PCB焊接类型和装配过程

记得第一次开始在实验室工作时，我偶尔需要将引线焊接到金属化触点上。我们当时在研究半导体材料，但相同的材料也可用于PCB焊接，这完全取决于选择适合PCB制造过程的正确混合物。

PCB制造过程涉及从裸板制造到装配与封装的多个步骤。作为PCB装配的一部分，不同类型的PCB焊料均可用于安装元件。不同的焊料具有不同的机械特性、安全考虑和处置问题，在规划装配时应考虑这些问题。向无铅电子产品的过渡正在将含铅焊料的使用推向边缘。

我暂时不会讨论含铅与无铅的争论，因为互联网对此有很多说法。现在，让我们继续研究不同类型的PCB焊接，特别是不同的材料和过程。

PCB焊接材料

市场上存在许多不同类型的焊料，对于新的设计人员或装配人员来说，选择最佳类型的焊料似乎是一项艰巨的任务。焊料通过使熔融焊料（一种软合金）形成共晶物并在冷却时熔化，在金属触点之间建立电连接。构成已焊接PCB的金属混合物将决定其凝固后的机械强度、所需的熔化温度以及焊接过程中产生的任何烟雾。我们可以通过芯材、金属成分和助焊剂类型来区分PCB焊接材料的类型。

金属含量

含铅焊料混合物被称为软焊料，是电子工业的开端。其熔点约为180-190°C，保质期约为2年。常见的含铅焊料合金包括：

• 60/40锡/铅
• 63/37锡/铅
• 62/36/2锡/铅/银

其他锡/铅比率包括50/50、30/70和10/90。锡主要用作基础金属，因为它能使合金的熔点更低，而铅能抑制锡须的生长。较高的锡浓度可确保焊接接头具有更高的剪切强度和抗拉强度。62/36/2锡/铅/银中的银成分可提供较低的接触电阻和耐腐蚀性。请注意，还有其他类型的焊料（铟、锌合金等），但这些焊料不用于PCB，因为它们与PCB制造过程不兼容。

自从欧盟通过限制在电子产品中使用铅的有害物质限制（RoHS）指示以来，无铅焊料越来越受欢迎。无铅焊料的一个问题是更容易形成锡须。保形涂层通常用于防止这些锡须的形成，并提供防潮和防腐蚀保护。

无铅锡线以单卷形式出售，芯中含有还原剂。这种还原剂（我将在下面讨论）可以去除金属触点上的任何氧化膜，以确保电接触具有高导电性。如果采用手工焊接，则芯中包含的材料类型是另一个需要考虑的问题。

焊芯材料

焊料或焊膏的线轴将包含以下类型的材料之一，以在焊接过程中助焊金属触点：

• 有机酸型助焊剂：酸基助焊剂可确保在焊接时有效去除金属触点上的氧化物。这种助焊剂为水溶性，需要在焊接后清理残留物以防止腐蚀。
• 松香型助焊剂：松香是源自针叶树的固体树脂。松香型助焊剂残留物不会造成腐蚀，因此当有机酸型助焊剂残留物较难去除时可使用它。
• 实芯型焊料：有些焊锡丝具有实芯并且不含任何助焊剂，因此需要手工涂覆助焊剂。只要助焊剂可用，这种类型的焊料即可用于手工焊接。

PCB焊接过程

如今，PCB中最常见的焊料类型是无铅（Sn-Cu）松香锡线。除非装配人员使用一次性电路板，或者装配自己的电路板，否则PCBA不会采用手工焊接。相反，它将经历一个自动化过程：

• 波峰焊接：用于通孔元件
• 回流焊接：用于回流焊炉中的SMT元件
• 选择性焊接：当通孔元件可能因高温而损坏或不适合波峰焊接和回流焊接过程时使用

首先将助焊剂/焊膏涂覆在电路板上的金属触点上，以减少氧化并抹平熔融焊料的流动，从而增强PCB上的成品焊接接头。大多数设计人员可能会认为您需要使用无铅焊膏来装配附带无铅引线的零件，但这并不是一项严格要求。根据焊接专家小组的说法，混合这些材料并不罕见，但要注意形成的最终合金的机械特性可能介于最终的铅基合金和无铅合金之间。

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