PCB焊接类型-波峰焊、回流焊和选择性焊接的区别

什么是焊接？

焊接是将金属部件与熔化的焊料放在一起的过程，焊料是一种熔点低于其他金属的金属。它是电子工业必不可少的工艺，也是电气元件连接的主要方式。焊接用于印刷电路板(PCB) 的构造，以及珠宝、管道和管道的制造。焊接时，烙铁或焊枪在低于 840 华氏度的温度下使用焊料。焊料通常表现为细线或细管。管内存在一种类似助焊剂的酸性混合物以阻止氧化。

尽管焊料种类繁多，但通常是铅或锡、黄铜或银的合金，熔点较低。这种金属被烙铁熔化，然后像胶水一样用于将组件粘合在一起。焊料金属将重新硬化成单一的实体形式，并在冷却时将两部分连接起来。由于环境和安全问题，目前有多种无铅焊料可供选择，以努力减少铅的使用。这些替代品通常由黄铜、铜、锡或银组成。无铅焊料可能不如传统焊料有效，但熔点更高。

什么是PCB焊接？

焊接电路板也称为PCB 焊接。对于想要处理电子和电路的每个人来说，最基本的技能之一就是这种焊接。焊接工艺最基本的定义是，它是一种将两个小元件连接在PCB表面的技术，PCB是Printed Circuit Board的缩写。有许多不同的方法可以完成焊接过程。将两个或多个独立的电子元件连接到电路板上，换句话说，焊接是一种技术。

焊接动作本身非常简单。一个烙铁、一些焊料和您要连接在一起的材料就是执行最简单的焊接任务所需的全部。烙铁是一种熔化焊料的工具，用于将两个零件连接在一起。它像一支笔，会变得很热。

尽管焊料种类繁多，但通常是铅或锡、黄铜或银的合金，熔点较低。这种金属被烙铁熔化，然后像胶水一样用于将组件粘合在一起。当焊料金属冷却时，它会重新硬化成一个连接两个部分的大形状。

PCB焊接材料

选择正确种类的焊料对于新手设计师或装配工来说似乎是一项艰巨的任务，因为市场上有太多不同的品种。通过使熔化的软合金焊料产生一种在冷却时熔化的共晶，焊料用于在金属触点之间建立电连接。固化后焊接的 PCB 的机械强度、所需的熔化温度以及焊接过程中释放的任何烟雾都将取决于用于构建它的金属组合。通过查看核心材料、金属成分和助焊剂种类，我们可以区分各种 PCB 焊接材料。铅基填充金属，例如铅贴片, 最初用于修补，但根据法规，含铅填充金属正逐渐被无铅紧固件取代。这些可能由以下金属组成：

• 黄铜

• 银或铋

焊接类型

• 无铅焊料

• 铅基焊料

• 药芯焊料

• 银合金焊料

PCB焊接的类型

• 波峰焊

• 回流焊

• 选择性焊接

什么是波峰焊？

使用称为波峰焊的大规模焊接技术将电子元件连接到印刷电路板 (PCB) 。这个名字来源于通过施加热焊料波将金属元件连接到 PCB 的方法。将元件插入或放置在 PCB 上，然后通过泵送波峰或级联焊料。该技术使用一个容器来容纳一定量的熔融焊料。当焊料润湿电路板的裸露金属部分（未被阻焊层覆盖的部分，阻焊层是一种防止焊料桥接连接的保护层）时，就会形成可靠的机械和电气连接。该过程比手动焊接组件要快得多，并且可以创造出更高质量的产品。

表面贴装和通孔印刷电路组件都使用波峰焊。在后一种情况下，在经受熔融焊料波之前，元件首先通过贴装设备贴附到印刷电路板表面。

波峰焊进展

必须正确地生产和设计电子印刷电路板，以便使用波峰焊设备对其进行正确处理。它包含波峰焊进展的两个步骤。

第一步阻焊层：第一个现在被认为是电路板设计的最佳实践。PCB 设计结合了阻焊剂或阻焊层，它为电路板提供了一层类似“清漆”的材料，并防止焊料粘附在其上。只留下焊接所需的部分。这种阻焊剂的颜色最常见的是绿色。

第二步焊盘间距：第二个主要预防措施是确保需要焊接的焊盘之间有足够的空间。如果两个焊盘靠得太近，焊料可能会桥接它们，从而导致短路。

波峰焊的间距要求取决于电路板相对于焊料流动的方向，因为焊波是在电路板经过时从储槽中流出的焊料产生的。垂直于焊料流相互分离的焊盘应比垂直于焊料流动的焊盘具有更宽的分离。这是因为在焊料流动的方向上更容易形成焊桥。

波峰焊的优点

• 在回流焊期间不需要胶水来固定组件。

• 不需要焊接的电路板区域不必屏蔽掉。

• 进行选择性焊接的焊接机通常操作起来更便宜。

• 每个参数都是可变的，可以更精细地控制。

• 允许将波峰焊应用于带有 SMD 和过孔的电路板。

• 适用于 PTH 组装

• 比手工焊接更省时

• 更实惠

• 不易发生 PCB 翘曲

• 提供强大的焊点质量

波峰焊的缺点

• 焊锡消耗量高

• 高通量消耗

• 高功耗

• 高氮消耗

• 波峰焊后返工增加

• 屏蔽 PCB 组件上的敏感区域

• 清洁波峰焊孔托盘或掩模

• 焊接组件的清洁

什么是回流焊？

尽管回流焊与波峰焊略有不同，但它仍然是将表面贴装元件连接到电路板的最常用方法。对于通孔元件的焊接，波峰焊被更频繁地使用。回流焊可用于此目的，但很少这样做，因为波峰焊更实惠。

回流焊是通过从粉末焊料和助焊剂中创建焊膏来将组件连接到接触焊盘的过程。然后焊料熔化，通过在回流炉或红外灯下加热整个组件来连接结。如有必要，您可以使用热风笔焊接每个单独的链接。

回流焊进度

有许多单独的步骤构成了回流过程本身。这些都是必要的，以确保电路板被加热到适合回流焊接的适当程度，而不会引起任何过多的热冲击。当回流隧道或回流室的温度得到适当的配置时，就会产生最高质量的焊点。这些是通常采用的四个步骤：

预热：电路板必须逐渐预热到必要的温度。如果速率太高，电路板或组件可能会因热应力而受损。

热浸泡：电路板在达到一定温度后进入通常所说的热浸泡区域。出于两个原因，这种情况下的卡保持在一定温度。一是确保任何由于阴影效应而没有足够加热的空间都达到必要的温度。另一种是消除焊膏中的溶剂或挥发物，活化助焊剂。

回流：焊接过程的回流区是达到最高温度的地方。焊料在这里熔化并形成必要的焊点。真正的回流过程涉及助焊剂降低金属与金属接触处的表面张力以实现冶金结合，从而使单个焊粉球熔化。

冷却：回流后，电路板需要冷却，但需要在不对元件施加压力的情况下进行。通过适当的冷却可以防止过度的金属间化合物发展和对部件的热冲击。冷却区的温度通常在 30 到 100°C（86 到 212°F）之间。该区域的温度导致相对较快的冷却速率，选择该冷却速率是为了使焊料具有细晶粒结构，以便在结构上尽可能牢固地结合。

回流焊的优点

深受众多厂商信赖

最适合 SMT 组装

在单个过程中对多种 SMT 封装类型有效

易于监视和控制

在处理 PCB 的特定部分时，这是一种浪费较少的方法

回流焊的缺点

对于那些寻求增强对流回流焊工艺某些方面的人来说，氮气的使用可能是关键。但是使用氮气可能很昂贵。

在创建回流焊曲线时，必须考虑 PCB 组件的温度阈值和焊膏的独特要求。必须获得准确的分析才能有效。

什么是选择性焊接？

对于 THT 和混合技术焊接应用，选择性焊接（通常称为微型波峰焊）可提供经济、一致的结果。可单独编程和监控的焊点用于调节助焊剂数量和焊接时间。此外，这是唯一可以重复将 THT 元件焊接到双面 PCB 组件上的技术。

选择性焊接进展

第 1 步：助焊剂或液体助焊剂的应用。

第 2 步：预热 PCB 组件。

第 3 步：使用特定位置的焊嘴进行焊接。

选择性焊接的优点

• 安全快速的流程优化

• 可靠的焊点创建，不会使组件过热

• 保证过程的可重复性

• 消除昂贵的波峰焊托盘

• 能够以紧密间距焊接高大部件

• 能够焊接密集集中的 THT 引脚

选择性焊接的缺点

• 由于每块电路板都必须有一个定制的程序，该技术非常耗时并且不太适合大规模生产。

• 由于有多个参数，可能会出现处理问题。

波峰焊 VS 回流焊

您如何决定何时采用哪种焊接技术？焊盘形状、你有多少时间、元件方向、印刷电路板的类型和其他变量都可以发挥作用。波峰焊在几个方面都比较困难。需要仔细观察电路板温度和电路板在波峰焊中的时间长度等因素。如果没有创造适当的波峰焊环境，电路板缺陷就更有可能发生。

当您使用回流焊接制作印刷电路板时，您几乎不必担心保护环境。尽管如此，波峰焊通常比回流焊更方便、更便宜。它通常是焊接电路板的唯一可行方法。回流焊经常用于不需要可用于快速、低成本大规模生产的技术的小型制造项目。

请记住，在某些情况下，您可以同时使用回流焊和波峰焊。在对一侧进行回流焊后，可以对元件进行波峰焊。此外，您始终可以手动焊接或手工焊接 PCB 组件，但如果您可以使用其中一种焊接机械技术，这很少是合适的策略。回流焊还是有明显优势的，手工焊只是它的替代品。

选择性焊接 VS 波峰焊

对于带有通孔和更大表面贴装元件的印刷电路板，波峰焊是最好的技术。另一方面，选择性焊接对于人口密集的电路板是有利的，因为它可以考虑很多因素。但是，由于需要为每块电路板开发专门的程序，不适合大批量生产。

回流焊 VS 选择性焊接

在生产电路板时，通孔元件需要使用选择性焊锡机。回流焊只适用于 SMT 元件，因为它只焊接电路板的顶面。但是，通孔元件的所有侧面都需要焊接。

由于高生产能力和易于回流炉焊接，越来越少的企业使用选择性焊接进行组件组装。有太多的好处不容忽视。回流焊炉已取代手工焊接成为业内 PCB 组装的主要方法，而选择性焊接以前更为普遍。在给定的时间内，回流焊炉可以生产更多的产品。

组装过程也变得更简单。将元件放置在电路板上后，将焊球（通常是焊料和助焊剂的混合物）沉积在接头位置。当电路板通过烘箱时，焊料开始塑性流动并形成焊点。电路板离开烘箱后可以用于其所属的产品，也可以在最终用户之前运送给使用它的人。使用选择性焊接机组装组件需要更长的时间。他们通常要花更多的钱。此外，组装许多 PCB 设计不需要复杂的焊接。出于这个原因，元件制造商经常使用回流而不是选择性焊接。

结论

波峰焊在各个方面都更具挑战性，需要仔细检查电路板温度和电路板在波峰焊中停留的时间等因素，而当您使用回流焊来制作您的印刷品时，环境保护将不是主要问题电路板。此外，波峰焊通常比回流焊更方便、更便宜。所以如果要兼顾成本和环境，波峰焊一定是最好的选择。

波峰焊是具有通孔和较大表面贴装元件的印刷电路板的最佳方法。然而，由于选择性焊接允许评估众多变量，因此有利于密集封装的电路板。但是，选择性焊接不适合大规模生产，因为它需要为每块电路板创建独特的软件。

由于回流炉焊接的产能大且简单，很少有公司采用选择性焊接进行元件组装。使用选择性焊接机时，组件组装需要更长的时间。他们通常有更高的价格。此外，许多 PCB 设计的组装不需要复杂的焊接。出于这个确切的原因，组件制造商通常使用回流焊而不是选择性焊接。

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