PCB設計需了解回流焊

2020-03-24

結合使用輻射熱和熱對流，回流焊爐將精心調節的恒定熱量流傳遞到PCB。此過(guò)程通過(guò)熔化焊料以在組件和電路板之間形成良好的固態(tài)焊點(diǎn)來(lái)完成電路板的組裝。作為PCB設計師需要了解的內容，以確保該過(guò)程順利進(jìn)行。

回流焊簡(jiǎn)介

可以通過(guò)幾種不同的方式將電子組件焊接到印刷電路板上。首先，有傳統的手工焊接方法，其中技術(shù)人員使用烙鐵并分別處理每個(gè)連接。PCB組裝商將使用波峰焊系統大規模生產(chǎn)電路板，或使用自動(dòng)選擇性焊接工藝來(lái)滿(mǎn)足特定應用。然而，用于批量生產(chǎn)的最普遍使用的焊接組件的方法是回流焊工藝，該工藝主要用于將表面安裝組件焊接到電路板上。

回流焊過(guò)程首先從將錫膏涂到板上的所有表面安裝焊盤(pán)開(kāi)始。接下來(lái)，將組件安裝在這些焊盤(pán)上，然后錫膏將它們固定在適當的位置，直到將它們牢固地焊接到位。稍后，我們將更多地討論焊膏及其作用?，F在將組件安裝在正確的位置，然后使電路板穿過(guò)回流焊爐。

工業(yè)回流焊爐在焊接過(guò)程中使用多個(gè)加熱區。這些區域根據預先設置在其中的用戶(hù)控制的溫度曲線(xiàn)分別調節為精確的溫度。當木板在傳送帶上通過(guò)烤箱時(shí)，在這些不同區域中花費的時(shí)間也由熱曲線(xiàn)控制。焊料回流過(guò)程通常遵循以下模式：

1、預熱：使電路板達到其最初指定的溫度。

2、浸泡：一旦木板達到第一個(gè)指定溫度，它將在此處保留預定的時(shí)間。這將激活焊膏中的助焊劑，以去除金屬焊接表面上的氧化物。

3、回流：現在再次加熱電路板以使其熔化或使焊料回流。

4、冷卻：電路板現在經(jīng)歷受控的冷卻周期，以固化新形成的焊點(diǎn)。

什么是錫膏？

我們已經(jīng)提到過(guò)，當錫膏通過(guò)回流焊爐時(shí)，是如何使用錫膏將組件固定在板上的，但實(shí)際上，錫膏的作用遠不止于此。焊膏是金屬焊料顆粒和粘性助焊劑的混合物，具有焊膏的稠度。憑借其獨特的結構，焊膏在回流焊過(guò)程中發(fā)揮了三種不同而重要的功能：

膠粘劑：膠的粘性使表面安裝零件保持在原位，直到焊料回流形成永久性結合。

助焊劑：這是一種化學(xué)清潔劑，可在焊接前通過(guò)去除氧化物和雜質(zhì)來(lái)準備金屬表面。它還通過(guò)促進(jìn)熔融焊料的潤濕來(lái)幫助焊接過(guò)程，并保護金屬表面在焊接過(guò)程中不被再次氧化。

焊料：這些是熔化后將部件的引線(xiàn)連接到電路板上相應焊盤(pán)的金屬顆粒。由于焊料的熔點(diǎn)低于所連接的金屬，因此焊料在兩者之間提供了良好的牢固連接，而不會(huì )對電路板或組件造成任何損害。

錫膏通常通過(guò)使用模板在板上絲網(wǎng)印刷或在其上噴射印刷來(lái)施加。噴射打印機在原型運行中被大量使用，因為創(chuàng )建模板需要花費一些時(shí)間和金錢(qián)。但是，一旦電路板全面投入生產(chǎn)，通常會(huì )首次選擇使用模板，因為它可以在極短的時(shí)間內將焊膏涂到板上。如果要對電路板進(jìn)行返工，也可以使用注射器手動(dòng)涂抹焊膏。

回流焊的PCB設計實(shí)踐

回流焊是批量生產(chǎn)表面安裝板的首次選擇方法，但是要成功使用，你需要遵循一些設計規范：

1、焊盤(pán)尺寸：必須將表面安裝的焊盤(pán)圖案制成正確的尺寸。焊盤(pán)太小會(huì )導致回流焊時(shí)形成不良的焊點(diǎn)。焊盤(pán)過(guò)大可能會(huì )導致零件未對準對齊，從而導致間隙問(wèn)題，甚至可能一起短路。

2、平衡金屬：平衡較小的兩腳表面固定零件的焊盤(pán)之間的金屬走線(xiàn)很重要。金屬不平衡會(huì )導致加熱不均勻，這可能導致焊料在一個(gè)焊盤(pán)上的回流速度比另一焊盤(pán)快。這可能導致被稱(chēng)為“墓碑”的情況，在該情況下，零件的一側被較快融化的焊料拉至直立位置，而不是按需平焊。

確保不會(huì )出現此類(lèi)問(wèn)題的一種方法是設置PCB設計工具的設計規則和制造規則，以便遵循設計指南。你的工具應該能夠設置各種規則和約束，以便你可以控制設計中不同的焊盤(pán)尺寸，走線(xiàn)寬度和其他間隙。

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