Começando com a habilidade básica de um engenheiro de hardware
A soldagem conecta componentes eletrônicos a placas de circuito impresso (PCB). Esta etapa é vital para a fabricação de PCBA. Você vê solda em todos os lugares, desde soldagem manual em laboratórios até validação de protótipos e produção em massa em fábricas de PCBA. Na produção automatizada, soldagem por refluxo e soldagem por onda são os dois processos mais comuns e essenciais. Para fornecedores de PCBA, a escolha do processo de soldagem correto afeta diretamente o rendimento do produto, prazo de entrega, e custo de fabricação.
Este artigo compara a soldagem por refluxo e a soldagem por onda com base no IPC e outros padrões. Abrange princípios, processos, parâmetros, e controle de qualidade. Os designers de PCB e gerentes de compras de PCBA receberão um guia de seleção prático e detalhado.
1. Soldagem de reflexão: Aquecimento preciso para montagem SMT
A soldagem por refluxo é o processo principal para a tecnologia de montagem em superfície (SMT). Sua lógica central é “a solda existe primeiro, então o calor derrete.” Você imprime pasta de solda (com fluxo) em almofadas PCB usando um estêncil. Uma máquina pick-and-place monta dispositivos de montagem em superfície (SMDs) na pasta. Então toda a placa vai para um forno de refluxo. Um perfil de temperatura controlada derrete a pasta e forma juntas de solda confiáveis.
1.1 Quatro zonas de temperatura com controle preciso
De acordo com IPC-2221, um perfil de refluxo típico tem quatro estágios principais.
- Zona de pré-aquecimento: A temperatura sobe da temperatura ambiente para 150-160°C. A taxa de rampa permanece entre 1-3°C/s. Isso permite que os solventes na pasta evaporem lentamente, removendo bolhas e evitando respingos de solda. Placas grossas precisam de pré-aquecimento mais longo (sobre 3-4 minutos). Placas finas precisam de cerca de 1-2 minutos.
- Zona de imersão (Zona de ativação): A temperatura mantém-se entre 150-180°C durante 60-120 segundos. O fluxo é totalmente ativado e remove óxidos das pastilhas e dos terminais dos componentes.
- Zona de refluxo (Zona de Pico): A temperatura vai acima do ponto de fusão da solda. Solda sem chumbo (como SAC305) derrete a cerca de 217°C. A temperatura máxima atinge 235-250°C por 10-20 segundos. Isso derrete a solda e permite molhar as pastilhas e os cabos, formando um composto intermetálico (CMI). Solda com chumbo (Sn63Pb37) derrete a cerca de 183°C, com um pico de 210-220°C.
- Zona de resfriamento: A placa esfria rapidamente a 2-4°C/s. A solda se solidifica em uma junta forte. Se o resfriamento for muito rápido (acima de 6°C/s), o estresse térmico aumenta o risco de trincas em três vezes. Se o resfriamento for muito lento, a estrutura do grão torna-se grosseira, diminuindo a força das articulações.
1.2 Principais métricas de controle de qualidade
Defeitos de soldagem por refluxo causam excesso 60% de todas as falhas do PCBA. De acordo com IPC-A-610G, você deve atender a esses requisitos de qualidade: ângulo de molhamento ≤25°, Espessura IMC entre 0,8-1,5 μm, e taxa de nulidade ≤5%. Dados da indústria mostram que com controle preciso do processo, As linhas SMT podem reduzir as taxas de defeitos de 3.2% para baixo 0.05%.
2. Soldagem por onda: Umedecimento de onda de estanho para montagem através de furo
A soldagem por onda serve principalmente a tecnologia passante (THT) e montagens mistas com componentes passantes. Sua lógica central é “suprimentos de solda continuamente, então molha e solidifica.” Uma bomba cria uma onda de solda derretida em um tanque. O PCB, com componentes inseridos, passa sobre esta onda em um ângulo fixo. A solda líquida molha os terminais dos componentes e as almofadas da PCB. Depois de esfriar, as articulações se formam.
2.1 Controle quantitativo dos principais parâmetros do processo
As configurações adequadas dos parâmetros determinam a qualidade da soldagem por onda. Dados confiáveis da indústria mostram que uma variação de ±5°C na temperatura da solda aumenta as taxas de junta fria de 1% para 8%. UM 0.2 A variação de m/min na velocidade do transportador aumenta os defeitos de ponte em 5%.
- Temperatura de solda: Para SAC305 sem chumbo, a temperatura padrão é 250-255°C. SAC405 sem chumbo para alta temperatura funciona a 260-265°C. Sn42Bi58 sem chumbo de baixa temperatura precisa de apenas 180-190°C, adequado para componentes sensíveis ao calor.
- Velocidade do transportador: A faixa padrão é 1-1.5 m/min, dando 3-5 segundos de tempo de contato. Tempo de contato = comprimento de onda ÷ velocidade do transportador. Por exemplo, no 1.2 m/min passando por uma onda de 80 mm, tempo de contato = 0,08m ÷ (1.2m/min ÷ 60) = 4 segundos.
- Altura da Onda: Geralmente controlá-lo para 1/2 para 2/3 de espessura do PCB. Isso garante uma boa umectação.
- Temperatura de pré-aquecimento: A faixa típica é 100-150°C. Isso pré-aquece o PCB antes de encontrar a onda de solda, evitando danos por choque térmico.
2.2 Tecnologia de Onda Dupla
As máquinas de solda por onda modernas geralmente usam um sistema de onda dupla. A primeira onda é turbulenta. Distribui a solda uniformemente para todos os eletrodos e terminais. A segunda onda é suave. Remove pontes e pingentes de gelo. Em uma produção de placas mistas de eletrônicos de consumo, otimizando parâmetros de onda dupla (primeira onda a 237°C para 1 segundo, segunda onda a 250°C para 3 segundos) redução de defeitos de ponte de 4.8% para 1.1%.
3. Diferenças Fundamentais e Lógica de Seleção
A diferença essencial entre refluxo e soldagem por onda está no fornecimento de solda e na lógica de formação. Usos de soldagem por refluxo “fornecimento em quantidade fixa, então aqueça a solidificação.” Usos de soldagem por onda “fornecimento contínuo, então molhar a solidificação.”
| Aspecto de comparação | Soldagem de reflexão | Soldagem por onda |
|---|---|---|
| Componentes adequados | SMDs (resistores, capacitores, ICS, BGAs, etc.) | Componentes de plug-in passantes (conectores, transformadores, dispositivos de alta potência, etc.) |
| Fornecimento de solda | Pasta de solda impressa em estêncil, quantidade fixa | Onda contínua de solda fundida |
| Temperatura Típica | Pico 235-250°C (sem chumbo) | Pote de solda 250-260°C |
| Nível de precisão | Passo fino (0.3-0.5milímetros) | Adequado para campos maiores |
| Projeto de PCB | Siga IPC-7351, considere o equilíbrio térmico da almofada | Evite efeito de sombra, o layout do componente é importante, empenamento <0.8% |
Um princípio fundamental no design de PCB atual: escolha pacotes de montagem em superfície sempre que possível. Pacotes SMD reduzem etapas do processo e aumentam a eficiência. Quando você deve usar componentes de furo passante, a fabricação moderna de PCBA geralmente usa um processo misto: solde por refluxo os SMDs primeiro, em seguida, manuseie as peças através do orifício com soldagem por onda seletiva ou soldagem manual.
4. Tendências de Processo: Ascensão da soldagem por onda seletiva e da soldagem por refluxo a vácuo
Demanda por estações de carregamento de EV, armazenamento de energia de alta potência, e os módulos IGBT estão crescendo rapidamente. Como resultado, a soldagem por onda tradicional está dando lugar à soldagem por onda seletiva. Esta tecnologia usa uma bomba eletromagnética em miniatura para criar uma mini onda de solda estável. Solda com precisão apenas almofadas especificadas, reduzindo a zona afetada pelo calor em mais 60%. Isto funciona muito bem para placas mistas com componentes sensíveis ao calor. Para módulos de potência que necessitam de confiabilidade ultra-alta, a soldagem por refluxo a vácuo reduz as taxas de vazios e garante juntas de solda de alta confiabilidade.
De acordo com a Global Info Research, o mercado global de PCB e PCBA alcançará $82.15 bilhão em 2025. Espera-se que cresça a um ritmo 3.2% CAGR e exceder $102.33 bilhão por 2032. Nesta indústria em rápido crescimento, fornecedores profissionais de PCBA ganham competitividade otimizando continuamente seus processos de soldagem.
Conclusão: Deixe a escolha certa criar valor
Tanto a soldagem por refluxo quanto a soldagem por onda visam obter uma ligação metalúrgica confiável entre a solda, almofadas, e leva. Em produção real, sua escolha depende dos tipos de componentes, Projeto de PCB, tamanho do lote, e necessidades de confiabilidade. Se você precisa de soluções confiáveis de soldagem PCBA ou otimização de processos para o seu produto, entre em contato com nossa equipe de especialistas. Oferecemos serviços completos, desde o design de PCB e montagem SMT até a montagem do produto final. Ajudamos a transformar seus projetos em produtos confiáveis de forma eficiente.
