回流焊与波峰焊：选择正确的 PCB 组装方法

在快节奏的电子制造世界中，焊接是可靠的印刷电路板 （PCB） 组装的支柱。两种主要技术——回流焊和波峰焊——在将元件连接到 PCB 中起着关键作用，每种技术都有不同的工艺、优势和应用。对于工程师来说，选择正确的方法可以显著影响生产效率、成本和产品质量。在这份综合指南中，我们探讨了回流焊和波峰焊之间的区别、它们的理想用例和关键考虑因素，以帮助您为 PCB 组装项目做出明智的决策。

无论您是设计紧凑的高密度电路板还是组装大型通孔元件，了解这些焊接方法都是必不可少的。让我们深入了解技术细节，比较它们的优势，并提供实用的见解来优化您的制造流程。

什么是回流焊？

回流焊是表面贴装技术 （SMT） 元件的首选方法，由于其精度和适应性，该元件广泛用于现代电子产品。该过程包括将焊膏（粉末状焊料合金和助焊剂的混合物）涂在 PCB 焊盘上，放置元件，并在受控回流炉中加热组件以熔化焊料并形成永久接头。

回流焊工艺

1. 焊膏应用：使用模板打印机将焊膏沉积在 PCB 焊盘上以进行精确放置。浆料通常含有锡、银和铜，既是粘合剂，又是焊接介质。

2. 元件放置：自动拾取和放置机器将 SMT 元件定位到焊膏覆盖的焊盘上。粘性糊状物将组件固定到位。

3. 预热：PCB 进入回流焊炉，逐渐加热（每秒 2-4°C）至 150-180°C，以激活助焊剂、去除氧化物并防止热冲击。

4. 热浸：组件保持在稳定温度（约 180-200°C）以确保均匀加热和助焊剂激活。

5. 回流焊：温度上升到 220-260°C，熔化焊膏形成液体接头，将元件粘合到焊盘上。

6. 冷却：PCB 以受控速率（通常为 30-100°C）冷却以固化焊点，最大限度地减少热应力并确保机械强度。

回流焊的优点

- 精度： 非常适合细间距元件（例如 0.5 mm 间距 QFP）和高密度 PCB。

- 自动化：高度自动化，降低人工成本并提高一致性。

- 灵活性： 适用于单面和双面 SMT 组装。

- 减少热冲击： 与波峰焊相比，受控加热最大限度地减少了元件上的应力。

局限性

- 设备成本： 回流焊炉和模板打印机需要大量投资。

- 不适用于通孔：除非使用引脚浸膏技术，否则对通孔元件效果较差。

什么是波峰焊？

波峰焊是一种批量焊接工艺，主要用于通孔技术 （THT） 组件和一些表面贴装组件。它涉及将 PCB 穿过熔融的焊料波峰，从而在短时间内建立可靠的电气和机械连接。

波峰焊工艺

1. 助焊剂应用：将助焊剂喷涂到 PCB 的底面上，以清洁元件引线和焊盘，去除氧化物以更好地润湿焊料。

2. 预热：PCB 预热至 100-150°C，以激活助焊剂并防止接触熔融焊料时的热冲击。

3. 波峰焊：PCB 通过泵送的熔融焊料波峰（通常在 250-260°C），该波峰与元件引线和焊盘接触以形成焊点。接触时间很短，持续 2-4 秒。

4. 冷却：使用空气或水冷却 PCB 以固化焊点并将组件固定到位。

波峰焊的优势

- 速度：高效用于大批量 THT 组件，可在几秒钟内焊接多块板。

- THT 成本效益高： 与 SMT 回流焊相比，通孔元件的设置成本更低。

- 坚固的接头： 产生坚固的机械连接，非常适合承受物理应力的组件（例如连接器）。

局限性

- 热应力：高焊接温度（高达 260°C）会对敏感元件造成应力，导致翘曲或开裂。

- 不适合细间距 SMT：高密度表面贴装设计的精度较低。

- 设置复杂： 需要仔细控制波高、输送机速度和温度，以避免桥接或接头不完整等缺陷。

回流焊和波峰焊之间的主要区别

要选择正确的焊接方法，工程师必须了解回流焊和波峰焊在工艺、应用和性能方面的区别。以下是详细的比较：

1. 组件类型

- 回流焊接：最适合 SMT 元件，例如片式电阻器、电容器和具有细间距引线的 IC（例如，0.4 mm 间距 BGA）。它在精度至关重要的高密度设计中表现出色。

- 波峰焊：主要用于 THT 组件，如连接器、电容器和 DIP IC，其中引线穿过 PCB 孔。如果粘在电路板的底部，它还可以焊接 SMT 元件，尽管这种情况不太常见。

2. 流程复杂性

- 回流焊：由于自动焊膏应用和精确的烤箱温度曲线，更易于控制。通过精确的浆料沉积，可以最大限度地减少桥接等缺陷。

- 波峰焊：更复杂，需要专业知识来调整波高、输送机速度（通常为 1-2 m/min）和焊接温度。不正确的设置会导致焊桥或接头不完整等缺陷。

3. 热影响

- 回流焊：由于受控加热，热应力较低（峰值为 220-260°C）。非常适合热敏元件。

- 波峰焊：在 250-260°C 下直接接触熔融焊料会产生更高的热应力，这会导致薄 PCB 翘曲（例如 <1.6 mm 厚）或损坏精密元件。

4. 产量

- 回流焊： 适用于小批量和大批量生产，为原型制作和大规模制造提供灵活性。

- 波峰焊：针对大批量 THT 生产进行了优化，其中速度（例如 100 块板/小时）超过了对细间距精度的需求。

5. 缺陷率

- 回流焊：由于精确的焊膏应用和受控的加热，缺陷率较低（通常为 <1% 的立碑或桥接）。

- 波峰焊： 如果波峰焊参数未优化，则缺陷风险较高（例如，桥接或跳焊为 2-5%）。

何时选择回流焊

回流焊是大多数现代 PCB 组件的首选，尤其是那些涉及 SMT 元件的 PCB 组件。在以下情况下考虑回流焊接：

- 您的设计包括细间距或高密度元件，例如 0402 电阻器或 0.5 mm 间距 QFP。

- 您需要组装双面 PCB，因为回流焊可以使用不同的焊膏处理两侧的元件（例如，A 面为高熔融，B 面为低熔融）。

- 热敏感性是一个问题，因为回流焊的受控加热降低了组件损坏的风险。

- 您正在进行原型设计或生产中小批量产品，其中设置灵活性至关重要。

例如，具有数百个 SMT 元件（例如 0603 电容器、BGA）的智能手机 PCB 依靠回流焊来实现其紧凑、高密度的布局。该工艺可确保精确的焊点，而不会影响电路板的 0.8 mm 厚度。

何时选择波峰焊

波峰焊在涉及通孔元件或混合技术电路板的场景中大放异彩。在以下情况下选择波峰焊：

- 您的 PCB 主要使用 THT 组件，例如大型电解电容器或排针，这些组件需要牢固的机械粘合。

- 您正在生产速度至关重要的大批量组件，例如每块板具有 50+ THT 组件的汽车控制模块。

- 成本是优先考虑的，因为与回流装置相比，波峰焊需要更便宜的 THT 组件设备。

例如，带有 THT 连接器和继电器的工业控制板受益于波峰焊快速形成坚固接头的能力，确保在机械应力下的耐用性。

混合技术组件：结合回流焊和波峰焊

许多 PCB 结合了 SMT 和 THT 元件，需要混合方法。在这种情况下，典型的过程是：

1. 先回流焊：使用回流焊在一侧或两侧焊接 SMT 元件。对于双面板，在 A 面涂上高熔点焊膏（例如 SAC305，熔点为 217°C），回流焊，然后在 B 面使用低熔点焊膏（例如 SnBi，熔点为 138°C），以避免重新熔化 A 面接头。

2. 波峰焊：将 THT 元件粘在板的底面，然后通过波峰焊机焊接通孔引线。

这种方法利用了 SMT 的回流焊精度和 THT 的波峰速度，但它增加了工艺复杂性和成本。例如，用于医疗设备的混合技术 PCB 可能会对 SMT 传感器使用回流焊，对 THT 电源连接器使用波纹，从而确保精度和耐用性。

选择焊接方法的实际考虑因素

在回流焊和波峰焊之间进行选择涉及权衡几个因素：

- 元件组合：分析您的 BOM（物料清单）以确定 SMT 与 THT 元件的比例。使用 >80% SMT 元件的设计有利于回流焊。

- 电路板复杂性：具有细间距元件（例如 0.4 mm 间距）的高密度电路板需要回流焊的精度，而更简单的 THT 重板适合波峰焊。

- 量产：对于小批量原型设计（例如 <100 块板），回流焊的灵活性是理想的。对于大批量 THT 生产（例如，>10,000 块电路板），波峰焊的速度是有利的。

- 热约束：检查组件数据表以了解最大额定温度。敏感组件（例如，最高 240°C）可能需要较低的回流焊峰值温度。

- 缺陷？

缺陷容忍度：如果您的应用要求低缺陷率（例如，航空航天的缺陷率为 <0.5%），则与波峰焊相比，回流焊的精度降低了风险。

捷配了解焊接在交付高质量 PCB 组件方面的关键作用。我们先进的制造设施和快速原型制作服务支持回流焊和波峰焊，可根据您的项目特定要求量身定制。无论您是需要用于高密度 SMT 设计的精密回流焊，还是需要用于 THT 重型电路板的高速波峰焊，我们的全球物流和最先进的设备都能确保快速、可靠的结果。

为您的 PCB 组装做出正确的选择

在回流焊和波峰焊之间进行选择取决于 PCB 的元件类型、生产目标和质量要求。回流焊在精度和灵活性方面表现出色，使其成为消费电子产品等 SMT 密集型、高密度设计的标准。波峰焊凭借其速度和强度，对于汽车或工业系统等大批量应用中的 THT 组件仍然至关重要。对于混合技术电路板，可能需要采用混合方法，以平衡两种方法的优势。

通过仔细评估设计需求（元件组合、热限制、体积和预算），您可以选择确保可靠性和效率的焊接方法。与经验丰富的 PCB 制造商合作，改进您的流程并实现最佳结果。