作爲一種(zhǒng)傳統焊接(jiē)技術，目前(qian)波峰焊接(jie)技術依然(rán)在😄電子制(zhi)造領域發(fā)揮着積極(ji)作用。介紹(shao)了波峰焊(han)接技術的(de)原理，并分(fen)别從焊接(jiē)前的質量(liàng)控制、生産(chǎn)工藝材料(liao)及工藝參(cān)數這三個(gè)方面探🏃🏻讨(tǎo)了提高波(bo)峰焊質量(liàng)的有效方(fang)法。
波峰焊(han)是将熔化(hua)的焊料，經(jing)電動泵或(huo)電磁泵噴(pēn)流成設計(jì)要求的焊(han)料波峰，使(shǐ)預先裝有(you)電子元器(qi)件的印制(zhi)闆通過焊(hàn)料🈲波峰，實(shí)現元器件(jian)焊端或引(yǐn)腳與印制(zhì)🈲闆焊盤🏃🏻之(zhi)間機械與(yǔ)電氣連接(jie)的軟釺焊(hàn)。波峰焊用(yòng)于印制闆(pǎn)裝聯已有(yǒu)20多🈲年的曆(lì)史，現在已(yi)成爲一種(zhong)非常☁️成熟(shú)的電子裝(zhuang)聯工藝技(ji)術，目前主(zhu)要用于通(tong)孔插裝組(zu)件和采用(yong)混合組裝(zhuang)方式的⛱️表(biao)面🔴組件的(de)焊接。
1 波峰(fēng)焊工藝技(ji)術介紹
波(bō)峰焊有單(dan)波峰焊和(he)雙波峰焊(hàn)之分。單波(bo)峰焊用于(yú)SMT時，由于焊(han)料的"遮蔽(bì)效應"容易(yì)出現較嚴(yán)重的質量(liang)問題，如㊙️漏(lou)焊、橋接和(hé)焊縫不充(chong)實等缺陷(xian)。而雙波峰(fēng)則較好地(dì)克服了這(zhe)個問題，大(da)大減少漏(lou)焊、橋接和(he)焊縫不充(chōng)實等缺陷(xiàn)，因此目前(qián)在表面組(zǔ)裝中廣泛(fan)采用雙波(bo)峰焊工藝(yì)和設備，見(jian)圖1。
波峰錫(xi)過程：治具(ju)安裝→噴塗(tu)助焊劑系(xì)統→預熱→一(yī)次波峰🔴→二(èr)🤟次波峰→冷(lěng)卻。下面分(fèn)别介紹各(ge)步内容及(jí)作用。
1.1 治具(ju)安裝
治具(jù)安裝是指(zhi)給待焊接(jiē)的PCB闆安裝(zhuāng)夾持的治(zhi)具，可以限(xiàn)制基闆受(shou)熱變形的(de)程度，防止(zhi)冒錫現象(xiàng)的發生，從(cong)而确保浸(jìn)錫效果的(de)穩定。
1.2 助焊(hàn)劑系統
助(zhu)焊劑系統(tǒng)是保證焊(hàn)接質量的(de)第一個環(huan)節，其主要(yào)🍉作☁️用是均(jun1)勻地塗覆(fu)助焊劑，除(chú)去PCB和元器(qì)件焊接表(biǎo)面🐅的氧化(hua)層和防止(zhi)焊接過程(chéng)中再氧化(huà)。助焊劑的(de)塗覆一定(ding)要均勻，盡(jìn)量不産生(sheng)堆積，否則(ze)将導緻焊(hàn)接短路或(huo)開路。見圖(tu)2。
助焊劑系(xi)統有多種(zhǒng)，包括噴霧(wù)式、噴流式(shì)和發泡式(shì)。目🍓前一般(bān)使用噴霧(wu)式助焊系(xì)統，采用免(mian)清洗助焊(hàn)劑，這是因(yīn)爲免清洗(xǐ)💰助焊劑中(zhong)固體含量(liang)極少，不揮(hui)發無含量(liang)隻有1/5～1/20。所以(yǐ)必須采用(yong)💯噴霧式助(zhù)焊系統塗(tú)🧑🏾🤝🧑🏼覆助焊劑(jì)，同時在焊(hàn)🈲接系統中(zhong)加防氧化(hua)系統，保證(zhèng)🐕在PCB上得到(dao)一層均勻(yun)細密🔅很薄(bao)的助焊劑(ji)塗層，這樣(yàng)㊙️才不會因(yīn)第一個波(bo)的擦洗作(zuo)用和助焊(han)劑的揮發(fa)，造成助焊(han)劑量不🐉足(zu)，而導緻焊(hàn)料橋接和(he)拉尖。
噴霧(wu)式有兩種(zhǒng)方式：一是(shi)采用超聲(sheng)波擊打助(zhu)焊劑，使其(qi)顆🔞粒變小(xiao)，再噴塗到(dào)PCB闆上。二是(shì)采用微細(xi)噴嘴在一(yī)定空🏃🏻氣壓(yā)力下噴霧(wu)助焊劑。這(zhe)種噴塗均(jun)勻、粒度小(xiao)、易🐅于控制(zhì)，噴霧高度(dù)/寬度可自(zì)動調節，是(shì)今後發展(zhan)的主流。
1.3 預(yu)熱系統
1.3.1預(yu)熱系統的(de)作用
（1）助焊(hàn)劑中的溶(rong)劑成份在(zài)通過預熱(rè)器時，将會(huì)受熱揮發(fa)。從而避免(miǎn)溶劑成份(fen)在經過液(yè)面時高溫(wen)氣化造成(chéng)✏️炸裂的現(xian)象發生，最(zuì)終防止産(chan)生錫粒的(de)品質隐患(huàn)。 （2）待🏃🏻浸錫産(chan)品搭載的(de)部品在通(tong)過預熱器(qì)時的✊緩慢(man)升溫，可避(bi)免過波峰(fēng)時因驟熱(rè)産生💋的物(wù)理作用造(zào)成部品🔴損(sǔn)傷的情況(kuang)發生。
（3）預熱(re)後的部品(pin)或端子在(zài)經過波峰(feng)時不會因(yīn)自身🔴溫度(dù)較低🔆的因(yin)素大幅度(dù)降低焊點(diǎn)的焊接溫(wēn)度，從而确(què)保焊💛接在(zài)☂️規定🔞的時(shí)🐆間内達到(dào)溫度要求(qiu)。
1.3.2 預熱方法(fǎ)
波峰焊機(ji)中常見的(de)預熱方法(fa)有三種：①空(kōng)氣對流加(jia)熱；②紅外加(jiā)熱器加熱(re)；③熱空氣和(he)輻射相結(jié)合的方法(fa)加熱。
1.3.3 預熱(re)溫度
一般(ban)預熱溫度(du)爲130～150℃，預熱時(shi)間爲1～3min。預熱(re)溫度控制(zhì)得好，可🤞防(fáng)止虛焊、拉(la)尖和橋接(jiē)，減小焊料(liao)波峰對基(ji)闆的熱沖(chòng)❤️擊，有效地(di)解決焊接(jie)過程中PCB闆(pan)翹曲、分層(ceng)、變形問題(tí)。
1.4 焊接系統(tong)
焊接系統(tǒng)一般采用(yòng)雙波峰。在(zai)波峰焊接(jiē)時，PCB闆先接(jie)觸第一🔴個(ge)波峰，然後(hou)接觸第二(er)個波峰。第(dì)一個波峰(feng)是由窄噴(pēn)嘴噴流出(chū)的"湍流"波(bō)峰，流速快(kuài)，對組件有(you)較高的垂(chuí)直壓力，使(shi)焊料對尺(chi)寸小，貼👣裝(zhuang)密度高的(de)🤞表面組裝(zhuāng)元器件的(de)焊端有較(jiao)好的滲透(tou)性；通過湍(tuān)☁️流的熔融(rong)焊料在所(suǒ)有方向擦(ca)洗組件表(biǎo)面，從而提(ti)高了焊料(liao)的🚶潤濕性(xing)，并克服了(le)由于元器(qì)件的複雜(zá)⚽形狀和取(qǔ)向帶來🔞的(de)問題；同時(shi)也克服了(le)焊料的"遮(zhe)蔽效應"湍(tuān)流波向上(shang)的噴射力(li)足以使焊(hàn)劑氣體排(pái)♊出。因此，即(jí)使印制闆(pǎn)上不設置(zhì)排氣孔也(ye)不存在焊(hàn)劑氣體的(de)影響，從😘而(ér)大大減小(xiǎo)了漏焊、橋(qiao)接和焊縫(féng)不充實等(deng)焊🈲接缺陷(xiàn)，提高了㊙️焊(han)接可靠性(xìng)。經過第一(yi)個波峰的(de)産品，因浸(jin)錫時間短(duǎn)以👌及部品(pǐn)自身的散(sàn)熱等因素(su)，浸錫後存(cún)在着很多(duo)的短路，錫(xi)多，焊點光(guāng)潔度不正(zheng)常以及焊(hàn)接強度不(bu)足等不良(liáng)内容。因此(cǐ)🐆，緊接着必(bì)須進行浸(jin)錫不良的(de)修正，這個(gè)動作由噴(pen)流面較平(ping)較寬闊，波(bo)峰較穩定(ding)的二級噴(pen)☀️流進行。這(zhè)❄️是一個"平(ping)滑"的波峰(feng)，流動☂️速度(du)慢，有利于(yú)形成充實(shí)的焊縫，同(tong)時也可有(yǒu)效地去除(chú)焊端✌️上過(guo)量的焊料(liao)，并使所有(you)焊接面上(shàng)焊料潤☎️濕(shī)良好，修正(zhèng)了焊接面(miàn)🙇♀️，消除了可(ke)能的拉尖(jian)和橋接，獲(huo)得充實無(wu)缺陷的焊(hàn)縫，最終确(que)保了組件(jiàn)焊接的可(kě)靠性。雙波(bo)峰基本原(yuán)🍓理🏃如圖3。
1.5 冷(lěng)卻
浸錫後(hòu)适當的冷(lěng)卻有助于(yu)增強焊點(dian)接合強度(du)的功能🥵，同(tong)🏃🏻♂️時，冷卻後(hou)的産品更(geng)利于爐後(hou)操作人員(yuán)的作業，因(yīn)此，浸錫後(hòu)産品需進(jin)行冷卻處(chù)理。
2 提高波(bo)峰焊接質(zhì)量的方法(fa)和措施
分(fen)别從焊接(jie)前的質量(liàng)控制、生産(chǎn)工藝材料(liao)及工藝參(cān)數這三個(gè)方面探讨(tao)了提高波(bo)峰焊質量(liang)的方法。
2.1 焊(han)接前對印(yin)制闆質量(liang)及元件的(de)控制
2.1.1 焊盤(pan)設計
（1）在設(shè)計插件元(yuan)件焊盤時(shí)，焊盤大小(xiao)尺寸設計(ji)應合适。焊(han)💰盤太大，焊(han)料鋪展面(mian)積較大，形(xíng)成的焊點(diǎn)不飽💞滿，而(ér)較小的焊(han)盤銅箔表(biǎo)面張力太(tai)小，形成的(de)焊點爲不(bú)浸潤焊點(diǎn)✍️。孔徑與♻️元(yuan)件引線的(de)配合間隙(xi)太大，容易(yì)虛焊，當孔(kong)徑比引線(xiàn)寬0.05～0.2mm，焊盤直(zhi)徑爲孔徑(jing)的2～2.5倍時，是(shi)焊接比較(jiào)理想的條(tiáo)❤️件。
（2）在設計(ji)貼片元件(jiàn)焊盤時，應(ying)考慮以下(xià)幾點：①爲了(le)盡量去除(chu)"陰影效應(ying)"，SMD的焊端或(huò)引腳應正(zheng)對着錫流(liú)的方向，以(yi)利👉于與錫(xi)流的接🌈觸(chù)，減少虛焊(han)和漏焊，波(bō)峰焊時推(tui)薦采用的(de)元件🌈布置(zhi)方向圖如(rú)圖4所示；②波(bō)峰焊接不(bu)适合于細(xì)間距QFP、PLCC、BGA和小(xiǎo)間距SOP器件(jian)焊接，也就(jiu)是說在要(yào)波峰焊接(jiē)的這一面(miàn)盡量不要(yao)布置這類(lei)元件；③較小(xiao)的元件不(bú)應排在較(jiao)大的元件(jiàn)後，以免較(jiao)大元件妨(fáng)礙錫流與(yǔ)較小元件(jian)的焊盤接(jiē)觸，造成漏(lou)焊✉️。
2.1.2 PCB平整度(du)控制
波峰(feng)焊接對印(yin)制闆的平(píng)整度要求(qiu)很高，一般(ban)要求翹曲(qǔ)🧡度要小于(yú)0.5mm，如果大于(yú)0.5mm要做平整(zhěng)處理。尤其(qí)是某📧些印(yìn)制闆厚度(dù)隻有1.5mm左右(yòu)，其翹曲度(dù)要求就更(gèng)高，否則無(wu)法保證焊(hàn)㊙️接質量。
2.1.3 妥(tuǒ)善保存印(yìn)制闆及元(yuan)件，盡量縮(suo)短儲存周(zhōu)期
在焊接(jiē)中，無塵埃(āi)、油脂、氧化(hua)物的銅箔(bó)及元件引(yǐn)線有利于(yú)形成合格(gé)的焊點，因(yin)此印制闆(pǎn)及元件應(ying)保存在幹(gan)燥🔆、清潔的(de)環境下，并(bìng)且盡量縮(suō)短儲存周(zhōu)期⚽。對于放(fàng)置時間較(jiào)長的印制(zhi)闆‼️，其表面(miàn)一般要做(zuo)清潔處理(lǐ)，這樣可提(ti)高可焊性(xìng)，減少虛焊(han)和✂️橋接，對(duì)表✏️面有一(yi)定程⭐度氧(yǎng)化的元件(jian)引腳，應先(xiān)除去其表(biao)面氧化層(ceng)。
2.2 生産工藝(yì)材料的質(zhì)量控制
在(zài)波峰焊接(jie)中，使用的(de)生産工藝(yì)材料有：助(zhu)焊劑和🌈焊(han)料。
2.2.1 助焊劑(ji)質量控制(zhi)
助焊劑在(zài)焊接質量(liang)的控制上(shàng)舉足輕重(zhòng)，其作用是(shi)✉️：（1）除去焊接(jiē)表🈲面的氧(yang)化物；（2）防止(zhi)焊接時焊(han)料和焊接(jie)表面再氧(yang)🔴化；（3）降低焊(hàn)料的表面(miàn)張力；（4）有助(zhu)于熱量傳(chuán)遞到焊接(jie)區。目前波(bō)峰焊接所(suǒ)采用的多(duō)爲免清洗(xǐ)助焊劑。選(xuǎn)✊擇助焊劑(jì)時有以下(xia)要求：（1）熔點(diǎn)比焊料低(dī)；（2）浸潤擴散(sàn)速度比熔(róng)化焊料快(kuài)；（3）粘度和比(bǐ)重比焊料(liào)小；（4）在常溫(wen)下貯存穩(wěn)定。
2.2.2 焊料的(de)質量控制(zhì)
錫鉛焊料(liao)在高溫下(xia)（250℃）不斷氧化(huà)，使錫鍋中(zhong)錫－鉛焊料(liao)含錫量不(bú)斷下降，偏(piān)離共晶點(diǎn)，導緻流動(dong)性差，出現(xiàn)連焊、虛焊(han)、焊點強度(dù)不夠等質(zhì)量問題。可(ke)采用以下(xia)幾個方法(fǎ)來解決這(zhè)個問題：①添(tiān)加氧化還(hái)原劑，使已(yǐ)氧化的SnO還(hai)原爲Sn，減小(xiao)錫渣的産(chǎn)生；②不斷除(chu)去浮渣； ③每(mei)🧑🏾🤝🧑🏼次焊接前(qián)添加一定(dìng)量的錫；④采(cai)用含抗氧(yǎng)化磷的焊(hàn)料；⑤采用氮(dan)氣保護，讓(ràng)氮氣把焊(han)⛷️料與空氣(qì)隔絕開來(lái)，取代普通(tong)氣體，這🏃🏻♂️樣(yang)就避免了(le)浮渣的産(chan)生，這種方(fang)法要求對(dui)設備改型(xíng)，并提供氮(dan)氣。
目前最(zuì)好的方法(fa)是在氮氣(qi)保護的氛(fēn)圍下使用(yong)含磷的焊(hàn)料，可将浮(fú)渣率控制(zhi)在最低程(cheng)度，焊接缺(quē)陷最少，工(gong)藝控制最(zuì)佳。
2.3 焊接過(guo)程中的工(gōng)藝參數控(kong)制
焊接工(gong)藝參數對(duì)焊接表面(mian)質量的影(yǐng)響比較複(fu)雜，并涉及(ji)到較多的(de)技術範圍(wéi)。
2.3.1 預熱溫度(du)的控制
預(yu)熱的作用(yòng)：①使助焊劑(jì)中的溶劑(jì)充分發揮(huī)，以免印制(zhi)闆通過焊(han)錫時，影響(xiang)印制闆的(de)潤濕和焊(hàn)點的形成(cheng)；②印制闆在(zai)焊接前達(dá)到⛷️一定溫(wen)度，以免受(shòu)到熱沖擊(jī)産生翹曲(qu)變形。一般(ban)預熱溫🧑🏾🤝🧑🏼度(du)控制在180～210℃，預(yù)熱時間1～3min。
2.3.2 焊(hàn)接軌道傾(qīng)角
軌道傾(qing)角對焊接(jie)效果的影(yǐng)響較爲明(míng)顯，特别是(shì)在焊接💃高(gāo)密度SMT器件(jian)時更是如(ru)此。當傾角(jiǎo)太小時，較(jiao)易☁️出現橋(qiao)接，特别是(shi)焊接中🐉，SMT器(qì)件的"遮蔽(bi)區"更易出(chu)現橋接；而(er)傾角過大(dà)，雖然有利(lì)于🐉橋接的(de)消除，但焊(han)點吃錫量(liàng)太🤟小，容易(yi)産生虛焊(han)。軌🐕道傾角(jiǎo)應控制在(zài)5°～8°之🈲間。
2.3.3 波峰(feng)高度
波峰(fēng)的高度會(huì)因焊接工(gong)作時間的(de)推移而有(yǒu)一些🌈變化(hua)，應在🚩焊接(jie)過程中進(jìn)行适當的(de)修正，以保(bao)證理🐉想高(gao)度進行焊(han)☁️接波峰高(gao)度，以壓錫(xi)深度爲PCB厚(hou)度的1/2～1/3爲準(zhun)。
2.3.4 焊接溫度(du)
焊接溫度(dù)是影響焊(hàn)接質量的(de)一個重要(yào)的工藝參(cān)數。焊接🍉溫(wēn)度過低時(shi)，焊料的擴(kuò)展率、潤濕(shi)性能變差(chà)，使焊盤或(huò)🌈元器🐪件焊(hàn)端由于不(bú)能充分的(de)潤濕，從而(ér)産生虛🏃🏻焊(han)、拉尖、橋接(jie)等缺陷；焊(han)接溫度過(guo)高時，則加(jia)速了焊盤(pan)、元器件引(yǐn)腳及焊料(liao)的氧化，易(yi)産生虛焊(han)。焊接溫度(du)應控制在(zai)250±5℃。
3 常見焊接(jiē)缺陷及排(pai)除
影響焊(han)接質量的(de)因素是很(hen)多的，表1列(liè)出的是一(yī)些常🙇🏻見缺(que)🌈陷及排除(chu)方法，以供(gong)參考。
文(wén)章整理：昊(hao)瑞電子 /
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