PCB選焊技術詳解

pcb線路板行業(yè)工藝發(fā)展歷史，回流焊技術趨勢明顯。 原則上，傳統(tǒng)的嵌件也可以回流焊，也就是通常所說的通孔回流焊。 它的優(yōu)點是可以同時完成所有的焊接點，使生產成本降到最低。 然而，回流焊的應用受到溫度傳感元件的限制，無論是插入式還是SMD。 于是人們將注意力轉向了焊接。 在大多數(shù)應用中，可以在回流焊之后使用選擇性焊接。 這將是焊接剩余嵌件的一種經濟有效的方法，并將與未來的無鉛焊接完全兼容。

選擇性焊接的工藝特點

選擇性焊接的工藝特點可以通過與波峰焊的比較來理解。 兩者最明顯的區(qū)別在于，波峰焊時PCB的下部完全浸沒在液態(tài)焊料中，而選擇性焊接時，只有部分特定區(qū)域與波峰焊接觸。 由于PCB本身是一種不良導熱介質，焊接時不會加熱熔化相鄰元器件和PCB區(qū)域的焊點。 焊接前還必須預涂助焊劑。 與波峰焊相比，助焊劑只涂在要焊接的PCB的下部，而不是整個PCB。 另外，選擇性焊接只適用于插件元件的焊接。 選擇性焊接是一種新方法，對選擇性焊接工藝和設備的透徹了解是成功焊接的必要條件。

選擇性焊接工藝

典型的選擇性焊接工藝包括：助焊劑噴涂、PCB預熱、浸焊和拖焊。

助焊劑涂布工藝

助焊劑涂層工藝在選擇性焊接中起著重要作用。 在焊接加熱過程中和焊接結束時，助焊劑應具有足夠的活性以防止橋接和PCB氧化。 助焊劑噴涂 X/Y機械手通過助焊劑噴嘴上部攜帶PCB，將助焊劑噴射到PCB待焊位置。 助焊劑有多種方式，包括單噴嘴噴射、微孔噴射、同步多點/圖案噴射。 回流焊順序后微波選峰焊最重要的是助焊劑的準確噴涂。 微孔噴涂型絕不會污染焊點以外的區(qū)域。 微點噴涂的最小助焊劑斑點圖案直徑大于2mm，因此助焊劑在PCB上噴涂和沉積的位置精度為±0.5mm，可以保證助焊劑始終覆蓋焊接部位。 助焊劑噴涂量的公差由供應商提供。 技術規(guī)范應規(guī)定助焊劑的用量，一般建議在100%的安全公差范圍內。

預熱過程

選擇性焊接過程中預熱的主要目的不是為了降低熱應力，而是去除溶劑預干燥助焊劑，使助焊劑在進入焊料波前具有正確的粘度。 焊接時，預熱帶走的熱量對焊接質量的影響不是關鍵因素。 PCB 材料厚度、器件封裝規(guī)格和助焊劑類型決定預熱溫度設置。 在選擇性焊接中，對于預熱有不同的理論解釋：一些工藝工程師認為PCB應該在助焊劑噴涂之前進行預熱； 另一種觀點是不經預熱直接進行焊接。 用戶可根據(jù)具體情況安排選焊工藝流程。

焊接技術

選擇性焊接有兩種不同的工藝：拖焊和浸焊。

選擇性拖焊過程是在單個小尖端焊波上完成的。

拖焊工藝適用于PCB上非常緊密空間的焊接。 例如，對于單個焊點或引腳，可以使用單排引腳進行拖焊。 PCB以不同的速度和角度在烙鐵頭的焊波上移動，以達到最佳的焊接質量。 為保證焊接過程的穩(wěn)定性，焊嘴內徑小于6mm。 焊液流向確定后，針對不同的焊接需求，安裝不同方向的焊嘴并進行優(yōu)化。 機械手可以從不同方向，即0°~12°不同角度接近焊錫波，因此用戶可以在電子元件上焊接各種器件。 對于大多數(shù)設備，建議傾斜角度為 10°。

與浸焊工藝相比，拖焊工藝的焊液和PCB板的移動使得焊接時的熱轉換效率優(yōu)于浸焊工藝。 然而，形成焊接連接所需的熱量是由焊波傳遞的，但單個噴嘴的焊波質量小。 只有波峰焊的溫度比較高，才能滿足拖焊工藝的要求。 例如焊接溫度為275℃~300℃，拉拔速度一般可以接受，為10mm/s~25mm/s。 在焊接區(qū)域提供氮氣以防止焊波氧化。 波峰焊消除了氧化，因此拖焊工藝可以避免橋接缺陷。 這一優(yōu)點增加了拖焊工藝的穩(wěn)定性和可靠性。

該機具有精度高、靈活性高的特點。 采用模塊結構設計的系統(tǒng)，可根據(jù)客戶的特殊生產需求進行完全定制，并可升級以滿足未來生產發(fā)展的需要。 機械手的運動半徑可以覆蓋助焊劑噴嘴、預熱和焊錫噴嘴，因此同一臺設備可以完成不同的焊接工藝。 該機獨有的同步制造工藝，可大大縮短單板制造工藝周期。 機械手的能力使這種選擇性焊接具有精度高、焊接質量高的特點。 首先，機械手高度穩(wěn)定的精確定位能力（±0.05mm）保證了每塊板材生產參數(shù)高度的重復性和一致性； 其次，機械手的 5 維運動使 PCB 能夠以任何優(yōu)化的角度和方向接觸錫表面，以獲得最佳的焊接質量。 安裝在機械手夾板裝置上的錫波測高針由鈦合金制成。 在程序控制下，可定時測量錫波高度。 可通過調整錫泵的轉速來控制錫波高度，確保工藝穩(wěn)定。

盡管有以上優(yōu)點，但單噴嘴波峰焊拖焊工藝也存在缺點：焊接時間是助焊劑噴涂、預熱和焊接三個工藝中最長的。 并且由于焊點是一個一個拖拽，焊接時間會隨著焊點數(shù)量的增加而明顯增加，焊接效率無法與傳統(tǒng)的波峰焊工藝相提并論。 然而，情況正在發(fā)生變化。 多個焊接噴嘴的設計可以最大限度地提高產量。 例如，使用雙焊嘴可以使產量翻倍，助焊劑也可以設計成雙噴嘴。

浸入式選擇性焊接系統(tǒng)有多個焊嘴，與PCB焊點一對一設計。 雖然靈活性不如機械手式，但產量與傳統(tǒng)波峰焊設備相當，設備成本也低于機械手式。 根據(jù)PCB尺寸大小，可單板或多板并聯(lián)傳送，所有焊點同時噴焊、預熱、并聯(lián)焊接。 但由于不同PCB上的焊點分布不同，需要針對不同的PCB制作特殊的烙鐵頭。 焊接噴嘴的尺寸應盡可能大，以保證焊接過程的穩(wěn)定性，同時不影響PCB上的相鄰元件。 這對設計工程師來說既重要又困難，因為過程的穩(wěn)定性可能取決于它。

浸入式選焊工藝可焊接0.7mm~10mm的焊點。 短管腳和小尺寸焊盤的焊接過程更穩(wěn)定，橋接的可能性也小。 相鄰的焊點邊緣、器件和焊嘴之間的距離應大于5mm。