劉慧環(huán)
摘 要:混裝電路板主要由通孔元器件的的電路板、表面貼裝元器件兩大部分組成。隨著科技的發(fā)展,對于純粹表面貼裝電路板的焊接組裝來說,工藝已經比較的成熟。但是對于混裝電路板而言,其焊接組裝方法非常多,并且工藝也非常復雜。本文簡單介紹了混裝電路板的幾種焊接工藝,以期為混裝電路板的焊接組裝提供可以借鑒的資料。
關鍵詞:混裝電路板 手工焊接 波峰焊接 選擇性焊接
在當前的混裝電路板中,單純的表面貼裝元器件電路板、通孔元器件電路板非常少。大多情況下,都是兩者都有的電路板,有的電路板甚至正反面上這兩種元器件都有?;煅b電路板誕生后,電路板的組裝焊接工藝越來越復雜。一直以來,廣大技術工作人員都在努力探索更快捷、高效、經濟的方法來解決混裝電路的焊接問題。本文介紹一些混裝電路板的元器件的各種焊接方法,和這些焊接方法的優(yōu)缺點。
一、手工焊接
手工焊接就是采取手工作業(yè)的方法,通過電烙鐵等工具將焊錫絲融化掉,進而達到PCB電路板焊盤、元器件引腳相連接的目的。這是一種比較傳統(tǒng)的方法,歷史悠久而且使用范圍面比較廣,自從有了電子元件就有了手工焊接,以后無論電子工藝怎么發(fā)展,手工焊接都不會被歷史淘汰掉。其特點如下:
(一)手工焊接換線快,手工焊接的工藝成熟
需要對產品換線時,不用對設備進行編程,也不用修改設備的任何參數,所以說產品換線快的另一個好處是比較利于企業(yè)的轉型。手工焊接工藝技術比較成熟,焊接技術相對比較簡單,容易學習。
(二)手工焊接的質量不穩(wěn)定,手工焊接的效率低下
因為手工焊接的全過程都是依靠人的掌控來進行的,而且人的行為會受到一定的環(huán)境和技術熟練程度的影響。一般情況下,通過手工焊接的方法來焊接一電阻,元器件整形、組裝、剪腳到焊接通常要1-2min,與其它焊接工藝技術相比,是非常落后的,因而相應的制造成本也是相對較高的,適合小批量多品種產品的生產。
二、波峰焊接
對通孔元器件電路板而言,波峰焊接是比較適用的一種方法,一般有點膠波峰焊接技術、加載冶具波峰焊接技術兩種技術。
(一) 點膠波峰焊接技術
對B面含有高密度表面貼裝元器件的電路板焊接來說,點膠波峰焊接技術不適用,非常容易產生橋接、焊接不良等不良焊接現象。此外,如果表面貼裝元器件不能承受較大熱沖擊、不耐高溫,也不適合使用該技術,極易導致焊錫堆積,進而燒毀元器件。
點膠波峰焊接技術對PCB板設計布局具有非常高的要求,第一B面元器件選擇要合理;第二,安放元器件的方向與位置,安放位置盡可能做到分散放置,避免過于集中產生的焊錫堆積和橋接的不良現象;方向應該結合波峰焊接時電路板的走向進行考慮,避免因為放置不良引起的漏焊、少焊和焊點濕潤不良的不良焊接現象。
(二)加載冶具波峰焊接技術
這種焊接工藝需要制作專用的冶具將B面表面貼裝元器件保護起來,只露空通孔元器件焊接點。因此,這種工藝一方面需要制作專用冶具,增加了工藝的復雜性和制造成本,不太適合小批量多品種的生產。
雖然說波峰焊焊接技術已經比較成熟,國內的波峰焊接設備基本上都能滿足焊接的要求,但是一臺波峰焊接設備就需要20多萬,同時,波峰焊機的使用成本也比較高,一爐錫300多公斤。使用前,需要提前4個小時開啟設備,每天會產生大量錫渣,對小批量生產來說極其不經濟。
三、選擇性焊接
這種焊接工藝技術是為了滿足發(fā)展要求而發(fā)明特殊的波峰焊。設備和波峰焊接設備比較相似,整個的焊接的過程仍然分為三大步:助焊劑噴涂、預熱、焊接。設備具有電路板不動錫爐動、電路板動錫爐不動這2種形式,可以為每個焊接點定制焊接參數。與波峰焊接技術比,它的特點如下:
(一)使用靈活,焊點品質高
因為不需要像波峰焊接那樣要么用點膠固定表面貼裝元器件,要么用專業(yè)冶具保護已焊接的表面貼裝元器件,通孔元器件插件、剪腳后即可上機進行焊接,所以使用比較靈活。此外,還能夠編程設置每個焊點的參數,確保焊接質量。
(二)前期投資大,但運行資本低
首先是錫爐焊錫量比較少,設備功率相對的小更加節(jié)能,其次,助焊劑的噴涂也是選擇性的噴涂,所以助焊劑的消耗量還是要小于普通的波峰焊機的;同時,噴頭的保護是用氮氣進行的,所以防止了熔融焊錫與空氣的接觸,基本上無錫渣的產生。
四、通孔再流焊
這種焊接工藝指的是通過注射器、漏印模板加焊膏的方式,利用表面貼裝、通孔插裝兩種元器件進行再流焊的一種技術。在這個過程中最大難點就是模板設計,需要能夠滿足把合適量的焊錫膏放到通孔元器件焊盤上。但是這種焊接工藝對通孔元器件有選擇,不能耐再流焊高溫沖擊的元器件不能采用這種工藝技術。
五、預成型焊料
這種焊接工藝是在再流焊的基礎上發(fā)展而來的,彌補了傳統(tǒng)再流焊工藝的不足之處,在傳統(tǒng)的基礎上很好的解決了焊錫膏施放量的問題。這種工藝是先把焊料壓制成不同厚度、大小、形狀的焊料片,然后根據實際需要選擇所需的焊料片。
該工藝的優(yōu)點是既不需要分級印刷焊膏,也不用制作專用針孔模板,能夠一次性完成通孔、表面貼裝兩種元器件的焊接,同時焊錫膏施放量問題也得到了有效的解決。其缺點是預成型焊料片施放效率有待提高,很難開展高密度組裝,同時通孔元器件還要滿足相應的條件。
六、焊接機器人
這種焊接技術可以焊接大部分需要手工焊接的元器件,實現了自動送錫焊接。當前焊接機器人主要有無接觸激光焊接、傳統(tǒng)電烙鐵焊接兩種類型。一般的焊接機器人都是用電烙鐵焊接,焊錫絲由送錫管自動送至電烙鐵前端進行加熱焊接。為滿足科技發(fā)展的要求,制造商設計了一種非接觸式加熱激光焊接機器人,激光焊接機器人可以精確定位到每個指定部位上進行焊接。
無論是哪一類的焊接機器人,其焊接原理都通手工焊接類似,因此特點也十分類似于手工焊接,而且這種焊接工藝比較適合于高端產品的生產加工,比如軍用產品和航天產品等。
結語
以上重點介紹了六種焊接技術,每一種焊接工藝技術都有其優(yōu)缺點,不能絕對的定義哪種好那種不好,應該根據生產中的實際情況選擇合適的焊接工藝。
參考文獻
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