【亞普德推薦】適合高熱能應用的感應式加熱焊接技術

高金屬化元器件和PCB的焊接挑戰
在消費電子和工業電子領域，使用由錫、銀和銅（SAC）合金制成的焊料已成為無鉛焊接的行業標準。
再加上多層印刷電路板（PCB）和金屬化引線框架上用于散熱的組件，如今的電子產品需要更多的大功率手工焊接解決方案。

高度金屬化的元器件和PCB就像散熱器。它們產生了熱量分布效應，將熱量從烙鐵頭帶走，因此通過傳遞熱量而形成良好焊點
更加具有挑戰性。

為了幫助理解散熱效果，請想象一個大型銅煎鍋——如果將熱量施加到煎鍋上的一個小點（相當于將烙鐵的[敏感詞]施加到一片銅板上），
煎鍋會將熱量分配，直到整個煎鍋達到足夠高的烹調溫度。

類似地，熱擴散效應通過將熱量從烙鐵頭擴散而使焊接更加困難，這就需要更有效的解決方案來加熱組件和PCB，并熔化焊料。
熱擴散效應多見于TO-220等大功率晶體管，以及多層印制電路板和具有大型金屬化接地層的PCB。

另一種表現出熱擴散效應的PCB是絕緣金屬基板（IMS）。IMS電路板通常用于LED照明和其他產生大量熱量的應用。
這些都是通過在金屬板的頂層分層導電和非導電層來實現的，這樣可以有效地將熱量從高發熱部件中傳遞走。
由于金屬基板數量過大，導致手工焊接這些IMS電路板非常困難。

補償方法和潛在風險
為了克服高金屬化組件和電路板固有的焊接難題，焊接技術人員可能會嘗試延長焊接時間來進行補償，即他們將烙鐵的
焊接部位固定到需焊接點以增加熔化焊料的時間。它們還可能增加烙鐵頭的溫度。這些補償方法不僅會降低烙鐵頭壽命，
還會導致可靠性問題或對PCB及組件造成損壞。
另一種補償方法是預熱電路板，并在電路板已熱時嘗試焊接組件。這可能會導致焊接人員出現安全問題。因為焊接時，
技術人員往往把臉靠近PCB，或有時將手放在電路板上。這會導致不舒適的工作環境，甚至灼傷。


焊接行業標準

IPC行業標準IPC-J-STD-001G規定了可接受的焊接溫度和焊接時間。制定這些指南是為了幫助保護電路板和組件免受
因溫度過高或加熱時間過長而造成的損壞。

然而，在很多電阻加熱焊接的情況下，技術人員試圖通過增加焊接時間和焊接溫度來補償熱擴散效應，這樣反而會在
焊料熔化之前損壞元件或電路板的內部，結果適得其反。

感應加熱焊接與電阻加熱焊接

與電阻加熱焊接相比，感應加熱焊接具有許多優點，包括快速、高效、可重復和準確的熱傳遞/產生。感應烙鐵利用
纏繞在磁性合金上的感應線圈，在交變電流通過線圈時，就會產生磁場，從而產生熱能。

感應加熱基于物理原理，其中磁性合金的溫度由流經其周圍線圈的電流控制。感應加熱比電阻加熱更有效，更容易控制，
并可以按需加熱。

在感應加熱烙鐵中，加熱元件和溫度傳感器直接集成在在烙鐵頭上，形成了一個快速、高效、可重復和準確的熱傳導閉環電路。

電阻加熱通過傳導加熱整個烙鐵頭。使用電阻加熱技術，烙鐵頭就像蓄熱器一樣，具有比感應加熱更高的熱阻和更低的熱性能。
這意味著加熱速度較慢，并且更難在不發生溫度過沖的情況下保持一致的烙鐵頭溫度。

熱傳遞性能較差的電阻加熱烙鐵需要更高的溫度才能達到相同的效果，同時可能會損壞組件和PCB。

感應加熱焊接的好處
在當今精密復雜的電子設備中，溫度精度和控制一直是一個挑戰。高度金屬化組件和PCB，加上熱敏電子產品和無鉛焊接的需要，
導致對過程控制的要求更高。

為了應對這些挑戰，制造商需要具有感應式加熱技術的高性能焊接系統。感應式焊接可根據需要，快速高效地產生熱量，
克服了高金屬化PCB、組件和基板的挑戰。

由于感應式加熱焊接以[敏感詞]和可控的方式產生熱量，所以也可以處理小而精密的部件以及苛刻的熱負荷應用。

總結

電子產品正變得更小、更快、更智能、更實用。當尺寸減小時，會在更小的空間中產生更多的熱量。為了幫助散熱，
設計師們在電子設計中使用了更多的導熱材料，如玻璃和金屬。金屬引線框架、多層PCB、金屬化基板和接地層將
繼續發揮重要作用，這就需要更可靠的焊接解決方案。

在電阻式加熱焊接系統建立更高的功率，以更快地產生更多熱量并將其傳遞到烙鐵頭時，感應式加熱焊接系統正在采取不同的方法，
即：使用標準功率和提高磁化合金周圍的交變電流頻率以產生和維持烙鐵頭的熱能，這種方法已被證明是一種更有效的焊接解決方案。