波峰焊与回流焊：PCB 组装的综合比较

随着当代电子产品追求轻量化、提高效率和高速度，制造过程的每个环节也符合这一理念，包括印刷电路板（PCB）组装。焊接在决定电子产品的成功方面发挥着至关重要的作用，因为电气连接源自精确的焊接。与手工焊接相比，自动焊接因其精度高、速度快、大批量、高性价比的需求而被广泛选择。作为领先的组装焊接技术，波峰焊和回流焊在高质量组装中得到了最广泛的应用；然而，这两种技术之间的差异仍然让许多人感到困惑，并且何时应该使用每种技术也很模糊。

图 1.软焊、焊接和铜焊之间的区别。

在对波峰焊和回流焊进行正式比较之前，非常有必要了解锡焊、焊接和钎焊之间的差异（图 1）。简单来说，焊接是指两种相似的金属熔化而粘合在一起的过程。钎焊是指通过在高温下加热并熔化填充物或合金将两块金属粘合在一起的过程。钎焊实际上是一种低温钎焊，其填充物称为焊锡。

PCB 组装时，通过焊膏进行焊接。使用含有铅、汞等有害物质的焊膏进行焊接称为有铅焊接，而使用不含有害物质的焊膏进行焊接称为无铅焊接。应根据组装 PCB 设计工作的产品的具体要求来选择有铅或无铅焊接。

波峰焊

顾名思义，波峰焊用于通过电机搅拌形成的液体“波”将 PCB 和零件结合在一起。该液体实际上是溶解的锡。它是在波峰焊机中进行的（图2）。

波峰焊工艺由助焊剂喷涂、预热、波峰焊、冷却四个步骤组成。

1. 助焊剂喷涂。 金属表面的清洁度是保证焊接性能的基本要素，这取决于助焊剂的功能。助焊剂对于焊接的顺利实施起着至关重要的作用。助焊剂的主要功能包括消除电路板和元件引脚金属表面的氧化物；保护电路板在热处理过程中免受二次氧化；降低焊膏的表面张力；并传递热量。

2. 预热。 在沿着类似于传送带的链条的托盘中，电路板穿过热通道以进行预热并激活助焊剂。

3. 波峰焊。 随着温度不断升高，焊膏变成液体，并从上方的边缘板形成波。元件可以牢固地粘合在板上。

4. 冷却。 波峰焊接曲线符合温度曲线。当温度在波峰焊接阶段达到峰值时，温度会降低，这称为冷却区。冷却至室温后，电路板组装成功。

图 2. 波峰焊机示例。

当电路板放置在托盘上准备进行波峰焊接时，时间和温度与焊接性能密切相关。就时间和温度而言，专业的波峰焊机是必要的，而PCB组装工的专业知识和经验却很难获得，因为它们依赖于最新技术的应用和业务重点。

如果温度设置得太低，助焊剂将无法正常熔化，从而降低反应和溶解金属表面氧化物和污垢的能力。另外，如果温度不够高，助熔剂和金属也不会生成合金。还应考虑其他因素，如带载速度、波接触时间等。

一般来说，即使使用相同的波峰焊设备，不同的组装人员由于操作方法和操作机器知识的程度不同，其生产效率也有所不同。

回流焊

回流焊将首先使用焊膏暂时粘在电路板上焊盘上的元件永久粘合，焊膏将通过热空气或其他热辐射传导熔化。回流焊是在称为回流焊炉的机器中实现的（图 3）。正如其定义所暗示的那样，电气元件在使用焊膏焊接之前暂时连接到接触垫上。

这个过程主要包含两个步骤。首先，通过焊膏模板将焊膏准确地放置在每个焊盘上。然后，通过拾放机将元件放置在焊盘上。在做好这些准备之后，真正的回流焊接才会开始。

• 预热。 此步骤在回流焊接期间有两个目的。首先，它允许组装电路板以始终达到所需的温度，以完全符合热分析。其次，它负责排出焊膏中含有的挥发性溶剂。否则，焊接质量将会受到影响。

• 热浸泡。 与波峰焊类似，回流焊也依赖于焊膏中含有的助焊剂。因此，温度必须达到助焊剂能够被激活的水平，否则助焊剂无法在焊接过程中发挥其作用。

• 回流焊接。 当达到峰值温度时，就会发生此阶段，使焊膏能够熔化并回流。温度控制在回流焊过程中起着至关重要的作用。温度太低会导致焊膏无法充分回流；温度过高可能会损坏表面贴装技术 (SMT) 组件或电路板。例如，球栅阵列 (BGA) 封装包含多个焊球，这些焊球将在回流焊接过程中熔化。如果焊接温度没有达到最佳水平，这些球可能会熔化不均匀，BGA焊接可能会因返工而受到影响。

• 冷却。 达到最高温度后，温度很快就会下降。冷却使焊膏凝固，将部件永久固定在电路板上的接触垫上。

图 3. 回流焊在回流焊炉中进行。

回流焊接可应用于 SMT 和通孔技术 (THT) 组装，但主要用于前者。当涉及到 THT 组件上的回流焊接时，通常依赖于引脚焊膏 (PIP)。首先，焊膏填充板上的孔。然后，将元件引脚插入孔中，一些焊膏从电路板的另一侧流出。最后进行回流焊，完成焊接。

波峰焊与回流焊

波峰焊和回流焊之间的区别永远不容忽视，因为许多用户在购买 PCB 组装服务时不知道该选择哪一种。焊接方面的修改往往会导致整个组装制造过程的变化。这些变化包括制造效率、成本、上市时间、收益等。

图 4 说明了焊接工艺步骤之间的差异。波峰焊和回流焊的本质区别在于助焊剂喷涂——波峰焊包含这一步，而回流焊则没有。助焊剂能够消除二氧化碳并降低待焊接材料的表面张力。助焊剂只有在激活时才会起作用，这需要严格遵守温度和时间控制。由于回流焊时焊膏中含有助焊剂，因此必须适当安排和达到助焊剂含量。

图 4.波峰焊接和回流焊接工艺步骤之间的差异。

焊接缺陷似乎是不可避免的。不可能确定哪种焊接技术比另一种焊接技术产生更多的缺陷，因为每次的工艺都不同。尽管焊接缺陷的发生是不可避免的，但当装配人员遵守专业装配制造法规，并充分了解生产线上所有设备的特性和性能时，可以减少焊接缺陷的发生频率。此外，工程人员应具备资质并定期接受培训，以跟上现代技术的进步。

一般来说，回流焊最适合 SMT 组装，而波峰焊最适合 THT 或 DIP 组装。然而，电路板几乎从不包含纯 SMD（表面贴装器件）或通孔元件。在混合组装方面，通常先进行SMT，然后进行THT或DIP，因为回流焊所需的温度比波峰焊所需的温度高得多。如果两次组装的顺序颠倒，固体焊膏可能会再次熔化，导致焊接良好的元件出现缺陷，甚至从板上掉落。

本文由中国杭州 PCBCart 技术工程师 Dora Yang 撰写。欲了解更多信息，请点击此处。