焊接是通過熔化填充金屬來連接兩種金屬的過程, 稱為焊料, 它流入關節並凝固形成牢固的結合. 它廣泛應用於 電子製造 組裝印刷電路板 (印刷電路板). PCB 組裝中有兩種流行的焊接方法: 波峰焊和回流焊, 對決定電子產品的性能起著重要作用. 然而, 有些人將它們相互混淆，它們之間的區別似乎很模糊. 這甚至可能嗎, 我們將比較這兩種方法並討論它們的優缺點.
什麼是波峰焊?
波峰焊是一種焊接工藝，涉及將 PCB 通過一盤熔融焊料. 焊盤通常由錫鉛合金製成, 溫度範圍為 250-270°C. 當 PCB 通過盤時, 產生一波熔化的焊料, 潤濕組件和 PCB 的裸露金屬表面, 形成牢固而永久的聯繫.
發展歷程
晶體管發明於 1946 通過約翰·巴丁, 沃爾特·布拉頓, 和貝爾實驗室的威廉肖克利. 這減小了電子元件的尺寸. 若干年後, 開發了層壓和蝕刻，這為我們可以在生產級別使用的焊接技術鋪平了道路.
電子元件大多是通孔，使用焊槍單獨焊接變得不切實際. 需要一次性將焊料塗到整個電路板上. 因此開發了波峰焊，它允許用一波焊膏在整個電路板上運行.
波峰焊接工藝
波峰焊涉及 4 步驟，我們將一一查看.
1. 助焊劑噴塗
焊接性能主要取決於金屬表面的清潔度. 這也取決於助焊劑的功能. 它在無縫焊接操作中起著至關重要的作用. 助焊劑的主要作用是:
• 去除元件引腳和電路板金屬表面的氧化物.
• 在熱處理過程中停止電路板的二次氧化.
• 降低焊膏的表面張力.
• 所需熱量的正確傳輸.
2. 預熱
PCB 沿著類似於傳送帶的鏈條穿過托盤中的熱隧道. 需要激活助焊劑並進行預熱.
3. 波峰焊
當溫度繼續升高, 錫膏融化成液體. 這會導致焊料波在整個電路板上傳播，並使組件與電路板牢固結合.
4. 冷卻
波峰焊曲線符合溫度曲線. 波峰焊階段溫度達到峰值後曲線開始下降. 這被稱為 “冷卻區。” 將板子冷卻到室溫後就可以成功組裝了.
波峰焊的優點
高吞吐量: 波峰焊是一種可以同時焊接多個元件的高速工藝, 使其適合大規模生產.
強機械結合: 波峰焊形成的焊點牢固可靠, 使其成為承受高機械應力的組件的理想選擇.
良好的熱性能: 焊波產生的熱量可以穿透 PCB, 確保良好的熱性能和散熱.
波峰焊的缺點
有限的組件兼容性: 波峰焊接並不適合所有情況 PCB元件, 因為某些組件可能無法承受波峰焊的高溫.
精度有限: 波峰焊無法精確控制, 這可能會導致焊接質量差或損壞敏感元件.
環境問題: 在波峰焊中使用鉛基焊料會對環境造成危害, 使其在某些應用中不太受歡迎.
什麼是回流焊?
在回流焊中, 元件首先臨時粘在電路板上的焊盤上. 然後通過熱空氣或其他熱傳導和輻射方法將它們永久粘合在一起. 回流焊接相對容易執行，即使是新手也可以在小規模上輕鬆執行. 回流焊需要一台回流焊機，我們通常稱之為回流焊爐.
回流焊工藝
如前面提到的, 在實際開始焊接之前，將電子元件臨時連接到接觸墊上. 這包括兩個步驟. 在第一步, 通過焊膏模板將焊膏精確地塗在每個焊盤上. 在第二步, 我們使用拾取和放置機器將組件放置在焊盤上. 在完成這些準備工作之前，不會開始實際的回流焊接.
實際的焊接過程有我們將要討論的四個步驟.
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預熱
如果您想製造優質的 PCB，預熱非常重要. 它在回流焊接過程中有兩個主要用途.
- 它允許 PCB 組裝輕鬆達到所需溫度並實現必要的熱分析.
- 預熱將焊膏中的揮發性溶劑推出並有助於完全排出它們. 如果我們沒有正確執行它，那麼它將影響焊接質量.
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熱浸
回流焊接還取決於焊膏中所含的助焊劑. 因此, 溫度必須顯著升高，以便助焊劑可以激活. 除此以外, 助焊劑不會在回流焊接過程中發揮積極作用.
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回流焊
這一步涉及到整個過程的峰值溫度. 峰值溫度允許焊膏熔化和回流. 回流焊過程中溫度控制很重要. 如果溫度非常低，則可以阻止焊膏回流，如果溫度非常高，則可能會損壞電路板或 SMT 組件.
例如, BGA 有很多焊球在回流焊接過程中熔化. 如果我們沒有達到最佳焊接溫度，這些焊球可能會熔化不均勻，並且 BGA 可能會遭受返工.
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冷卻
當我們達到峰值溫度時, 溫度曲線將開始下降. 冷卻導致焊膏凝固，部件永久固定在電路板上的接觸墊上.
回流焊的優點
高精準度: 回流焊允許精確控制焊接過程, 產生高質量和可靠的焊點.
適用於復雜的PCB: 回流焊適用於具有多個元件的複雜PCB, 因為它允許 選擇性焊接 各個組件的.
環保: 在回流焊中使用無鉛焊料使其成為更環保的選擇.
回流焊的缺點
吞吐量有限: 回流焊是一個比波峰焊慢的過程, 因為每個組件都必須單獨焊接, 這可能不適合大規模生產.
對溫度敏感: 回流焊對溫度變化很敏感, 任何變化都可能導致焊接質量差或元件損壞.
機械強度有限: 回流焊形成的焊點可能不如波峰焊形成的焊點牢固, 使其不太適合承受高機械應力的部件.
了解有關回流焊的更多信息, 查看我們的其他博客: PCB上的回流焊接
波峰焊和回流焊的區別
我們永遠不能忽視回流焊接和波峰焊接之間的區別，因為它在您選擇時很重要 PCBA服務. 焊接修改往往會使整個組裝製造過程發生劇烈變化. 這些包括製造成本, 上市時間, 效率, 收益, 等等.
焊接工藝
回流焊和波峰焊在製造工藝上的主要區別在於助焊劑噴塗步驟. 波峰焊涉及此步驟，而回流焊則不涉及. 我們使用助焊劑促進焊接工藝. 它通過消除表面張力和降低表面張力來起到保護作用. 助焊劑只有在我們激活它時才起作用，我們只能通過密集的時間和溫度控制來實現. 在回流焊中, 焊膏中存在助焊劑. 所以, 我們需要適當安排並達到所需的助焊劑含量.
應用
一般來說, 波峰焊最適合 DIP 和 THT，而回流焊最適合 SMT 組件. 然而, 電路板很少只包含通孔元件或表面貼裝器件. 這就是為什麼我們經常不得不使用 SMT 的混合物, THT, 和 DIP. 當涉及混合裝配時, 我們首先進行SMT，然後專注於DIP或THT. 這是因為回流焊的溫度遠高於波峰焊的溫度. 如果我們不遵循此順序，則焊膏可能會再次熔化. 這可能導致焊接良好的元件從電路板上掉落或出現缺陷.
生產能力
我們主要使用波峰焊進行批量生產. 它有助於在相對較短的時間內製造大量印刷電路板. 而回流焊適用於精度要求高的複雜PCB. 而且我們在製造少量印製電路板的時候也會用到回流焊. 當我們沒有非常緊迫的時間限制時，我們會利用這種技術.
下表生動地列出了波峰焊和回流焊的區別:
| 方面 | 波峰焊 | 回流焊 |
| 過程 | 焊錫處於熔波或噴泉中 | 焊膏已預先塗抹, 和組件在烤箱中回流 |
| 適合於 | 通孔元件 | 表面貼裝元件 |
| 元件處理 | 元件尺寸和密度有限 | 適合較小的, 密集的 PCB |
| 焊接應用 | 應用於整個PCB | 選擇性地應用於特定領域 |
| 助焊劑應用 | 通常使用單獨的助熔階段 | 助焊劑通常包含在焊膏中 |
| 加熱方式 | PCB 下方的對流加熱 | 在烤箱中輻射或對流加熱 |
| 溫度控制 | 溫度始終一致 | 溫度曲線經過仔細控制 |
| 控制複雜性 | 控制相對簡單 | 需要精確的溫度曲線 |
| 回流氣氛 | 通常不需要惰性氮氣氣氛 | 對於特定應用可使用氮氣氣氛 |
| 處理時間 | 由於同時焊接，工藝速度更快 | 單獨預熱，流程更長, 回流焊, 和冷卻階段 |
| 檢查 & 重工 | 更輕鬆檢查和返工通孔元件 | 返工表面貼裝元件可能更具挑戰性 |
| 焊錫廢料 | 由於整個 PCB 暴露，導致更多焊料浪費 | 由於選擇性地使用焊膏，因此減少了焊料浪費 |
| 設備尺寸 | 通常較大的設備 | 設備更小、更緊湊 |
| 成本 | 設備成本普遍較低 | 初始設備成本較高 |
選擇正確的 PCB 焊接工藝
回流焊接和波峰焊接都是 PCB 組裝的有效方法. 正確的選擇取決於與您的特定電路板和生產環境相關的幾個因素. 如果PCB主要使用表面貼裝元件, 回流焊接通常是最好的選擇. 焊膏和熱分佈可實現小型 SMD 元件的精確焊接. 然而, 如果你主要有 通孔零件, 波峰焊擅長使焊料快速流入孔中，從而實現快速組裝. 適用於同時具有 SMD 和通孔元件的電路板, 選擇性波峰焊接和回流焊的混合方法可能是最佳選擇. 超越組件類型, 還要考慮產量, 設備投資成本, 精度要求, 和操作經驗. 回流焊接可提供極高的精度，但體積較小, 波峰焊接的吞吐量較高，但接頭品質較低. 預先分析所有這些元素可以防止問題. 沒有一種普遍優越的流程 – 選擇最適合您特定 PCB 設計和生產目標的產品可確保高產量, 可靠的焊接.
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