PCB表面贴装元件焊接详细步骤

捷配科技

于 2025-07-11 15:10:23 发布

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手机主板上那些比米粒还小的元件，是如何牢牢 “粘” 在 PCB 上并实现导电的？答案就在表面贴装技术（SMT）的焊接工艺里。

焊接前的 “准备工作”：给元件找好 “落脚点”

表面贴装焊接的第一步，是在 PCB 的焊盘上涂上适量焊锡膏 —— 一种由焊锡粉末（直径 20-50μm）、助焊剂和黏合剂混合而成的膏体，看起来像灰色的 “牙膏”。焊锡膏的作用有三个：固定元件位置（防止焊接前移位）、去除焊盘和元件引脚的氧化层、在加热时融化形成焊点。

涂焊锡膏的工具是钢网和印刷机。钢网是一块薄钢板（厚度 0.1-0.2mm），上面按 PCB 焊盘位置开有小孔，印刷机将焊锡膏通过钢网的小孔 “漏” 到 PCB 焊盘上，确保每个焊盘的焊锡量一致。某手机 PCB 的钢网开孔精度达 ±0.01mm，能给 0402 元件的焊盘涂上约 0.001g 焊锡膏 —— 相当于一粒盐的重量，太多会导致短路，太少则焊接不牢。

对于无法用焊锡膏固定的大型元件（如摄像头模组），会先在焊盘上点 “红胶”（一种环氧树脂黏合剂），固化后暂时固定元件，待焊接时红胶在高温下分解，不影响焊点形成。红胶点胶的精度要求更高，胶点直径偏差不能超过 ±0.05mm，否则可能污染相邻焊盘。

元件贴装：机器视觉引导的 “精准放置”

涂好焊锡膏的 PCB 会被送入贴片机，这台机器像 “精密机械手”，能在 1 秒内完成十几个元件的贴装。贴片机的 “眼睛” 是高清摄像头，通过识别 PCB 上的基准点和元件的外形，计算出准确位置，再用真空吸嘴（最小直径 0.3mm）吸取元件，放到焊盘的正中央。

贴装精度有多高？对于 01005 封装（长 0.1mm、宽 0.05mm）的元件，贴装偏差不能超过 ±0.03mm，否则会导致元件一端焊盘无焊锡、另一端焊锡过多（俗称 “立碑”）。某贴片机的实测数据显示，其重复定位精度达 ±0.01mm，相当于在足球场上把乒乓球精准放到指定位置。

不同元件的贴装策略不同：电阻电容等小型元件用高速贴装头（每小时贴装 3 万 - 5 万个），而 BGA 芯片（底部有数百个焊点的方形芯片）则用高精度贴装头，通过激光高度检测确保贴装平稳，避免元件倾斜导致焊点虚接。

两种主流焊接工艺：从 “局部加热” 到 “整体回流”

回流焊：让焊锡膏 “自己流成焊点”

贴好元件的 PCB 会进入回流焊炉，通过四个温度区间的加热，让焊锡膏完成从 “膏体” 到 “焊点” 的转变：

预热区（80-150℃）：蒸发焊锡膏中的水分和溶剂，同时激活助焊剂，去除氧化层，耗时约 60-90 秒。

恒温区（150-180℃）：进一步加热但不融化焊锡，防止元件因骤热损坏，停留 30-60 秒。

回流区（220-250℃）：焊锡粉末融化（焊锡熔点约 183℃），液态焊锡在表面张力作用下自动填满焊盘与元件引脚之间的缝隙，形成光滑的焊点，最高温度需超过熔点 30-50℃，但停留时间不能超过 10 秒，否则会烧坏元件。

冷却区：焊点快速冷却凝固（冷却速度 5-10℃/ 秒），形成牢固的金属连接。

回流焊炉的温度曲线是关键，不同元件需要不同曲线。例如焊接 LED 时，最高温度不能超过 240℃（否则 LED 芯片会失效），而焊接 BGA 时需达到 250℃才能确保底部焊点完全融化。某 PCB 厂通过红外测温仪实时监控炉内温度，将实际温度与设定曲线的偏差控制在 ±3℃以内。

波峰焊：给 PCB “过一遍锡水”

对于需要焊接通孔元件（引脚穿过 PCB 的元件）和表面贴装元件的混合 PCB，会采用波峰焊。机器将 PCB 倾斜 3-5°，让其底面接触熔化的焊锡波（温度 250-260℃），焊锡在助焊剂作用下沿引脚上升，形成焊点，多余的焊锡则因重力流回锡炉。

波峰焊的关键是控制焊锡波的高度和流速。波峰过高会导致焊锡溢出到 PCB 正面，过低则焊点填充不足。某测试显示，波峰高度偏差 ±0.5mm，会使焊点合格率下降 15%。现在的波峰焊设备通过伺服电机控制锡泵转速，能将波峰高度稳定在 ±0.1mm 范围内。

常见焊接缺陷及 “补救措施”

即使工艺再精密，焊接过程也可能出现小问题，需要通过 AOI（自动光学检测）设备在出厂前排查：

立碑现象是小型元件最常见的问题 —— 元件两端受力不均，像墓碑一样竖起来。这通常是因为两端焊盘的焊锡量不等（偏差超过 30%），或加热速度不一致。解决办法是调整钢网开孔，确保元件两端焊盘的焊锡量偏差≤10%，同时优化回流焊的升温速率（≤3℃/ 秒）。某 PCB 厂通过这些措施，将 0402 元件的立碑率从 2% 降至 0.1%。

虚焊表现为焊点看似连接，实际接触不良，多因焊盘氧化或焊锡量不足导致。用 X 射线检测能看到焊点内部有空洞（面积超过 10% 即为不合格）。预防虚焊需要严格控制 PCB 焊盘的氧化程度（存储时间不超过 6 个月），并确保焊锡膏印刷厚度在 0.1-0.15mm 之间。

桥连是相邻焊盘被焊锡连通导致短路，常见于引脚间距小于 0.5mm 的元件（如 QFP 芯片）。解决办法是减小钢网开孔尺寸（比焊盘小 5%-10%），并在焊接后用激光切割去除多余焊锡。某测试显示，优化后的钢网能将桥连率从 5% 降至 0.3%。

不同元件的焊接 “特殊要求”