原创 PCB设计第032篇组合焊接替代焊接

 2023-12-16 18:10  488 3 3 分类: PCB 文集: 2 PCB Layout

[初次发表 23-12-16 最后编辑：24-02-05]

选择什么样的焊接工艺，我觉得PCBA外观可接受性并不是首要目标，最看重的是不要给元器件和PCB本身造成性能降级，缩短其工作寿命。从PCB的结构可知，它不是铁板一块，它是多种不同CTE材料的层压结构。而焊接过程是热冲击，对于分层结构而言是要尽量避免的。所以，在PCBA经受热冲击次数最少的前提下，努力降低制造和组装过程的复杂度，达到可接受性要求，应该是PCB焊接工艺的目标。

组合焊接 / Sequencial Combination Soldering

双面布置SMD的PCB，需要对主面和辅面分别做回流焊，俗称“两次过炉”。PCB上既有THD也有SMD（大部分情形），焊点数量占比相当，需要组合两种焊接方式，也就是两次或多次过炉。多次过炉时，一般会先做回流焊（焊接温度高），再做波峰焊。一些不适合多次过炉的物料，可以安排手工焊接。

组合焊接时，需要预防的问题是物料热损伤和物料脱落。

有的元器件含有对热敏感的材料，例如塑料骨架（电感、变压器）、塑胶外壳（电连接器）、塑胶镜片（LED）等，这类物料在组装时需要特殊处理，有时不得不在过炉后手工焊接。半导体器件情况简单一些，对焊接热敏感的是封装材料（Compond）而不是芯片。封装材料是一种热固性环氧树脂-玻璃珠-固化剂等材料的混合物，凝固后不会再软化。根据 JEDEC 相关标准，半导体器件应可安全承受 5次规格书规定的焊接条件而不产生性能降级。一些历史悠久的THD器件，封装材料是专门为波峰焊的温度准备的，不适用于高温回流焊。SMD器件则不太会出现这个问题。总之，要对物料的焊接条件做确认。我本人遇到过国产物料（英集芯）的规格书不提供焊接条件的情况，这时需要联系制造商核实。

两面分别回流焊的情况，需要在刷锡膏和贴片工序之间增加一道点胶工序（红胶工序）。点胶点在主面上，一般点在物料的几何中心位置。（这也是PCB符号库设置几何中心有利于DFM的一个例子）。点胶之后是贴片，点胶后有时需要烘烤让胶固化才能过炉。点胶的一面焊完，翻过来对辅面刷锡膏、贴片，然后过炉。主面的物料因为被胶黏住而固定，所以不会脱落。

先回流焊再波峰焊的情况，波峰焊的焊接面是辅面，所以辅面上的SMD要点胶固定。除此之外，为了防止波峰扫过SMD本体和焊点，需要用耐热材料制作一个防护工装。PCB和防护工装一起送进炉子，只露出需要焊接的区域。

点胶也是需要注意选材和操作细节的工序。简而言之胶不能太多，如果多把物料“托举”起来，就焊不上了。

替代焊接 / Alternative Soldering

如果SMD焊点和THD焊点的数量占比悬殊，或者单纯为了减少PCBA的热冲击次数，那么可以用波峰焊来处理SMD，或者用回流焊来处理THD，这种做法称为替代焊接。

1. 通孔回流焊 / Pin-in-Paste ：用喷射或者印刷的方法向焊孔内填充锡膏，当安装THD时，引线/引脚穿过焊孔时会被锡膏部分包裹。控制注入锡膏的量是工艺质量的关键。