PCB选焊技术详解

PCB选焊技术详解

pcb线路板行业工艺发展历史，回流焊技术趋势明显。 原则上，传统的嵌件也可以回流焊，也就是通常所说的通孔回流焊。 它的优点是可以同时完成所有的焊接点，使生产成本降到最低。 然而，回流焊的应用受到温度传感元件的限制，无论是插入式还是SMD。 于是人们将注意力转向了焊接。 在大多数应用中，可以在回流焊之后使用选择性焊接。 这将是焊接剩余嵌件的一种经济有效的方法，并将与未来的无铅焊接完全兼容。

选择性焊接的工艺特点

选择性焊接的工艺特点可以通过与波峰焊的比较来理解。 两者最明显的区别在于，波峰焊时PCB的下部完全浸没在液态焊料中，而选择性焊接时，只有部分特定区域与波峰焊接触。 由于PCB本身是一种不良导热介质，焊接时不会加热熔化相邻元器件和PCB区域的焊点。 焊接前还必须预涂助焊剂。 与波峰焊相比，助焊剂只涂在要焊接的PCB的下部，而不是整个PCB。 另外，选择性焊接只适用于插件元件的焊接。 选择性焊接是一种新方法，对选择性焊接工艺和设备的透彻了解是成功焊接的必要条件。

选择性焊接工艺

典型的选择性焊接工艺包括：助焊剂喷涂、PCB预热、浸焊和拖焊。

助焊剂涂布工艺

助焊剂涂层工艺在选择性焊接中起着重要作用。 在焊接加热过程中和焊接结束时，助焊剂应具有足够的活性以防止桥接和PCB氧化。 助焊剂喷涂 X/Y机械手通过助焊剂喷嘴上部携带PCB，将助焊剂喷射到PCB待焊位置。 助焊剂有多种方式，包括单喷嘴喷射、微孔喷射、同步多点/图案喷射。 回流焊顺序后微波选峰焊最重要的是助焊剂的准确喷涂。 微孔喷涂型绝不会污染焊点以外的区域。 微点喷涂的最小助焊剂斑点图案直径大于2mm，因此助焊剂在PCB上喷涂和沉积的位置精度为±0.5mm，可以保证助焊剂始终覆盖焊接部位。 助焊剂喷涂量的公差由供应商提供。 技术规范应规定助焊剂的用量，一般建议在100%的安全公差范围内。

预热过程

选择性焊接过程中预热的主要目的不是为了降低热应力，而是去除溶剂预干燥助焊剂，使助焊剂在进入焊料波前具有正确的粘度。 焊接时，预热带走的热量对焊接质量的影响不是关键因素。 PCB 材料厚度、器件封装规格和助焊剂类型决定预热温度设置。 在选择性焊接中，对于预热有不同的理论解释：一些工艺工程师认为PCB应该在助焊剂喷涂之前进行预热； 另一种观点是不经预热直接进行焊接。 用户可根据具体情况安排选焊工艺流程。

焊接技术

选择性焊接有两种不同的工艺：拖焊和浸焊。

选择性拖焊过程是在单个小尖端焊波上完成的。

拖焊工艺适用于PCB上非常紧密空间的焊接。 例如，对于单个焊点或引脚，可以使用单排引脚进行拖焊。 PCB以不同的速度和角度在烙铁头的焊波上移动，以达到最佳的焊接质量。 为保证焊接过程的稳定性，焊嘴内径小于6mm。 焊液流向确定后，针对不同的焊接需求，安装不同方向的焊嘴并进行优化。 机械手可以从不同方向，即0°~12°不同角度接近焊锡波，因此用户可以在电子元件上焊接各种器件。 对于大多数设备，建议倾斜角度为 10°。

与浸焊工艺相比，拖焊工艺的焊液和PCB板的移动使得焊接时的热转换效率优于浸焊工艺。 然而，形成焊接连接所需的热量是由焊波传递的，但单个喷嘴的焊波质量小。 只有波峰焊的温度比较高，才能满足拖焊工艺的要求。 例如焊接温度为275℃~300℃，拉拔速度一般可以接受，为10mm/s~25mm/s。 在焊接区域提供氮气以防止焊波氧化。 波峰焊消除了氧化，因此拖焊工艺可以避免桥接缺陷。 这一优点增加了拖焊工艺的稳定性和可靠性。

该机具有精度高、灵活性高的特点。 采用模块结构设计的系统，可根据客户的特殊生产需求进行完全定制，并可升级以满足未来生产发展的需要。 机械手的运动半径可以覆盖助焊剂喷嘴、预热和焊锡喷嘴，因此同一台设备可以完成不同的焊接工艺。 该机独有的同步制造工艺，可大大缩短单板制造工艺周期。 机械手的能力使这种选择性焊接具有精度高、焊接质量高的特点。 首先，机械手高度稳定的精确定位能力（±0.05mm）保证了每块板材生产参数高度的重复性和一致性； 其次，机械手的 5 维运动使 PCB 能够以任何优化的角度和方向接触锡表面，以获得最佳的焊接质量。 安装在机械手夹板装置上的锡波测高针由钛合金制成。 在程序控制下，可定时测量锡波高度。 可通过调整锡泵的转速来控制锡波高度，确保工艺稳定。

尽管有以上优点，但单喷嘴波峰焊拖焊工艺也存在缺点：焊接时间是助焊剂喷涂、预热和焊接三个工艺中最长的。 并且由于焊点是一个一个拖拽，焊接时间会随着焊点数量的增加而明显增加，焊接效率无法与传统的波峰焊工艺相提并论。 然而，情况正在发生变化。 多个焊接喷嘴的设计可以最大限度地提高产量。 例如，使用双焊嘴可以使产量翻倍，助焊剂也可以设计成双喷嘴。

浸入式选择性焊接系统有多个焊嘴，与PCB焊点一对一设计。 虽然灵活性不如机械手式，但产量与传统波峰焊设备相当，设备成本也低于机械手式。 根据PCB尺寸大小，可单板或多板并联传送，所有焊点同时喷焊、预热、并联焊接。 但由于不同PCB上的焊点分布不同，需要针对不同的PCB制作特殊的烙铁头。 焊接喷嘴的尺寸应尽可能大，以保证焊接过程的稳定性，同时不影响PCB上的相邻元件。 这对设计工程师来说既重要又困难，因为过程的稳定性可能取决于它。

浸入式选焊工艺可焊接0.7mm~10mm的焊点。 短管脚和小尺寸焊盘的焊接过程更稳定，桥接的可能性也小。 相邻的焊点边缘、器件和焊嘴之间的距离应大于5mm。