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技術(shù)專題
PCB設(shè)計(jì)需了解回流焊
結(jié)合使用輻射熱和熱對流，回流焊爐將精心調(diào)節(jié)的恒定熱量流傳遞到PCB。此過程通過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)來完成電路板的組裝。作為PCB設(shè)計(jì)師需要了解的內(nèi)容，以確保該過程順利進(jìn)行。
回流焊簡介
可以通過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(tǒng)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(tǒng)大規(guī)模生產(chǎn)電路板，或使用自動(dòng)選擇性焊接工藝來滿足特定應(yīng)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。
回流焊過程首先從將錫膏涂到板上的所有表面安裝焊盤開始。接下來，將組件安裝在這些焊盤上，然后錫膏將它們固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫钡綄⑺鼈兝喂痰睾附拥轿弧Ｉ院螅覀儗⒏嗟赜懻摵父嗉捌渥饔谩，F(xiàn)在將組件安裝在正確的位置，然后使電路板穿過回流焊爐。
工業(yè)回流焊爐在焊接過程中使用多個(gè)加熱區(qū)。這些區(qū)域根據(jù)預(yù)先設(shè)置在其中的用戶控制的溫度曲線分別調(diào)節(jié)為精確的溫度。當(dāng)木板在傳送帶上通過烤箱時(shí)，在這些不同區(qū)域中花費(fèi)的時(shí)間也由熱曲線控制。焊料回流過程通常遵循以下模式：
1、預(yù)熱：使電路板達(dá)到其最初指定的溫度。
2、浸泡：一旦木板達(dá)到第一個(gè)指定溫度，它將在此處保留預(yù)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(xiàn)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(xiàn)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，當(dāng)錫膏通過回流焊爐時(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(yuǎn)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(dú)特的結(jié)構(gòu)，焊膏在回流焊過程中發(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(jié)合。
助焊劑：這是一種化學(xué)清潔劑，可在焊接前通過去除氧化物和雜質(zhì)來準(zhǔn)備金屬表面。它還通過促進(jìn)熔融焊料的潤濕來幫助焊接過程，并保護(hù)金屬表面在焊接過程中不被再次氧化。
焊料：這些是熔化后將部件的引線連接到電路板上相應(yīng)焊盤的金屬顆粒。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。
錫膏通常通過使用模板在板上絲網(wǎng)印刷或在其上噴射印刷來施加。噴射打印機(jī)在原型運(yùn)行中被大量使用，因?yàn)閯?chuàng)建模板需要花費(fèi)一些時(shí)間和金錢。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?yàn)樗梢栽跇O短的時(shí)間內(nèi)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范：
1、焊盤尺寸：必須將表面安裝的焊盤圖案制成正確的尺寸。焊盤太小會(huì)導(dǎo)致回流焊時(shí)形成不良的焊點(diǎn)。焊盤過大可能會(huì)導(dǎo)致零件未對準(zhǔn)對齊，從而導(dǎo)致間隙問題，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之間的金屬走線很重要。金屬不平衡會(huì)導(dǎo)致加熱不均勻，這可能導(dǎo)致焊料在一個(gè)焊盤上的回流速度比另一焊盤快。這可能導(dǎo)致被稱為“墓碑”的情況，在該情況下，零件的一側(cè)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(xiàn)此類問題的一種方法是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)工具的設(shè)計(jì)規(guī)則和制造規(guī)則，以便遵循設(shè)計(jì)指南。你的工具應(yīng)該能夠設(shè)置各種規(guī)則和約束，以便你可以控制設(shè)計(jì)中不同的焊盤尺寸，走線寬度和其他間隙。
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