接過程中使用的一盤焊料

    · 產生焊料上涌或焊料波的泵

    關于在此過程中使用的焊料,它通常由金屬混合物組成。例如,標準含鉛焊料由以下化學成分組成:

    · 50%錫

    · 49.5%鉛

    · 0.5%銻(一種化學元素,符號Sb,原子序數51)

      注意:2006年7月1日有害物質限制該指令首次禁止在所有當前和未來制造的新電子產品中使用鉛基焊料。此外,從那時起,替代焊料由兩種無鉛變體組成。這些選擇無鉛的選項包括錫-銅-鎳合金、錫-銀-銅合金和常用的變體SN100C (99.25%錫、0.7%銅、0.05%鎳)。


波峰焊接工藝

       波峰焊工藝用于印刷電路板制造。貼片在通過焊接波之前,通過貼片機粘在印刷電路板的表面??偟膩碚f,這一工藝非常適合多氯聯苯的批量生產。它包括利用一個泵來產生一個焊料的高潮,印刷電路板通過。這盤涌出的熔化焊料看起來像一個駐波,因此得名。當印刷電路板接觸這種波時,附著的元件被焊接到印刷電路板上。

曾幾何時,波峰焊被用于表面貼裝和通孔印刷電路板組件。然而,許多問題,包括控制越來越小的元件上的緊密間距引線的焊料量,以及向BGA和其他封裝下連接的移動,導致了所謂的選擇性波峰焊。這是使用波峰焊的區域,而不是整個電路板。

       最近,有系統地用表面貼裝變體替換通孔元件。此外,隨著設計師選擇表面貼裝元件而不是通孔,焊接技術的前景也在發生變化。這當然意味著回流焊目前正在取代波峰焊技術的使用。大多數大規模電子應用尤其如此。

       注意:波峰焊仍然是選擇的方法,無論何時使用SMDs都是不謹慎的,例如高引腳數連接器、大功率器件等通孔技術占主導地位。這是實際使用的方法焊接通孔元件安裝到為表面貼裝型元件設計的印刷電路板上。這包括高度特定應用的通孔元件和多引線通孔元件。


什么是回流焊?

      在包含電鍍通孔(PTH)和表面貼裝技術(SMT)組件的印刷電路板上使用回流焊工藝可能是有益的。怎么做?首先,如果通孔回流可以通過特殊改進的焊膏模板實現,該工藝可以取消波峰焊接步驟。此外,如果它允許刪除步驟,則可以節省時間正在…降低組裝成本。也可以使用帶有通孔元件的回流焊爐。然而,該過程包括在將通孔元件的引線插入焊膏之前用焊膏填充孔。

       回流焊技術的主要目標是通過焊膏達到共晶溫度,從而使焊膏經歷相變成為熔融狀態(液體)。此外,正是在這個特定的溫度范圍內,熔融合金表現出粘附特性。此外,熔化的焊料合金表現得很像水,但同時具有粘附性和內聚性。此外,有了足夠的焊劑,當處于液態時,熔化的焊料合金表現出一種叫做潤濕的特性。

      注意:術語“低共熔物”(如上所用)被定義為表示或與固定比例的物質混合物有關,該混合物在單一溫度下熔化和凝固。這個單一溫度低于單個元素或它們的任何混合物的熔點。

回流焊爐的溫度曲線非常適合:

     · 印刷電路板中接地層的特定尺寸和厚度的特性

     · 印刷電路板組件

     · 組件的大小和數量

     · 這層數在印刷電路板內


回流焊工藝

       回流焊是一種利用焊膏由焊劑和粉末焊料的粘性混合物組成,用于將微小的電子元件臨時連接到它們的接觸墊上。此外,一旦連接階段完成,該過程使整個組件經受受控的加熱。在這個過程的結合點,熔化的焊膏回流,從而產生永久的焊點。此外,該過程通過以下方法之一完成必要的加熱:

      · 在紅外燈下通過組件

      · 將組件通過回流爐

      總的來說,帶有擴展工業對流爐的回流焊技術是將貼片焊接到印刷電路板上的理想工藝。此外,烘箱內的不同部分具有由印刷電路板組件的熱要求控制的調節溫度。

特定印刷電路板的溫度曲線將允許焊料回流到相鄰表面上,而不會損壞或超過電氣元件的溫度公差。對于傳統的回流焊方法,通常有四個階段或區域,每個階段或區域都具有獨特的熱特性,如下所示:

      · 第一階段:預熱

      在這一階段,主要目標是持續安全地將組件預熱到預回流或浸泡溫度。

      · 第二階段:熱浸泡

      該階段通常包括60至120秒的暴露時間,以激活焊劑并去除焊膏揮發物。

      · 第三階段:回流

       這是我們達到最大允許溫度的地方,這是一個關鍵的考慮因素。一般來說,典型的峰值溫度在液相線以上20-40℃之間。

     · 階段4:冷卻

     在這個最后階段,我們逐漸冷卻處理過的印刷電路板,并固化焊點。適當冷卻的效果防止部件上的熱沖擊或過度的金屬間化合物形成。


波峰焊與回流焊的設計

    如上所述,波峰焊和回流焊有明顯的區別。這些差異轉化為不同的設計考慮,如下所示。

波峰焊設計考慮

   · 間距和間隙

   遵循良好的DFM間距和間隙指南總是很重要的,但對于波峰焊來說更是如此,因為必須有足夠的間隙讓焊料在元件和其他表面器件之間流動。

    · 阻焊壩

    另一個問題是焊料會流過阻焊壩。在這種情況下,會出現焊料橋接或應隔離的元件焊盤之間的連接。

    · 組件方向

    實現均勻流動對波峰焊非常重要。通過定向組件來支持這將導致更高質量的連接。

回流焊設計考慮

    · 材料熱特性

    對于回流,電路板會經受更高的溫度和更長的時間。這意味著板的熱特性;例如CTE和耗散是重要的考慮因素。

    · 組件和封裝尺寸對齊不當

    如果元件引腳和封裝焊盤沒有正確對齊,可能會導致許多問題;例如元件的一側未連接的墓碑,或者可能影響流入或流出元件引腳的電流量的不良焊點。

    · 紙板變形

    由于多氯聯苯長時間處于高溫下,電路板可能會翹曲或破裂。因此,板材的材料和結構必須能夠承受溫度循環。

    上述清單并非詳盡無遺;然而,無論采用何種焊接方法,大多數其他設計考慮都很重要。

    我們現在知道波峰焊更適合通孔元件,回流焊接是SMD的理想選擇。然而,利用任一種組件類型的任一種方法都有可能 獲得預期的結果。請記住,要實現前面提到的結果,還需要采取其他具體步驟。

    一般來說,使用這些技術的考慮取決于組件類型、設計約束和需求。在節奏自動化,我們可以幫助您確定最佳行動方案,以確保您的PCBA發展進程順利進行。


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