回流焊接工藝對于表面貼裝器件 (SMD) 組件很常見。如果只有少量零件，例如原型制作或小批量生產通常需要的零件，那么完整的對流系統并不能真正獲得經濟回報。全對流焊接是一種溫和的工藝，具有很高的可重復性，這就是為什么它是業內最常用的工藝之一。同樣，在為原型制作所需的少量焊接系統選擇焊接系統時，應牢記高質量。熱風焊接等程序值得考慮，并且在返工應用中是一個好主意，因為可以選擇性地加熱 SMD 焊盤。但總的來說，它不是一種精密的焊接工藝，也不一定適用于一些對溫度敏感的元件。

在本文中，將重點介紹另一種使用氣相焊接的回流焊接工藝。它是電子產品生產中最溫和的工藝之一，并且比熱風焊接等其他工藝更精確。另一個優點是，與全對流系統相比，即使是工業在線氣相焊接系統也具有更小的能量和空間需求。

與焊接工藝相關的原型設計挑戰是什么

已經在原理圖和布局設計中，問題出現了如何將組件與電路板接觸。當涉及原型制作或定制電路板時，在焊接過程的質量方面需要滿足很高的期望。重要的是要保證焊接環境中的溫度均勻并可靠地符合溫度曲線。

可靠的電路板是原型設計的關鍵，因為它將在許多方面受到挑戰。通常會焊接電路板以檢查原理圖和布局設計。焊接過程中的不準確可能會導致故障排除和調試出現一些不必要的延遲。說到延遲，當然要盡量減少后期處理所花費的時間。

常見問題是墓碑效應或焊錫芯吸。通過使用遵循一定溫度曲線的溫和焊接工藝或調整使用的焊膏量，可以減少它們的發生。但是，如果這些影響發生，則需要花費大量時間來糾正它們。此外，在板上進行了許多（基準）測試。這可能是關于功率的測試，或者對溫度或振動的反應。當然，如果電路板展示給客戶，美觀的外觀也是可取的。

氣相焊接工藝是如何進行的？

系統內部有一種液體介質，稱為 Galden。這種介質在一定溫度下沸騰。Galden LS230 的沸點正好為 230°C (446°F)，這限制了過程中可以達到的最高溫度。當 Galden 沸騰時，會產生比空氣重的蒸汽。然后電路板暴露在這種蒸汽中。介質在組件表面凝結。蒸汽取代了幾乎所有的氧氣，這可以防止氧化。當 Galden 冷凝時，它將熱能均勻地傳遞到組件中。這會加熱 PCB、組件和應用在它們之間的焊膏。一旦 PCB 達到適當的溫度，焊膏就會熔化，這取決于所使用的焊膏。通常，這發生在 180°C (356°F) 左右。當溫度降低時，工藝室中仍有大量蒸汽。重要的是要保持系統關閉，直到蒸汽冷凝并且 Galden 再次變成液體。強大的冷卻系統是減少幾個焊接周期之間等待時間的關鍵。一旦溫度顯著下降，焊料就會凝固。

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圖 1：在氣相焊接中使用 Galden 的典型溫度曲線。（來源：PCB藝術）

為了獲得好的結果，了解什么是重要的？

良好的焊接工藝必須保證焊接環境中的溫度均勻，并可靠地符合溫度曲線。在汽相焊機進行焊接之前，工程師必須為工藝設置這樣的配置文件。該曲線決定了焊接過程中應該在什么時間達到哪個溫度。調整此配置文件至關重要，因為較高的熱質量需要較長時間的高溫以確保它們完全焊接。一般來說，氣相焊接在所有提到的程序中具有最高的傳熱系數，如果焊接具有高熱質量的 PCB，這一點至關重要。此外，諸如 LED 之類的某些組件對溫度非常敏感，需要良好控制的焊接工藝，而氣相焊接系統可以提供這種工藝。

哪些氣相焊接系統適用于原型制作？

在原型制作領域，有幾種氣相焊接系統可供使用。它們在支持高動態溫度曲線或保護高價介質 Galden 方面有所不同。有些使用空氣冷卻，有些使用開放或封閉的水冷回路。冷卻元件的性能也決定了可以應用的溫度曲線的動態。這也可以通過控制 PCB 和沸騰 Galden 之間距離的自動升降機來支持。在焊接過程中，升降機可以增加沸騰的 Galden 和 PCB 之間的距離，從而降低用于焊接 PCB 的溫度。

先進的氣相焊接系統，如PCB Arts 的 Vapor Phase One支持動態和快速上升的溫度曲線。此外，該系統包括防冷凝模式。通過在完成焊接過程后將 PCB 的溫度保持在 120°C，可以最大限度地減少 PCB 上的 Galden 冷凝。除了允許將電路板取出干燥外，Galden 的消耗也被降至最低。

PCB Arts 總部位于德國，通過提供開放式硬件和開放式軟件產品，開放焊接系統的內部工作原理，采用新的創新方法。工程師不僅可以更深入地了解他們想要購買的產品。它還使修復和修復錯誤變得更加容易。即使不咨詢客戶服務或昂貴的維修服務，一些發生的錯誤也可能得到修復。另一個優點是可以單獨調整的溫度曲線。焊接系統隨附三種預制型材。但如果 PCB 需要一種特殊的溫度過程，工程師可以輕松設置這些溫度曲線。

結論

在可用于原型制作和小批量生產的焊接程序中，氣相焊接提供了一種精確且溫和的焊接工藝，以保護敏感、高成本的組件。通過將這種方法與開源解決方案結合使用，工程師可以更深入地了解流程并更輕松地使系統適應他們的個人需求。

審核編輯：湯梓紅