不同焊接方法和元件类型对温度和时间的要求各不相同,需要根据具体应用和材料特性精细调整工艺参数。
通过合理选择设备、优化焊接曲线和严格控制操作,可以确保焊点的可靠性和产品的长期性能。
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焊接工艺分类及温度时间要求
1. 手工焊接
手工焊接多用于小批量生产、样板制作和维修。
温度要求:
使用恒温电烙铁:通常设置在 300℃ - 350℃ 之间。
精密元件(如IC、SMD):建议控制在 260℃ - 300℃。
高温焊接:如焊接大面积散热片或电源线,温度可能需要提升至 380℃ 左右。
时间要求:
单个焊点的焊接时间应控制在 2-4秒,以避免焊盘过热导致脱落或元件损坏。
特殊元件(如热敏元件)应尽量减少焊接时间,必要时使用散热工具(如镊子夹持)。
2.波峰焊接
波峰焊主要用于通孔插件焊接。
预热区温度:PCB预热区温度通常控制在 90℃ - 140℃,以避免焊料冲击导致焊点开裂。
焊接区温度:焊料槽的温度通常设置为 240℃ - 260℃。具体取决于焊料成分(如无铅焊料的熔点更高)。
时间要求:PCB通过波峰的时间通常为 2-6秒,时间过长可能导致焊盘剥离或PCB翘曲。
3. 回流焊接
回流焊广泛应用于表面贴装技术(SMT)。
温区设置:
预热区:从室温加热至 150℃ - 200℃,加热速率为每秒 1-3℃。
浸润区:保持 150℃ - 200℃,时间为 60-120秒,以确保助焊剂充分挥发。
回流区:温度峰值为 230℃ - 260℃,高于焊料熔点(例如无铅焊料的熔点为约 217℃)。峰值温度持续时间约为 10-30秒。
冷却区:温度迅速降至 <100℃,以避免形成冷焊点。
时间要求:整个回流焊接过程通常控制在 4-7分钟。
4. 激光焊接
激光焊主要用于微小元件和精密连接。
温度控制:激光能量密度和曝光时间决定焊点的温度,通常局部温度为 250℃ - 300℃。
时间要求:曝光时间通常为 0.1-2秒,具体根据材料和焊接强度需求调整。
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影响焊接温度和时间的主要因素
焊料类型:
无铅焊料熔点较高(约 217℃),需要更高的温度。
含铅焊料(如Sn63/Pb37)的熔点约为 183℃,所需焊接温度较低。
PCB材质:
普通FR4材质耐热性能较好,可承受短时间的 250℃。
柔性电路板(FPC)需使用更低温度,通常不超过 200℃。
元器件特性:
热敏元件(如二极管、电容)需要更低的温度,焊接时需快速完成。
大功率元件或带散热片的器件需使用高温长时间焊接。
焊盘和引脚尺寸:较大的焊盘或引脚需更高的焊接温度以保证焊料充分熔化。
设备精度:自动化设备(如回流焊机)能精确控制温度和时间,手动操作需格外注意误差。
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注意事项与最佳实践
温度控制:
使用温控电烙铁或自动化设备,避免温度过高或过低导致焊点缺陷。
对于多层板,需确保焊接热量能充分传递至内层。
焊接时间:
避免过长时间停留,防止PCB变形、元件损坏或焊盘脱落。
提前规划操作顺序,减少多次加热。
冷却管理:
焊接后快速冷却有助于形成光亮、无裂纹的焊点。
防止过快冷却导致焊点热应力裂纹。
焊接后检查:通过X射线、显微镜或AOI设备检查焊接质量,确保无桥接、冷焊或空洞。
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常见问题与优化建议
焊点质量不良:可能由于温度不足或焊接时间过短,建议适当提高焊接温度或延长时间。
元件损坏:表明焊接温度过高或时间过长,应优化工艺参数或加强散热。
焊盘脱落:避免超出PCB耐热极限,使用恰当的温控设备。