一、双层电路板焊接封装的基本概念

双层电路板是一种在电路板的两面都有布线的电路板，为了使用两面的导线，需要通过导孔来实现两面间的电路连接，导孔是充满或涂上金属的小洞，可与两面的导线相连接。

在双层电路板的焊接封装中，涉及多种焊接方法。从大的分类来说，主要有表面焊接和插件焊接两种方式。表面焊接包括烙铁焊接和浸焊，烙铁焊接适用于小元件的焊接，其操作方式是先用烙铁加热焊点，然后施加一定压力把元件焊住；浸焊则是利用浸焊枪加热焊件，使表面焊盘熔化从而焊住元件，焊件不需要加压。插件焊接采用波峰焊接、再流焊接、自动缝焊等工艺方法。波峰焊接是插件板先在波峰前经过，然后板子被移到恒温烤箱中固化；再流焊接可确保元件脚和焊盘对准，能够实现高质量的焊接；自动缝焊由机器人完成，有助于提高生产率和焊接质量。这些焊接方法各有优缺点，在实际操作中需要根据具体的板子结构、生产效率、成本、质量和外观要求等因素来选择合适的工艺方法。

二、双层电路板焊接封装的工具和材料准备

（一）工具准备

1. 电烙铁

• 电烙铁是双层电路板焊接中最常用的工具之一。根据功率不同，有多种选择。一般来说，对于小功率的焊接工作，例如焊接一些小型的贴片元件，可以选择25 - 35W的电烙铁；如果是焊接较大的元件或者需要较大热量输入的情况，可能需要50 - 100W的电烙铁。不同功率的电烙铁在加热速度、热量传递等方面有所差异。例如，功率较低的电烙铁加热速度相对较慢，但对于一些对温度敏感的元件更为合适，因为它不容易因过热而损坏元件；而功率较高的电烙铁能够快速加热焊点，适用于较大焊点或者需要快速焊接的情况，但如果操作不当，容易因为过热而损坏电路板或者元件。

• 在使用电烙铁时，还需要注意烙铁头的形状和质量。常见的烙铁头形状有圆锥形、凿形等。圆锥形烙铁头适用于一般的焊接工作，能够较好地接触焊点；凿形烙铁头则更适合于焊接较大的焊点或者扁平引脚的元件。烙铁头的质量也很重要，优质的烙铁头能够更好地传递热量，并且不易氧化。例如，一些高级的烙铁头采用特殊的合金材料制成，具有良好的导热性和抗氧化性，能够提高焊接的效率和质量。

2. 镊子

• 镊子在双层电路板焊接中起到辅助操作的作用。主要用于夹持微小的元件，如贴片电阻、电容等。镊子的种类繁多，有直头镊子和弯头镊子等不同形状。直头镊子适合在开阔空间操作，而弯头镊子则更便于在一些狭小空间或者需要特殊角度操作的地方使用。

• 在焊接过程中，当放置元件时，镊子可以精确地将元件定位在电路板的焊盘上，确保元件引脚与焊盘准确对准。特别是对于一些非常小的元件，如0402、0201等规格的贴片元件，使用镊子可以避免手指直接接触元件而造成元件损坏或者沾染油污等影响焊接质量的情况。

3. 助焊剂喷涂设备（对于一些特殊焊接工艺）

• 在选择性焊接等工艺中，助焊剂喷涂设备是关键工具。助焊剂的作用是在焊接过程中清除金属表面的氧化物，防止焊接时产生氧化膜，同时降低焊料的表面张力，使焊料能够更好地润湿焊点。助焊剂喷涂设备可以精确地将助焊剂喷涂到电路板需要焊接的位置上。

• 例如，在一些自动化的焊接生产线中，X/Y机械手会携带电路板通过助焊剂喷嘴上方，助焊剂被喷涂到pcb电路板的焊接位置上。这种设备能够控制助焊剂的喷涂量、喷涂范围等参数，确保助焊剂在焊接过程中发挥最佳效果。助焊剂的喷涂量过少可能导致焊接不良，如出现虚焊等问题；而喷涂量过多则可能会在电路板上留下残留物，影响电路板的性能和外观。

4. 恒温烤箱（对于波峰焊接等工艺）

• 恒温烤箱在波峰焊接工艺中有重要作用。在波峰焊接过程中，插件板先在波峰前经过，然后被移到恒温烤箱中固化。恒温烤箱能够提供一个稳定的温度环境，确保焊接后的焊点能够充分固化，提高焊点的可靠性。

• 恒温烤箱需要能够精确控制温度，不同的焊接材料和元件可能需要不同的固化温度和时间。例如，对于某些特殊的焊料和元件组合，可能需要在150 - 200°C的温度下固化10 - 30分钟。如果温度控制不当，可能会导致焊点的强度不足或者出现其他质量问题。

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（二）材料准备

1. 电路板

• 双层电路板是焊接的基础载体。在准备电路板时，需要确保电路板的质量符合要求。首先要检查电路板的外观，看是否有划痕、破损或者短路等缺陷。例如，电路板上的线路如果有划痕可能会导致线路断路，影响电路的正常工作；如果有短路现象，在焊接后可能会造成电路故障甚至损坏元件。

• 还需要检查电路板上的焊盘质量，焊盘应该平整、光亮，没有氧化层或者油污等杂质。如果焊盘存在氧化现象，会影响焊料与焊盘的结合，容易导致虚焊等问题。此外，要根据设计要求选择合适层数、尺寸和材质的电路板。不同的应用场景可能需要不同厚度和材质的电路板，例如，对于一些高频电路，可能需要使用特殊的高频板材来减少信号损耗。

2. 元器件

• 各种元器件是构成双层电路板功能的关键部分。在准备元器件时，要根据电路设计的要求，准确无误地挑选元器件。对于不同类型的元器件，如电阻、电容、电感、集成电路芯片等，要确保其规格、型号、参数等与设计要求一致。例如，在一个稳压电路中，如果使用的电阻阻值与设计值偏差较大，可能会导致输出电压不稳定。

• 同时，要检查元器件的外观是否完好，引脚是否有弯曲、折断或者氧化等情况。对于引脚氧化的元器件，需要进行清洁或者处理后才能进行焊接，否则会影响焊接质量。在挑选元器件时，还可以考虑元器件的质量等级，对于一些对可靠性要求较高的电路，可能需要使用高质量等级的元器件。

3. 焊锡

• 焊锡是焊接过程中的连接材料。焊锡有不同的规格和成分，常见的有含锡量60% - 63%的锡铅焊锡（对于非无铅焊接）。无铅焊锡也越来越广泛地被使用，如锡 - 银 - 铜（Sn - Ag - Cu）系列的无铅焊锡。不同成分的焊锡在熔点、流动性、润湿性等方面有所差异。

• 例如，锡 - 银 - 铜无铅焊锡的熔点相对较高，大约在217 - 220°C之间，而传统的锡铅焊锡熔点较低，约为183°C。在选择焊锡时，要根据焊接的元器件、电路板以及焊接工艺的要求来确定。如果焊接的是对温度敏感的元器件，可能需要选择熔点较低的焊锡；而对于一些对环保要求较高的应用场景，则需要使用无铅焊锡。焊锡的质量也很重要，优质的焊锡具有良好的流动性和润湿性，能够使焊点更加饱满、牢固。

4. 焊膏（对于表面贴装焊接）

• 焊膏主要用于表面贴装焊接。它是一种由焊锡粉末和助焊剂混合而成的膏状物质。焊膏的作用是在焊接前将元器件引脚与电路板焊盘暂时固定，并在焊接过程中提供助焊作用。

• 焊膏的选择要考虑其成分、粘度、颗粒度等因素。不同的焊膏适用于不同的焊接工艺和元器件。例如，对于精细间距的表面贴装元器件，需要使用颗粒度较小的焊膏，以确保焊膏能够准确地填充在引脚与焊盘之间；而对于一些较大的表面贴装元件，对焊膏的颗粒度要求相对较低。焊膏的粘度也很重要，合适的粘度能够保证焊膏在印刷或涂抹过程中保持良好的形状，并且在焊接过程中能够充分熔化和流动。如果焊膏粘度太高，可能会导致印刷不均匀或者在焊接时不完全熔化；如果粘度太低，则可能会出现流淌现象，影响焊接精度。

三、双层电路板焊接封装的具体步骤

1. 清洁电路板表面和元器件引脚

• 这是焊接前非常重要的一步。使用清洁剂或酒精等清洁电路板表面和元器件引脚，可以去除表面的油污、灰尘、氧化物等杂质。对于电路板表面，这些杂质可能会影响焊盘与焊料的结合；对于元器件引脚，氧化物会阻碍焊料的润湿，容易导致虚焊。

• 例如，如果电路板在生产过程中或者储存期间沾染了油污，油污会在焊盘表面形成一层隔离层，使得焊锡无法与焊盘良好接触。在清洁时，可以使用蘸有酒精的棉球轻轻擦拭电路板表面和元器件引脚，确保表面干净、光亮。对于一些顽固的氧化物，可以使用专门的除锈剂进行处理，但处理后要再次清洁，防止除锈剂残留影响焊接质量。

2. 放置元器件

• 按照电路板的设计要求，将元器件放置在电路板上，注意元器件的方向和位置。对于有极性的元器件，如电解电容、二极管等，要确保极性正确。如果极性放置错误，可能会导致元器件损坏或者电路无法正常工作。

• 在放置元器件时，可以使用镊子辅助操作，特别是对于小型的贴片元件。例如，在放置0603规格的贴片电阻时，镊子可以准确地将电阻放置在对应的焊盘上，并且可以调整电阻的位置，使其引脚与焊盘完全对准。对于一些较大的插件元件，如集成电路插座等，要确保插座的引脚能够准确插入电路板的孔中，并且安装牢固。

3. 涂覆焊膏（对于表面贴装焊接）

• 使用焊膏涂抹在元器件引脚和电路板上的焊盘上，为焊接做准备。可以使用专门的焊膏印刷设备进行印刷，也可以使用小刮刀等工具手工涂抹。

• 在涂抹焊膏时，要确保焊膏均匀地覆盖在焊盘和引脚表面。如果焊膏涂抹不均匀，可能会导致焊接时部分引脚焊接不牢固或者出现短路等问题。例如，对于一个有多个引脚的集成电路芯片，如果焊膏在某个引脚处涂抹过少，可能会造成虚焊；如果在相邻引脚间涂抹过多且在焊接时溢出，可能会导致引脚间短路。对于精细间距的元器件，要更加小心地涂抹焊膏，确保焊膏不会粘连到相邻的引脚或焊盘上。

4. 焊接元器件

• 波峰焊接：插件板先在波峰前经过，波峰焊接设备中的熔化焊料会形成类似波浪的形状，当电路板经过波峰时，焊料会与插件元器件的引脚接触并填充到引脚与焊盘之间，然后板子被移到恒温烤箱中固化。在波峰焊接过程中，要调整好波峰的高度、速度等参数。例如，如果波峰高度过高，可能会导致焊料过多，出现桥接现象；如果波峰速度过快，可能会导致部分引脚焊接不牢固。

• 再流焊接：可确保元件脚和焊盘对准并可实现高质量的焊接。在再流焊接前，要先在元器件引脚和焊盘上涂覆焊膏，然后将电路板放入再流焊接设备中。再流焊接设备会按照设定的温度曲线对电路板进行加热，使焊膏熔化再凝固，从而实现焊接。再流焊接过程中，温度曲线的设置非常关键，不同的元器件和焊膏可能需要不同的温度曲线。例如，对于一些对温度敏感的芯片，需要精确设置升温、保温、降温等阶段的温度和时间，以确保芯片不会因过热而损坏。

• 自动缝焊：由机器人完成，能提高生产率和焊接质量。在自动缝焊过程中，机器人会按照预先设定的程序对电路板进行焊接。这种焊接方式适用于大规模生产，能够保证焊接的一致性和准确性。

• 烙铁焊接：如果采用烙铁焊接，适用于小元件的焊接。先用烙铁加热焊点，将烙铁头接触到焊盘和元器件引脚的连接处，使焊盘和引脚预热。然后，将焊锡丝送到烙铁头与焊点的接触部位，使焊锡熔化并填充在引脚与焊盘之间，同时施加一定压力把元件焊住。在这个过程中，要注意保持烙铁头的清洁，避免因烙铁头氧化而影响热量传递和焊接质量。例如，在焊接一个贴片电容时，烙铁头要与电容引脚和焊盘保持良好的接触，加热时间不宜过长，一般在2 - 3秒左右，以免过热损坏电容。

• 浸焊：浸焊是用浸焊枪加热焊件，使其表面焊盘熔化而焊住元件，焊件不必加压。在浸焊前，要确保电路板和元器件放置正确且固定好。将电路板放入浸焊设备中，使焊盘表面与浸焊枪产生的熔化焊料接触，焊料会自动填充到引脚与焊盘之间。浸焊过程中要注意控制浸焊的深度和时间，防止焊料过多或过少，以及避免长时间浸焊导致元器件损坏。

• 表面焊接

• 插件焊接

5. 检查焊接质量

• 检查焊接点是否牢固、饱满，有无虚焊、漏焊等现象。牢固的焊点应该是焊锡均匀地包裹在元器件引脚与焊盘之间，焊点表面光滑、有光泽。

• 虚焊是指焊点处只有少量焊锡连接，或者焊锡与引脚、焊盘之间没有形成良好的冶金结合，这种焊点在受到震动或者外力时容易断开，导致电路故障。可以通过观察焊点的外观来初步判断是否虚焊，例如，如果焊点表面粗糙、有针孔或者看起来不饱满，可能存在虚焊的情况。漏焊则是指应该焊接的引脚或焊盘没有被焊接，这可能是由于焊接过程中的操作失误或者焊膏、焊锡不足等原因导致的。可以使用放大镜或者显微镜等工具进行更细致的检查，对于一些高密度引脚的集成电路芯片，使用显微镜能够更清楚地观察到每个引脚的焊接情况。

6. 修补或重焊

• 对于存在焊接缺陷的焊接点，需要进行修补或重焊。如果是虚焊，可以重新加热焊点，添加适量的焊锡，使焊点重新形成良好的连接。

• 如果是漏焊，要先清洁漏焊的引脚和焊盘，然后进行焊接。在重焊时，要注意避免对周围的焊点和元器件造成影响。例如，如果在重焊一个贴片元件时，要控制好烙铁的温度和加热时间，防止因过热而损坏相邻的元件或者导致周围的焊点再次出现问题。

四、双层电路板焊接封装的注意事项

1. 焊接前的注意事项

• 清洁工作的重要性：焊接前需要彻底清洁电路板表面和元器件引脚，以确保焊接质量和可靠性。如前面所述，杂质会影响焊料与焊盘、引脚的结合，导致虚焊等问题。在清洁后，要避免再次污染，例如，不要用手直接触摸清洁后的引脚和焊盘，因为手上的油脂会再次污染表面。

• 选择合适的焊接工具和材料：根据电路板的设计要求，选择合适的焊接工具和材料，如焊锡、焊膏等。不同的焊接任务可能需要不同类型的焊锡和焊膏。例如，对于表面贴装焊接，可能需要使用粘度适中、颗粒度小的焊膏；对于插件焊接，可能需要选择合适熔点和成分的焊锡。同时，要确保工具的正常使用状态，如电烙铁的功率是否合适、烙铁头是否清洁等。

• 防静电措施：焊接之前应采取戴静电环等防静电措施，防止静电对元器材造成损伤。许多电子元器件，特别是集成电路芯片等对静电非常敏感。例如，一个CMOS集成电路芯片，如果受到静电放电的影响，可能会导致芯片内部的电路被击穿，从而使芯片损坏。静电环能够将人体产生的静电导走，避免静电积累对元器件造成损害。

2. 焊接过程中的注意事项

• 温度和时间的控制：焊接过程中要保持稳定的温度和时间，避免过度加热或焊接时间过长，以免损坏电路板或元器件。不同的元器件和焊料对温度和时间有不同的要求。例如，在烙铁焊接一个小型的贴片二极管时，烙铁的温度不能过高，焊接时间一般控制在2 - 3秒左右。如果温度过高或者时间过长，可能会导致二极管的PN结被损坏，使二极管失去单向导电性。对于波峰焊接、再流焊接等工艺，也要精确控制温度曲线和焊接时间，确保焊接质量。

• 焊接顺序：焊接过程一般依照元器材由低到高、由小到大的顺序进行焊接。优先焊接集成电路芯片。按照这样的顺序焊接，可以减少在焊接过程中对已焊接元器件的影响。例如，如果先焊接较大的元件，在焊接周围的小元件时，可能会因为操作空间受限而影响小元件的焊接质量，或者在焊接过程中不小心碰动已焊接的大元件，导致其引脚松动。而先焊接集成电路芯片是因为芯片通常比较脆弱，先完成芯片的焊接可以减少后续焊接操作对芯片的影响。

3. 焊接后的注意事项

• 检查焊接质量：焊接完成后需要检查焊接质量和可靠性，如有缺陷需要及时进行修补或重焊。检查的内容包括焊点的牢固性、饱满度、是否有虚焊、漏焊、短路等情况。这一步骤是确保电路板功能正常的关键，通过仔细的检查可以发现并解决潜在的焊接问题，避免在后续使用中出现电路故障。

• 安全操作：在实际焊接操作中，要注意安全操作，避免对

双层电路板清洗介绍

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