控制焊接温度和时间对于避免焊盘脱落至关重要,以下是一些有效的方法:
一、针对手工焊接
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选择合适的焊接工具
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烙铁功率:根据焊接的元器件和 PCB 板的要求选择合适功率的烙铁。一般来说,对于小功率、小尺寸的元器件和精细的焊盘,使用 20 - 30W 的烙铁较为合适;对于较大的元器件或接地、电源等需要较大热量的焊点,可以选择 30 - 50W 的烙铁。例如,焊接表面贴装的小电容、小电阻时,25W 的烙铁能够提供足够的热量进行焊接,同时又不会因热量过多而损坏焊盘。
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烙铁头类型:烙铁头的形状和尺寸也会影响焊接温度的传递。尖嘴型烙铁头适合焊接精细的引脚和小焊盘,能够精准地传递热量;而扁平型烙铁头适用于大面积的焊盘或同时焊接多个引脚。例如,在焊接 QFP(方形扁平封装)芯片的引脚时,尖嘴型烙铁头可以更好地接触每个引脚的焊盘,避免相邻焊盘受热过多。
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控制焊接时间和温度
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预热环节:在进行焊接之前,先将烙铁头放在焊盘和元器件引脚附近进行短暂预热,时间大约为 1 - 2 秒。这有助于焊锡更好地流动,同时减少烙铁头与焊盘的直接接触时间。例如,在焊接一个有多个引脚的芯片时,先对整个芯片的引脚焊盘区域进行预热,可以使后续的焊接过程更加顺利。
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焊接时间控制:实际焊接过程中,烙铁头与焊盘的接触时间应尽量短。对于普通的小焊盘和元器件引脚,接触时间最好控制在 2 - 3 秒。当看到焊锡充分熔化并形成良好的焊点后,应及时移开烙铁头。例如,焊接一个 0805 封装的贴片电阻,接触时间一般 2 秒左右即可使焊锡熔化并形成饱满的焊点。
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温度感知和调整:经验丰富的焊接人员可以通过烙铁头与焊盘接触时的声音、焊锡的熔化状态等来感知温度是否合适。同时,也可以使用带有温度调节功能的烙铁,根据焊接的实际情况调整温度。例如,对于含铅焊锡,烙铁温度可以设置在 300 - 350℃;对于无铅焊锡,温度则需要设置在 350 - 380℃左右。
二、对于自动焊接(回流焊和波峰焊)
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设备选型与参数设置
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回流焊炉:
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温区数量和类型:选择具有足够温区的回流焊炉,一般至少有 4 - 5 个温区,包括预热区、保温区、回流区和冷却区。不同温区可以更好地控制温度曲线,使焊接过程更加平稳。例如,在预热区,温度可以从室温逐渐升高到 150 - 180℃,帮助焊锡膏中的溶剂挥发,减少焊接时的飞溅和气泡。
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加热方式:回流焊炉的加热方式有热风加热、红外加热和激光加热等。热风加热能够提供较为均匀的热量分布,适合各种类型的 PCB 板和元器件;红外加热则具有加热速度快的特点,但对于颜色较深的元器件和 PCB 板可能会产生不均匀加热的情况。根据实际生产情况选择合适的加热方式,并根据加热方式设置合适的温度参数。
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波峰焊炉:
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波峰形状和高度:波峰焊炉的锡波峰形状和高度会影响焊接温度和时间。常见的波峰形状有单波峰和双波峰。双波峰中的第一个波峰较窄且速度较快,主要用于穿透和湿润元器件引脚;第二个波峰较宽且速度较慢,用于形成良好的焊点。波峰高度应根据 PCB 板的厚度和元器件的高度进行调整,一般控制在 PCB 板底面浸入锡波峰的一半到三分之二左右。
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预热温度和传送带速度:波峰焊同样需要进行预热,预热温度一般设置在 100 - 150℃。传送带速度决定了 PCB 板在锡波中的停留时间,速度过快会导致焊接时间不足,焊锡不能充分润湿引脚和焊盘;速度过慢则会使焊盘长时间处于高温状态,增加焊盘脱落的风险。根据 PCB 板的大小、元器件密度等因素,将传送带速度调整在合适的范围内,一般为 1 - 2 米 / 分钟。
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温度曲线测试与优化
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温度曲线测量:使用温度测试仪(如热电偶等)对焊接过程中的 PCB 板表面温度进行实时测量,绘制出温度曲线。通过分析温度曲线,可以了解焊接过程中各个阶段的温度变化情况,找出可能存在的问题。例如,在回流焊过程中,观察回流区的最高温度是否达到焊锡膏的熔点,以及在熔点以上的时间是否合适。
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优化调整:根据温度曲线的测量结果,对焊接设备的参数进行优化调整。例如,如果发现预热区温度上升过快,可能会导致焊锡膏中的溶剂剧烈挥发,产生气泡和飞溅,可以适当降低预热区的加热功率或者延长预热时间。在波峰焊中,如果发现焊点表面粗糙、不饱满,可能是焊接温度过低或者焊接时间过短,可以适当提高锡波温度或者减慢传送带速度。
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设备维护与监控
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定期校准:对回流焊炉和波峰焊炉的温度控制系统进行定期校准,确保设备显示的温度与实际温度相符。一般建议每月或每季度进行一次校准,使用标准的温度校准设备(如温度校准仪)对各个温区的温度进行检测和调整。
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实时监控:在焊接过程中,通过设备的监控系统实时观察温度、传送带速度等参数的变化情况。如果发现参数异常,如温度突然升高或降低、传送带速度不稳定等,及时停止焊接操作,检查设备故障并进行修复。同时,对设备的运行记录进行保存,以便后续分析和追溯可能出现的焊盘脱落等问题。