在为原型设计所需的少量焊接系统选择焊接系统时，应牢记高质量。

回流焊接工艺对于表面安装器件（SMD）元件是常见的。如果只有少量的零件，比如原型设计或小型生产运行通常需要的零件，那么全对流系统在财务上并没有真正的回报。全对流焊接是一种温和的工艺，具有很高的可重复性，这就是为什么它是行业中最常用的工艺之一。同样，在为原型设计所需的少量焊接系统选择焊接系统时，应牢记高质量。热空气焊接等程序值得考虑，并且在返工应用中是一个很好的主意，因为可以选择性地加热SMD焊盘。但总的来说，这不是一个精确的焊接过程，也不一定适用于一些温度敏感的部件。这也适用于红外加热器。


在本文中，另一种使用气相焊接的回流焊接工艺将是重点。这是电子产品生产中最温和的工艺之一，比热空气焊接等其他工艺精确得多。另一个优点是，与全对流系统相比，即使是工业在线气相焊接系统也具有较小的能量和空间需求。


与焊接工艺相关的原型设计挑战是什么


在原理图和布局设计中，已经出现了如何将元件与电路板接触的问题。当涉及到原型设计或定制电路板时，在焊接过程的质量方面有很高的期望。重要的是要保证焊接环境中的温度均匀，并可靠地符合温度分布。


可靠的电路板是原型设计的关键，因为它将在许多方面受到挑战。通常焊接电路板以检查原理图和布局设计。焊接过程中的不准确可能会导致故障排除和调试出现一些不必要的延迟。说到延迟，当然要尽量减少后期处理所花费的时间。


常见的问题是墓碑效应或焊料芯吸。可以通过使用遵循特定温度分布的温和焊接工艺或通过调整所使用的焊膏的量来减少其发生。但如果出现这些影响，则需要花费大量时间来纠正。此外，许多（基准）测试都是在板上进行的。这可以是关于功率、对温度或振动的反应的测试。当然，在向客户展示电路板的情况下，美观的外观也是可取的。


气相焊接工艺是如何进行的？


系统内部有一种液体介质，称为Galden。这种介质在一定温度下沸腾。Galden LS230的沸点恰好为230°C（446°F），这限制了该过程中可以达到的最高温度。当加尔登沸腾时，会产生比空气更重的蒸汽。然后将电路板暴露在这种蒸汽中。介质在组件的表面凝结。蒸汽几乎取代了所有的氧气，从而防止了氧化。当Galden冷凝时，它将热能均匀地转移到组件中。这会加热PCB、组件和它们之间的焊膏。一旦PCB达到适当的温度，焊膏就会融化，这取决于所使用的焊膏。通常，这种情况发生在180°C（356°F）左右。当温度降低时，处理室内仍有大量蒸汽。重要的是保持系统关闭，直到蒸汽冷凝，Galden再次变为液体。强大的冷却系统是减少几个焊接周期之间等待时间的关键。一旦温度显著下降，焊料就会凝固。


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图1：在气相焊接中使用Galden的典型温度分布。（来源：PCB艺术）

为了取得好的结果，理解什么是重要的？


良好的焊接工艺必须保证焊接环境中的温度均匀，并可靠地符合温度分布。在气相焊接机进行焊接之前，工程师必须为工艺设置这样的轮廓。这个轮廓决定了在焊接过程中应该在什么时候达到哪个温度。调整这种轮廓是至关重要的，因为更高的热质量需要更长的高温时间来确保它们被完全焊接。气相焊接通常具有上述所有程序中最高的传热系数，如果焊接具有高热质量的PCB，这是至关重要的。此外，一些组件，如LED，对温度非常敏感，需要良好控制的焊接过程，而气相焊接系统可以提供这一点。


哪些气相焊接系统适用于原型制作？


在原型制作领域，可以使用几种气相焊接系统。它们在高度动态温度分布的支持或高价介质Galden的守恒方面有所不同。有些采用空气冷却，另一些采用开放式或封闭式水冷回路。冷却元件的性能还决定了可以应用的温度分布的动态。这也可以通过自动升降来支持，该升降控制PCB和沸腾的Galden之间的距离。在焊接过程中，提升可以增加沸腾的Galden和PCB之间的距离，从而也降低了用于焊接PCB的温度。


先进的气相焊接系统，如PCB Arts的气相一支持动态和快速上升的温度曲线。此外，该系统还包括防冷凝模式。通过在完成焊接过程后将PCB的温度保持在120°C，可以最大限度地减少Galden在PCB上的冷凝。除了可以将电路板干燥移除外，还可以最大限度地减少Galden的消耗。


总部位于德国的PCB Arts通过提供开放的硬件和开放的软件产品，开放焊接系统的内部工作，从而采取了一种新的创新方法。工程师不仅可以对他们想要购买的产品有更深入的了解。它还使修复和修复错误变得更加容易。即使不咨询客户服务或昂贵的维修服务，也可以修复一些出现的错误。另一个优点是可以单独调节的温度分布。焊接系统提供了三种预制型材。但如果PCB需要特殊的温度过程，工程师可以很容易地设置这些温度曲线。


结论


在用于原型设计和小型生产的可用焊接程序中，气相焊接提供了精确和温和的焊接过程，以保护敏感、高成本的组件。通过将这种方法与开源解决方案结合使用，工程师可以更深入地了解流程，并更容易地使系统适应他们的个人需求。


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安娜·梅岑罗斯是的营销和公关经理PCB艺术，一家设计、创建和开发电子产品和硬件的初创公司。Anna是纽伦堡埃尔兰根弗里德里希·亚历山大大学的工业和电气工程学士。