气相焊接在大规模PCB中的应用

焊接工艺在大规模 PCB 应用中一直存在挑战。也许最大的挑战是工具和焊接的高温可能会损坏安装到电路板上的不同组件的结构甚至电路板本身的风险。许多公司正在转向无铅焊料底座，这意味着现在需要更高的温度来熔化焊料。这只会增加在组装过程中电子单元上出现更多基于热的损坏和故障的风险。 目前，降低热损坏风险的最佳方法之一是使用称为气相焊接的系统。这与传统的 IR 回流焊或激光方法相比具有明显的优势，因为几乎消除了电路板布局、形貌和温度波动的问题。 

气相焊接在概念上非常简单。在大多数情况下，它依赖于三层腔室来创建有助于成功焊接的所有组件和条件： 1. 基液层 基液层是选择用来提供焊接所需蒸气的化学物质。液体的选择基于许多因素，最重要的是它们的沸腾温度、环境影响和产生的蒸汽的腐蚀性。液体沸腾的温度是 PCB 上的焊料将被浸入的温度，因此有一个准确的预定义值。可以在气相室内控制压力，从而改变沸腾温度，但也可以在环境空气压力下操作。因此，使用正确的化学成分是绝对必要的，这样元件才不会被高温损坏或焊料在低端没有充分熔化。液体碱的另一个重要特征是产生的蒸气的非反应性方面。重要的是蒸气是惰性的，因此不会对正在焊接的电路板产生负面反应。这有助于防止氧化并减轻失效或有缺陷的接头。

1. 蒸气层 液体层的存在只是为了提供适当的蒸气，而蒸气层是在气相焊接单元中发生作用的地方。蒸汽层具有明显的优势，这就是为什么这种技术在当今的行业中变得越来越流行的原因。因为蒸气是液体沸腾的结果，所以它始终处于恒定温度，即液体的准确温度。即使加热元件有温度波动也是如此，这只会导致产生更多的蒸汽，同时避免温度升高。沸腾的液体是非常有效的恒温器，几乎没有有意义的变化。产生的蒸汽也被设计成比空气密度大得多。这意味着当液体沸腾时，蒸汽将在其上方形成，不会逸出或从表面飘走。冷却盘管也被添加到腔室中，以确保蒸汽不会逸出。它还可以取代任何其他气态材料，形成干净的固态蒸汽层，准备好进行焊接。这意味着在恒定的预定义温度下存在惰性气体。没有空气可以氧化任何电路板元件，并且有一种环绕的蒸汽可以围绕并均匀加热一个单元，无论其形状或设计如何。 

2. 预热区 为了防止各种焊接缺陷以及提供更牢固和导电的接头，PCB 在当今大多数焊接应用中都进行了预热。对于气相，这通常通过将电路板直接悬停在相室中的气相层上方一段预定时间来完成，以便充分加热焊膏和组件。执行此操作的方法因机器而异。在许多机器中，会在比主蒸汽层更低的温度下产生第二蒸汽相。这里没有焊接，只有温度升高。其他机器依靠红外预热或蒸汽以上的空气温度来加热元件并准备焊接。任何状况之下， 当电路板进入蒸汽层时，电路板上的实际焊接过程始于蒸汽在电路板上的冷凝，这会导致蒸汽与整个电路板结构（包括焊料）之间发生热传递。传热非常均匀，过热的风险几乎为零。传热速率可以通过液基下方的加热元件来控制，这样可以提高蒸汽的产生速率，但不会提高实际温度。由于电路板完全浸入蒸汽中，它会继续冷凝，直到 PCB 与蒸汽处于相同温度。由于当今使用的蒸汽具有出色的传热能力，这比红外或空气加热板发生得更快。一段时间后，板子从蒸汽层中取出，

随着气相焊接质量和工艺的改进，以及在 SMT 应用中部分或完全无铅元件的持续推动，气相正在成为一种更受欢迎的替代方案。它在焊接时间、能耗和过热风险方面拥有出色的规格，所有这些都对各个行业都非常有吸引力。

审核编辑 黄昊宇