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1 简介

波峰焊是通过电动泵或电磁泵将熔化的焊料喷入设计所需的焊波峰，使预装电子元器件的印制板通过焊波峰，实现焊接端或引脚的焊接。元件和印制板。 焊接焊盘之间的机械和电气连接。 波峰焊用于印制板组装已有20多年的历史，现已成为一种非常成熟的电子组装工艺技术。 目前主要用于通孔插件元件和混合装配方式的插件元件。 焊接。

2 波峰焊工艺技术介绍

波峰焊可分为单波峰焊和双波峰焊。 采用单波峰焊时，由于焊料的“屏蔽作用”，容易出现较为严重的质量问题，如漏焊、桥接、焊点不足等缺陷。 双波峰较好地克服了这一问题，大大减少了漏焊、桥接、焊缝不足等缺陷。 因此，目前双波峰焊工艺和设备广泛应用于表面组装。

波锡工艺：治具安装→喷助焊剂系统→预热→一次波→二次波→冷却。 下面分别介绍各步骤的内容和作用。

2.1 治具安装

夹具安装是指对待焊PCB板进行安装夹持，可以限制基板的热变形程度，防止漏锡的发生，从而保证浸锡效果的稳定性。

2.2 助焊剂系统

焊剂系统是保证焊接质量的第一环节。 其主要作用是去除PCB与元器件焊接面的氧化层，防止焊接过程中再次氧化。 助焊剂的涂抹一定要均匀，尽量不要产生堆积，否则会导致焊接短路或断路。

有几种施加助焊剂的方法，包括喷涂、喷射和泡沫。 目前一般采用喷淋式助焊剂系统，多采用免清洗助焊剂。 这是因为免清洗助焊剂中的固体含量很小（不挥发物含量仅为1/5～1/20），因此助焊剂必须采用喷涂助焊剂系统。 在助焊剂体系中，一般会加入抗氧化体系，以防止氧化，避免焊接时因助焊剂不足而造成的焊锡桥连和尖锐现象。

喷涂的方法有两种：一种是用超声波撞击助焊剂，使颗粒变小，然后喷涂在PCB上； 另一种是用细喷嘴在一定气压下喷射助焊剂。 体积小，易于控制。

喷雾高度/宽度可自动调节，是未来发展的主流。

2.3.1 预热系统的作用

助焊剂中的溶剂成分在通过预热器时会被加热挥发。 这样，溶剂成分在通过液面时的高温汽化，就避免了爆裂现象，最终消除了锡粒的质量隐患。

浸锡产品在通过预热器时缓慢升温，可以避免通过波峰时突然受热引起的物理作用对零件造成的损坏。

经预热的元器件或端子在通过波峰时不会因自身温度低而大幅度降低焊点的焊接温度，从而保证焊接在规定时间内达到温度要求。

2.3.2 预热方式

波峰焊机常见的预热方式有三种：空气对流加热； 红外线加热器加热； 通过热空气和辐射的组合加热。

2.3.3 预热温度

一般预热温度为180℃～210℃，预热时间为1min～3min。 控制好预热温度可以防止虚焊、翘边和桥接，减少焊锡波峰对基板的热影响，有效避免PCB板在焊接过程中翘曲、分层和变形。

2.4 焊接系统

焊接系统通常使用双波峰。 在波峰焊期间，PCB 板首先接触第一个波峰，然后是第二个波峰。 第一个波峰是一个狭窄的喷嘴喷出的“湍流”波峰。 流速快，对元器件垂直压力大，使焊锡对小尺寸高插入密度元器件焊接端有更好的渗透性。 ; 通过湍流的熔融焊料全方位擦洗元件表面，从而提高焊料的润湿性，克服元件复杂形状和方向带来的问题； 它还克服了焊料的“阴影效应”。 湍流波的向上喷射力足以排出助焊剂气体。 因此，即使印制板上没有通气孔，也不受助焊剂气体的影响，从而大大减少了漏焊、桥接、焊缝不足等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。 第一个峰后，由于浸锡时间短、元器件散热等因素，出现短路、过锡、焊点光洁度异常、浸锡后焊锡强度不足等诸多缺陷。 因此，需要立即对浸锡不良进行纠正，而这一动作是由射流面更平、更宽、波峰更稳定的二次射流来完成的。 这是一个流速较慢的“平滑”波峰，有利于形成实质性的焊缝，同时也有效去除了焊端多余的焊料，并使所有焊料表面得到良好的焊料润湿，矫正焊料表面，消除可能的尖点和桥接，获得实质性无缺陷的焊缝，最终保证元件焊接的可靠性。

2.5 冷却

浸锡后适当冷却有助于增强焊点的结合强度pcb板翘曲度，同时冷却后的产品更有利于炉后操作人员的操作。 因此产品浸锡后需要冷却。

3 提高波峰焊质量的方法和措施

从焊前质量控制、生产工艺材料和工艺参数三个方面探讨了提高波峰焊质量的有效方法。

3.1 焊前印制板质量及元器件控制

3.1.1 焊盘设计

在设计插件元件的焊盘时，应适当设计焊盘的尺寸。 焊盘过大，焊锡扩散面积较大，形成的焊点不饱满，而焊盘过小，形成的焊点为非润湿焊点。 孔径与元件引线的配合间隙过大，易熔接。 当孔径比引线宽0.05mm-0.2mm，焊盘直径为孔径的2～2.5倍时，是焊接的理想条件。

在设计SMD元件焊盘时，应考虑以下几点：

·为尽可能消除“阴影效应”，元器件的焊端或引脚应朝向锡流方向，以利于与锡流接触，减少虚焊和漏焊焊接。 推荐的波峰焊元件布局模式如图 5 所示。

波峰焊不适用于细间距QFP、PLCC、BGA和小间距SOP器件的焊接，也就是说这类元件尽量不要安排在需要波峰焊的一侧。

3.1.2 PCB 平整度控制

波峰焊对印制板的平整度要求很高，一般要求翘曲度小于0.5mm。 如果大于0.5mm，需要找平。 特别是一些印制板的厚度只有1.5mm左右，翘曲要求更高，否则焊接质量无法保证。

3.1.3 妥善保存，缩短贮存期

焊接时，铜箔和元器件引线无灰尘、油脂和氧化物，有利于形成合格的焊点，因此印制板和元器件应存放在干燥清洁的环境中，贮存期尽可能缩短可能的。 对于放置时间较长的印制板，一般需要对表面进行清洁处理，可以提高可焊性，减少虚焊和桥接，去除表面有一定氧化程度的元器件管脚的表面氧化层.

3.2 生产过程材料质量控制

在波峰焊中，使用的生产工艺材料有：助焊剂和焊料。 分述如下：

3.2.1 助焊剂质量控制

助焊剂在焊接质量的控制中起着重要的作用，其作用是：

·去除焊接表面的氧化物；

防止焊接时焊锡及焊面再次氧化；

降低焊料的表面张力；

· 有助于将热量传递到焊接区域。

目前，免清洗助焊剂多用于波峰焊。 选择助焊剂时应满足以下要求：

熔点低于焊锡；

润湿扩散速度比熔化焊料快；

粘度和比重比焊料小；

· 在室温下储存稳定。

3.2.2焊料质量控制

铅锡焊料在高温（250℃）下会不断氧化，使锡锅中铅锡焊料含锡量不断降低，偏离共晶点，造成流动性差，连续焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。 有几种方法可以解决这个问题：

①加入氧化还原剂，将氧化后的SnO还原为Sn，减少锡渣的产生；

② 不断清除浮渣；

③ 每次焊接前加入一定量的锡；

④ 使用抗氧化（含磷）焊料；

⑤采用氮气保护，使焊料与空气隔绝，代替普通气体，从而避免了浮渣的产生。 该方法需要改造设备和供应氮气。

目前最好的方法是在氮气保护气氛下使用含磷焊料，这样可以将浮渣率控制在最低水平，焊接缺陷最少，工艺控制最好。

3.3 焊接过程中的工艺参数控制

焊接工艺参数对焊接表面质量的影响比较复杂，涉及的技术范围也比较广。

3.3.1预热温度的控制

预热的作用：

1 使助焊剂中的溶剂充分挥发，以免印制板过焊时影响印制板的润湿和焊点的形成；

2 使印制板在焊接前达到一定温度，以免因热冲击引起翘曲和变形。

一般预热温度控制在180℃～210℃，预热时间1min～3min。

3.3.2 焊接轨迹倾斜

轨道倾角对焊接效果的影响是显而易见的，尤其是在焊接高密度器件时。 倾角过小时，更容易发生桥接，尤其是焊接时，器件的“屏蔽区”更容易出现桥接； 而倾角太大，虽然有利于消除桥接，但焊点吃锡量太少，容易产生虚焊。 轨道倾角应控制在5°-8°之间。

3.3.3 峰高

波峰的高度会因焊接时间的推移而发生变化，在焊接过程中应进行适当的修正，以保证焊接在理想的高度； 压锡深度为PCB厚度的1/3～1/2。

3.3.4 焊接温度

焊接温度是影响焊接质量的重要工艺参数。 焊接温度过低时，焊料的膨胀率和润湿性变差，使焊盘或元件焊接端不能充分润湿，造成虚焊、尖点、桥接等缺陷； 焊接温度过高时，会加速焊盘、元器件引脚和焊锡的氧化pcb板翘曲度，容易出现虚焊。 焊接温度应控制在250℃±5℃。