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如何焊接 - PCB 焊接的完整初学者指南

  • 发表时间:2021-11-22 08:49:32
  • 来源:本站
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学习如何在采用适当的焊接技术的同时进行 PCB 焊接是一项重要技能,尤其是对于 PCB 制造商而言。焊接是一种有用且实用的技术,非常适合将两个或多个表面固定在一起。本文涉及如何进行 PCB 焊接以及如何在任何情况下安全地销售它。 

焊接PCB的工程师.jpg

PCB焊接技术介绍

PCB焊接类型

市场上有很多焊料类型,找到最好焊料最终会成为一种具有挑战性的体验。如果您在市场上寻求最好的PCB焊接,请确保选择适合您需求的焊接。在所有类型的 PCB 焊接中,回流焊接是常见的一种。 

2.1 回流焊介绍 

回流焊接使用焊膏将一个或数百个组件/零件临时连接到各自的接触垫上,然后将它们的组件置于受控热量之下。 

2.1.1 回流焊工艺

回流焊接的第一阶段是将焊膏和元件涂在裸露的 PCB 上。拾取和放置机器准确镐和地方对董事会的所需零件的所有细节。电路板经过一些预热以使电路板达到所需的温度。 

预热板后,接下来是热浸泡。此处的目的是确保未充分加热的区域达到所需温度。在此之后,回流过程如下。回流工艺的目的是创建所需或必要的焊点并去除挥发物。冷却是最后一步。适当的冷却可防止热冲击和电路板部件的过量金属间化合物形成。 

2.1.2 回流区介绍 

再循环涉及某事物再次循环或使某事物发生或传播的过程或行为。在 PCB 焊接过程中,必须确保空气过滤系统的再循环,以减少焊接环境中的气味和化学烟雾。这里有四点关于PCB焊接的注意事项:

• 预热——顾名思义,这个阶段包括预热焊枪或烙铁。烙铁必须达到合适的温度以确保有效的性能。 

• 浸泡——浸泡包括去除PCB 表面上的氧化替代物,以形成完美的焊点。这些接头位于 PCB 焊盘和元件引脚之间。 

• 回流——回流发生在焊接过程中,焊料开始以错误的方向流动。严重的回流会导致电路板故障。

• 冷却– 在焊接后冷却PCB 时,耐心是必不可少的。等待 20 到 30 分钟将确保您的电路板组件粘在其预定位置。 

2.1.3 适应温度和曲线 

在进行 PCB 焊接时,您需要确保在建议的温度下进行焊接。焊接 SMD 元件时,315C 足以正确焊接接头,而不会使整个零件过热。 

2.2 波峰焊 

波峰焊更像是一种大规模的焊接工艺,该工艺涉及将电子元件焊接到 PCB 上以创建电子组件。它由熔融焊料波组成,作为将熔融焊料附着到 PCB 的一种手段。 

2.2.1 波峰焊简介

如前所述,波峰焊更像是一种批量焊接工艺,在 PCB 的制造中非常有用。该过程包括将 PCB 穿过装有熔融焊料的盘子,从而一些泵产生类似于驻波的上升焊料。在波峰焊过程中,理想的温度是理想的。波到这种可能会导致电路板上的裂缝和导电性损失。此外,预热不足和恶劣的天气会使电路板容易受到一些压力。 

2.2.2 波峰焊工艺 

波峰焊涉及五个基本步骤。第一步包括熔化焊料,然后清洁组件。之后,接下来就是PCB 元件的放置放置PCB后,接下来是焊料的应用。最后,还有电路板的清洁。 

2.2.3 适应温度和曲线 

在波峰焊期间,典型的温度范围应为 240-250°C。需要注意的重要一点是,锡铅回流温度范围往往有点关键,元件和设备的微小温度偏差不会造成焊接问题。 

2.3 手工焊接 

正如您想象的那样,手工焊接并不是一项简单的技能。它需要一流的技能和才能。说到PCB的制造,有时会使用手工焊接。与机器人或计算机焊接相比,手动焊接要便宜一些。然而,手工焊接极易出错。 

波峰焊PCB的过程.jpg

不可或缺的助焊剂

3.1 通量的作用

在 PCB 的焊接中,助焊剂确实有三重用途。首先,它可以去除 PCB 表面的氧化金属。它还可以密封任何空气以防止进一步氧化。最后,它促进了汞齐化以改善液态焊料的润湿特性。 

3.2 助焊剂种类

有几种类型的助焊剂,简要说明如下: 

•  松香助焊剂——这是溶剂和松香的组合,非常适合易于清洁的表面。 

• 有机酸助焊剂——这种助焊剂由四种主要成分组成:活化剂、化学品、破坏剂和溶解金属氧化物。有机酸助焊剂的作用是辅助整个焊接过程。 

• 无机酸助焊剂——无机助焊剂含有与有机助焊剂相同的成分。然而,它们在一些钎焊和高温应用中被大量使用。 

助焊剂在PCB上的应用.jpg

PCB焊接中焊料的选择

毫无疑问,您选择在 PCB 上使用的焊料类型会影响其功能。如果您选择不合格的焊料,它可能无法将所有组件固定在一起。

4.1 什么是焊接

焊接是使用熔化的焊料将两个或多个组件连接在一起的过程。在 PCB 中,焊接是将元件连接到电路板上焊料是一种由铅和锡制成的金属合金,用热铁熔化。 

4.2 焊料种类

有几种类型的焊料,如下所示:

铅合金焊料——这种焊料开启了电子革命。铅合金焊料是 60% 的锡和 40% 的铅的混合物。它也被称为基于高浓度锡的软焊料。 

无铅焊料——在欧盟开始限制消费品中铅的使用后,这种焊料立即开始流行。与传统焊料相比,这些类型的焊料具有更高的熔点。

银合金焊料——它们作为含铅焊料的替代品出现。普通银合金焊料含有3%~5%的银。


4.3 如何选择合适的焊料 

为电子项目选择最佳焊料可能是一项艰巨的任务。对于初学者和经验丰富的老手来说,这可能会令人困惑。但一切都没有丢失。您需要确保您选择的铅是水溶性的和基于松香的,以获得最佳焊料。您还需要考虑与成本、焊接类型、焊接材料和焊接温度有关的因素。虽然无铅焊料是环保的,但基于与焊接工艺有关的技术问题,它们缺乏良好的声誉。 

4.3.1 我需要什么类型的焊料?

如前所述,有几种类型的焊料。根据您拥有的项目,您可以选择最适合它的项目。但是当涉及到电子产品(尤其是PCB 快速成型。3D PCB 打印不仅制造 PCB 还制造印刷电路板组件时,无铅松香芯焊料是最好的。松香基焊料有一个成分锡和铜合金。 

4.3.2 有铅还是无铅?

几十年来,含铅焊料一直是电子制造商的首选产品。使用含铅焊料的最重要驱动因素是它在比无铅焊料更低的温度下加热得更快。因此,它对基本组件的热威胁较小。 

4.3.3 我需要什么尺寸的焊料?

焊料的大小取决于手头的项目。但是,对于基本/日常电子工作,您可能需要直径约为 0.711 毫米至 1.63 毫米的焊锡丝。对于大多数电子书,最好的焊锡直径范围为 0.4 – 1.0 毫米。 

高科技PCB烙铁的特写照片.jpg

PCB焊接所需的工具

在进行焊接过程之前,您需要一些工具和设备。如果没有正确的工具,那么您最终可能会危及整个项目。以下是PCB焊接必备的必备工具:

• 烙铁 –

没有烙铁,你就不能做很多焊接。但同样,焊接不需要昂贵。您只需 69.12 元人民币(10 美元)即可获得最好的,尤其是如果您是初学者。 

• 焊台 –

在焊接过程中,焊台也是必不可少的。焊台是一种多用途电源焊接设备,设计用于焊接电子元件。它在电子和电气工程中被大量使用。 

• 烙铁头 –

烙铁头主要由铜制成,用于将热量传递到板上。除非由一家公司制造,否则烙铁头通常不可互换。烙铁头主要有两种基本类型。它们包括锥形尖端烙铁和凿子尖端烙铁。 

• 黄铜或传统海绵 –

黄铜或传统海绵是进行 PCB 焊接时需要的另一种工具。当您要清洁烙铁头时,需要使用黄铜或传统海绵。它还可以防止最终发生氧化。

• 烙铁架 –

在焊接过程中,您会注意到烙铁变热。发生这种情况时,您必须以非常安全的方式将其放置在焊接之间。为此,烙铁架是必不可少的。幸运的是,这样的镜框成本不高,值得拥有。 

• 核 -

当涉及到印刷电路板焊接时,核心是另一个必不可少的东西强烈建议在购买焊料时,确保不要选择酸性芯。这样做的原因是因为它会损坏电路中的组件。 

• 焊锡吸盘 –

最后但并非最不重要的一点是,在 PCB 焊接过程中,您将需要一个焊锡吸盘。例如,如果您在板上涂抹了大量焊料,则可能需要去除多余的焊料。如果没有吸锡器来吸掉多余的焊锡,那么整个项目可能会失败。焊锡吸盘是一种手持式机械装置,通过按下按钮来吸走多余的热焊锡。

PCB焊接工具俯视图.jpg

PCB焊接温度

您是否有让焊料熔化的麻烦?如果是这种情况,则意味着您需要将热量调高一点。但同样,如果你正在燃烧你的组件,那么你必须降低热量或温度。推荐的PCB焊接温度是350摄氏度和400摄氏度之间。这等于 åßto 660 到 750 华氏度。 

6.1 刚性PCB焊接温度

刚性印刷电路板是那些不能弯曲或弯曲的推荐的 PCB 焊接温度为 150 摄氏度。这样做的原因是为了确保在热冲击或潮湿条件下不会发生分层。 

6.2 柔性PCB焊接温度 

顾名思义,柔性PCB 是那些可以轻松弯曲或弯曲的但是,与刚性 PCB 不同,柔性 PCB 需要的焊接温度更低。此处,推荐的焊接温度为 105 摄氏度。 

几个焊接刚性 PCB 的俯视图.jpg

PCB焊接步骤

了解了什么是PCB 焊接、各种类型的 PCB 焊接以及适合该工作的工具后,现在让我们将注意力转移到 PCB 焊接步骤上。 

步骤1:加热熨斗。

在开始之前,您的烙铁需要变热。如果没有,它就不能加热和熔化焊料。加热熨斗,让它休息一会儿,直到它达到全热。 

确保加热烙铁.jpg

第二步:准备一点空间。

有效焊接的关键是从干净的表面开始。准备一个小的工作空间,并确保它没有灰尘和其他碎屑。确保您的房间只有您需要的所有工具。 

确保您有合适的工作空间.jpg

第 3 步:在焊料上彻底涂上焊锡尖端

现在,您必须用焊料彻底涂覆尖端。确保使用大量焊接材料覆盖整个信息。但是,您需要准备好处理滴落的多余焊料。 

用焊料.jpg 涂上您的焊枪尖端

第 4 步:清洁焊头

涂上烙铁头后,您需要对其进行清洁。您可以使用湿海绵清洁焊头。清洁焊头可以去除多余的助焊剂残留物。您需要立即清理信息,以免助焊剂最终凝固。如果它变硬,以后要摆脱它就变得具有挑战性。 

第 5 步:焊接 PCB

现在,开始焊接印刷电路板。通过将它们与焊料融合来连接所有部件。根据您的项目,您可以选择使用选择性焊接、波峰焊接或回流焊。 

你现在可以焊接你的 PCB.jpg

第六步:表面处理

表面处理是在材料表面涂上某种物质,以某种方式使其更好。在 PCB 中,制造商使用阻焊层来制造耐腐蚀或耐磨的电路板。完成 PCB 焊接后进行表面处理。 

步骤 7:元件放置

如果您正在处理一个简单的电路,您可能会一次焊接一个或两个组件。但是,如果您使用复杂的电路板,则可能必须先从小块开始,然后再放大到较大的块。首先选择小块并将它们放在它们在板上的位置。确保引线在电路板底部以 45 度角弯曲。 

 小心如何将组件放置在 PCB 板上.jpg

第 8 步:加热

如果要确保正确加热接头,则需要握住熨斗,使其尖端接触元件引线和电路板。这样做的原因是因为如果信息与这些组件之一接触,那么它就不会粘住。再次确保不会发生过热。如果您发现某个区域有气泡,请立即消除热量。给它时间冷却,然后再继续加热。 

第 9 步:将焊料涂在接头上

完成加热特定接头后,您就应该准备好开始焊接了。通过接触焊盘的尖端和引线开始该过程。如果您已根据需要加热该空间,则焊料应随助焊剂鼓泡自由流动。

确保在这个接头周围添加焊料,直到它完全被涂上。当关节放松时,请确保不要触摸或移动电路板。如果您四处移动木板,饰面会显得粗糙和暗淡。 

确保您将焊料正确地应用于所有接头.jpg

第十步:检查接头并清理干净。

当所有接头都变冷时,做一个简短的检查。如果焊料很吸引人,则修剪引线。您可以使用刀具来完成此操作。完成后,清除板上多余的助焊剂,为您留下干净且吸引人的成品。 

准备使用的完整焊接板.jpg

PCB焊接技术的技巧

当谈到印刷电路板焊接技术时,一些技能和知识在这里非常重要。以下是PCB焊接技术的八项必备技能:

8.1 装配过程中的散热监测

更高功率密度的趋势意味着需要更多地关注热传递。因此,设计人员需要消除热量以确保电路的组件保持在所需的温度限制以下。PCB组装过程中,有效监控散热的能力是设计人员必须具备的一项必备技能。 

8.2 保持烙铁头清洁。

烙铁头是影响设备性能的关键部件。如果信息不清晰,那么预计对烙铁的理解很差。预计会出现低热传递和其他焊接问题等情况。 

8.3 焊接部位顺序

焊接顺序涉及以特定顺序固定或仅焊接设备或结构的组件。在 PCB 焊接方面,将所有零件焊接到成品的生产线也是一项重要技能。设计师必须知道什么是最先出现的,什么是最后出现的。

8.4 去除焊锡残留

焊锡残留物是焊接过程完成后残留在PCB 上的助焊剂您需要清除焊料残留物,因为它可能会导致低压绝缘短路。掌握从 PCB 上有效去除助焊剂/残留物的艺术也是设计人员的一项基本技能。 

8.5 焊接 SMT 电阻和电容

焊接表面贴装技术 (SMT) 电阻器和电容器本身并不是一个简单的过程。许多设计师发现这个过程对他们来说非常具有挑战性。然而,正确焊接SMT电阻器和电容器的能力是最好的和一般的 PCB 设计人员的区别所在。 

8.6 检查导通性和传感器输出。

一旦电路设备出现故障,就必须测试连续性和传感器输出。如果电流不能正常流动,则意味着存在问题。同样,能够轻松进行此类测试是一项至关重要的 PCB 焊接技术技能。 

8.7 去除助焊剂/松香残留物

焊接时,最终可能会出现过量的助焊剂或松香残留物。不幸的是,许多设计师发现很难去除助焊剂和松香残留物。您可以使用纯酒精去除顽固的残留物。掌握完美去除多余助焊剂的艺术至关重要。 

8.8 防止柔性PCB焊接弯曲

为了防止柔性 PCB 焊接转动,您需要在非常靠近加速度计焊点的地方放置一个厚的加强筋。同样,这是一项关键的 PCB 焊接技术。 

一位工程师在 PCB.jpg 上工作

PCB常见焊接缺陷及解决方法

以下是七种最常见的焊接缺陷及其答案: 

9.1 孔填充不足

当最初钻入电路板的孔没有足够的焊料时,就会发生孔填充不足。这种情况的完美解决方案是确保焊盘的尺寸和引脚的直径匹配。

9.2 焊点间隙

有多种原因会导致焊点出现间隙或跳线。在板和焊波之间使用错误的波高是一个重要原因。此外,在设计阶段放置可变焊盘尺寸是另一个原因。为了防止这种情况发生,设计人员必须注意其电路板的厚度。理想的焊盘间隙比应为 0.5mm 或以下。 

9.3 锡球现象

这种情况发生在焊接过程中。如果焊料附着在 PCB 上,就会发生这种情况。如果在生产和储存过程中预热温度不合适或PCB潮湿,可能会产生锡球。焊球的解决方案包括正确存放 PCB、烘烤 PCB 并均匀涂抹。 

9.4 阻焊层变色

当制造商在高温下使用助焊剂时会发生这种情况。此外,如果固化周期发生变化,可能会发生变色。此外,改变和混合批次也是造成这种情况的另一个原因。对此的完美解决方案包括避免混批和坚持使用单一供应商。此外,固化周期需要是标准的。 

9.5 渗透性差

在印刷电路板上,低渗透率是由于使用的助焊剂不足造成的。此外,如果预热不足,也会发生这种情况。解决低渗透率的方法很简单。焊料和预热必须足够。 

9.6 模块隆起现象

也称为墓碑,这是一种现象,其特征是元件从焊盘上抬起。如果某一处的焊锡没有完全润湿或厚度不均,则可能会发生模块隆起。如果您想避免这种情况,则必须允许住宅完成其润湿过程。 

9.7 品牌塑造

最后,还有品牌。这又是一个 PCB 焊接缺陷,主要是由于使用劣质材料或没有经验的人员造成的。您需要为您的 PCB 打上品牌,以将它们与竞争对手的 PCB 区分开来。为了实现完美的品牌塑造,请确保您使用最好的材料和经验丰富的员工。 

锡球的影响.jpg

焊接常见问题

1. 干涉关节 

干涉接头是在焊料凝固过程中受到一些运动的接头。如果您仔细观察,您会注意到接头看起来有些结晶、磨砂或粗糙。 

2.冷接头/过热接头。 

如果烙铁倾向于低于最佳温度,则会发生这些情况。如果加热接头的持续时间很短,也可能发生这种情况。焊点确实有凌乱、暗淡和麻点的外观。 

3. 焊锡过多

板上过多的焊料往往会在焊点处产生气泡状焊球。看起来像 PCB 上的异常增长,从长远来看,过量的焊料可能会影响整个电路板的功能。当焊料在高温条件下开始熔化时,情况确实如此。 

4. 润湿不足(焊盘、引脚和表面贴装)

焊点润湿不足是焊接过程中的另一个问题。严重润湿的接头会导致与电路板的连接不良。这最终会损害整个电路的性能。 

5. 焊锡饥饿

在焊接过程中,可能会发生焊接不充分的情况。焊料饥饿可以通过设计人员使用很少焊料的情况来识别。焊锡饥饿相当于电路各部分之间的电气接触不良。

6. 未修剪的引线

根据它们的长度,这些是极有可能与其他电荷接触的引线。这最终可能会造成一些不需要的短路。在焊接之前,所有的尖端都需要修整到所需的长度。 

显示过热对 PCB.jpg 的影响的近距离图片

冷焊点问题

这里有更多你需要注意的冻结关节问题:

1.什么是冷焊点

冷焊点是刚性、粗糙和不均匀的接头,尤其是在 PCB 上。冷焊点极易发生故障和开裂。 

2、冷焊点产生的原因

冷焊点的主要原因是焊料没有正确或完全熔化。如果发生这种情况,那么您的电路板上会有一个冷焊点。

3、冷焊点的修复

修复冷焊点的过程并不像这样复杂。您所要做的就是使用热铁重新加热接头,直到焊料开始流动。 

4、如何防止冷焊点

我们需要避免以后出现此类错误,以防止以后再发生此类错误,最好确保您正确预热烙铁。另外,确保烙铁以适当的功率运行。  

PCB焊点修复.jpg

焊接的安全问题

在 PCB 焊接过程中,安全是最重要的。毕竟,您不想与受伤或造成身体伤害的人一起工作。以下是基本的安全焊接问题:

12.1. 注意高温——焊接过程中的高温会伤害电路板和你自己。您需要确保将温度调节到可接受的水平。 

12.2. 充足的光线——如果光线不足,您可能会在电路板的错误部件上焊接元件。确保在焊接时有足够的光线。 

12.3. 焊接产生的烟雾——当然,焊接过程中会产生烟雾。烟雾可能对您的健康有害。焊接时,请确保脸上戴上防护面具。

12.4. 安全设备和保护——在焊接时,您需要确保设备在使用前后的安全和保障。将设备存放在远离儿童的安全地方。移除您不需要的任何东西并将其放在安全的地方。 

PCB焊接技术员遵守安全措施.jpg

概括

实现完美的 PCB 焊接对许多人来说似乎是一个挑战。然而,这对我们PCB来说并不是挑战我们已经并继续帮助数十万需要可靠 PCB 焊接的客户。如果您需要有关 PCB 焊接的帮助或更多知识,请随时与我们联系。我们是高度可靠、高效和可靠的 PCB 焊接专家。