焊接双面PCB通孔元件的终极指南

本指南将引导您了解使用锡膏应用、回流焊和波峰焊等方法实现坚固、可靠的焊点的基本技术、工具和技巧。无论您是业余爱好者还是专业工程师，我们都会逐步分解流程，以确保您的下一个项目取得成功。

什么是双面PCB和通孔元件？

双面 PCB 是在顶层和底层都有导电走线的电路板，与单面板相比，可实现更复杂的设计和更高的元件密度。这些电路板通常用于现代电子产品，从消费类产品到工业设备，因为它们能够在紧凑的空间内容纳复杂的电路。

另一方面，通孔组件是带有引线穿过 PCB 上钻孔的电子零件。然后将这些引线焊接到电路板另一侧的焊盘上，形成牢固的机械和电气连接。示例包括电阻器、电容器和连接器。与表面贴装组件不同，通孔零件通常因其耐用性和易于手动组装而受到青睐，特别是在组件可能放置在两侧的双面设计中。

由于双层布局以及需要确保正确连接而不损坏其他部件，将这些组件焊接在双面 PCB 上可能具有挑战性。本指南重点介绍使用焊膏、回流焊和波峰焊技术克服这些挑战的实用方法。

为什么焊接双面PCB不同

与单面板相比，双面 PCB 上的焊接需要格外小心。由于组件和走线存在于两侧，因此您必须避免在另一侧工作时一侧过热，因为过热会损坏精密部件或抬起走线。此外，双面 PCB 上的通孔元件通常需要双面焊接以确保牢固的连接，特别是对于接头强度至关重要的大电流应用。

另一个挑战是管理间隔紧密的焊盘和另一侧走线之间出现焊桥或短路的风险。精度和正确的焊接技术是避免这些问题的关键。在以下部分中，我们将介绍如何使用为双面 PCB 组装量身定制的各种焊接方法来应对这些挑战。

焊接双面 PCB 的基本工具和材料

在开始之前，请收集必要的工具和材料，以确保焊接过程顺利进行。以下是在双面 PCB 上使用通孔组件的要点列表：

• 烙铁或焊台：带有细尖端（1 毫米或更小）的温控烙铁是精确工作的理想选择。将其设置为 300°C 至 350°C 之间，适用于大多数通孔焊接任务。

• 焊膏：焊膏用于回流焊，将焊料合金与助焊剂结合在一起，以便于在焊盘上应用。

• 焊锡丝：选择直径为 0.5mm 至 1mm 的无铅或含铅焊锡丝进行通孔元件的手动焊接。

• 通量： 有助于清洁表面并改善焊料流动，降低冷接头的风险。

• 拆焊工具：焊锡芯或拆焊泵可用于纠正错误或去除多余的焊料。

• PCB支架：当您在两侧工作时保持电路板稳定。

• 回流炉或热风枪：在通孔元件上使用锡膏时，回流焊是必需的。

• 波峰焊设备：用于在生产环境中批量焊接通孔组件。

• 清洁用品：异丙醇和刷子用于清洁焊接后的助焊剂残留物。

拥有正确的工具可确保您可以精确高效地应用下面讨论的焊接技术。

准备双面 PCB 进行焊接

准备工作对于成功焊接至关重要。请按照以下步骤让您的双面 PCB 为通孔组件组装做好准备：

1. 检查PCB：检查是否有任何制造缺陷，例如未对准的孔或损坏的走线。确保所有通孔清洁且没有碎屑。

2. 清洁电路板：使用异丙醇和刷子清除垫子和孔中的灰尘、油脂或氧化物。干净的电路板可确保更好的焊料附着力。

3. 插入组件：将通孔组件放入指定的孔中，确保引线穿过另一侧。对于双面 PCB，请注意哪些组件根据设计放在哪一侧。

4. 安全组件：在焊接过程中将引线稍微弯曲到另一侧，以将元件固定到位。或者，使用 PCB 支架或胶带来保持零件稳定。

适当的准备可以最大限度地减少焊接过程中的错误，并确保组件针对所选焊接方法正确定位。

带有通孔组件的双面 PCB 的焊接技术

让我们探讨一下在双面 PCB 上焊接通孔元件的三种主要方法：用焊膏手动焊接、回流焊和波峰焊。每种技术都有其优势，具体取决于项目规模和复杂性。

1. 用锡膏手动焊接

使用焊膏手动焊接是一种混合方法，通常用于小型项目或原型制作。虽然焊膏通常与表面贴装元件相关，但只要仔细应用，它也可以适用于双面PCB上的通孔部件。

步骤：

• 使用注射器或模板在PCB两侧通孔周围的焊盘上涂上少量焊膏，以确保精度。

• 插入通孔组件，确保引线穿过粘贴覆盖的焊盘。

• 使用热风枪或回流炉均匀加热电路板，熔化锡膏形成接头。无铅锡膏的典型回流温度范围为 220°C 至 250°C，具体取决于合金（例如 SAC305）。

• 检查接头是否正确润湿，并在需要时手动添加额外的焊锡丝以填充通孔引线周围的任何间隙。

优势：这种方法可以实现精确控制，适用于存在表面贴装和通孔组件的混合组件。

挑战：手动将焊膏涂在通孔上可能很棘手，加热不均匀可能会导致接头不完整。

2. 通孔元件的回流焊

回流焊是自动化 PCB 组装中的常用技术，主要用于表面贴装元件。然而，它可以使用称为通孔回流焊 （THR） 的工艺适用于双面 PCB 上的通孔组件。这种方法因其简化组装的能力而越来越受欢迎。

步骤：

• 设计具有适当焊盘尺寸和焊膏模板孔径的 PCB，以确保在通孔周围涂上足够的焊膏。超出焊盘尺寸 0.2 毫米至 0.3 毫米的典型孔径叠印有助于确保足够的焊料体积。

• 使用模板将焊膏涂在 PCB 一侧的焊盘上。

• 插入通孔组件，确保引线突出到另一侧。

• 将 PCB 放入回流炉中，遵循温度曲线，包括预热（150°C-180°C 60-90 秒）、浸泡和回流焊（在 235°C-250°C 下达到峰值 20-40 秒）。

• 对于双面 PCB，如果存在组件，请在另一侧重复该过程，使用较低的温度曲线以避免重新熔化第一面的接头。

优势：回流焊对于大批量生产非常有效，并在优化后形成一致的接头。

挑战：通孔回流焊需要精确的钢网设计，如果不进行额外的手动焊接，可能无法在另一侧形成完整的圆角。

3. 双面PCB的波峰焊

波峰焊是一种批量焊接工艺，非常适合双面 PCB 上的通孔元件，尤其是在批量生产中。它涉及将 PCB 穿过一波熔融焊料，以在底部形成接头。

步骤：

• 在 PCB 的底部涂抹助焊剂以清洁焊盘并提高焊料附着力。

• 将PCB预热至100°C-130°C左右，以激活助焊剂并减少热冲击。

• 以每分钟 250-2 米的传送带速度将 PCB 通过熔融焊料波（无铅焊料通常为 260°C-1），确保波接触底部的通孔引线和焊盘。

• 对于双面元件的双面PCB，用耐热掩膜保护顶部元件或将其粘合到位，以防止在波浪过程中移位。或者，在底部波峰焊后手动焊接顶部元件。

• 逐渐冷却 PCB 以避免热应力，然后清除助焊剂残留物。

优势：波峰焊对于大规模生产来说速度快且经济高效，可形成坚固的通孔接头。

挑战：由于存在损坏顶部部件的风险，它不太适合双面组件的双面 PCB。选择性波峰焊设备可以通过针对特定区域来帮助缓解这种情况。

成功双面 PCB 焊接的技巧

为确保在双面 PCB 上焊接通孔元件时获得高质量的结果，请记住以下提示：

• 避免过热：限制焊铁或回流炉的暴露，以防止损坏组件或走线。对于手动焊接，每个接头的接触时间保持在 3-5 秒以内。

• 检查接头质量：在通孔引线周围寻找闪亮的凹形焊料圆角。钝或裂的接头表明冷焊点可能会随着时间的推移而失效。

• 使用足够的通风：焊接会产生烟雾，尤其是助焊剂和含铅焊料。在通风良好的地方工作或使用排烟器。

• 仔细检查组件方向：确保在焊接前正确放置二极管和电解电容器等极化元件，因为在双面 PCB 上拆焊可能很棘手。

• 焊接后测试：使用万用表检查 PCB 两侧相邻焊盘或走线之间的连续性和短路。

要避免的常见错误

即使是经验丰富的工程师在焊接双面 PCB 时也会犯错误。以下是一些常见的陷阱以及如何避免它们：

• 焊料不足：焊料太少会导致接头薄弱。确保涂上足够的焊膏或焊丝，以在通孔引线周围形成适当的圆角。

• 焊桥：过量的焊料会在附近的焊盘之间产生短路。如果发生这种情况，请使用焊锡芯去除不需要的焊料。

• 热损伤：长时间受热会抬起垫子或损坏组件。使用散热器或快速工作以尽量减少热传递。

• 忽略设计约束：确保您的 PCB 设计考虑焊接方法的限制，例如波峰焊的焊盘间距或回流焊的钢网设计。

在双面 PCB 上焊接通孔元件可能看起来令人畏惧，但只要使用正确的技术和工具，它就会成为一项易于管理的任务。无论您选择使用焊膏进行手动焊接、为了精确而进行回流焊，还是为了提高效率而采用波峰焊，每种方法都提供了针对不同项目需求量身定制的独特优势。通过遵循本指南中概述的步骤和提示，您可以获得可靠、高质量的焊点，从而确保电子设计的性能和使用寿命。