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。
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。
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:
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:
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:
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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Zachariah Peterson拥有学术界和工业界广泛的技术背景。在从事PCB行业之前,他曾在波特兰州立大学任教。他的物理学硕士研究课题是化学吸附气体传感器,而应用物理学博士研究课题是随机激光理论和稳定性。他的科研背景涵盖纳米粒子激光器、电子和光电半导体器件、环境系统以及财务分析等领域。他的研究成果已发表在若干经同行评审的期刊和会议论文集上,他还为多家公司撰写过数百篇有关PCB设计的技术博客。Zachariah与PCB行业的其他公司合作提供设计和研究服务。他是IEEE光子学会和美国物理学会的成员。
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