SMT焊接

6.1.2 SMT焊接技术特点
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焊接是SMT中的主要工艺技术之一。在一块SMA（表面组装组件）上
少则有几十个，多则有成千上万个焊点，一个焊点不良就会导致整个SMA或
SMT产品失效。焊接质量取决所用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺技术和
焊接设备。
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根据熔融焊料的供给方式，在SMT中采用的软钎焊技术主要为波峰焊和
细观察焊点的润湿角，就能判断焊点的质量。
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显然，如果焊接面上有阻隔润湿的污垢或氧化层，不能生成两种金属材
料的合金层，或者温度不够高使焊料没有充分熔化，都不能使焊料润湿。
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图6-1 润湿与润湿角
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2）锡焊的条件。
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① 焊件必须具有良好的可焊性。所谓可焊性是指在适当温度下，被焊
金属材料与焊锡能形成良好结合的合金的性能。并不是所有的金属都具有好
回流焊。一般情况下，波峰焊用于混合组装（既有THT元器件，也有
SMC/SMD）方式，回流焊用于全表面组装方式。波峰焊是通孔插装技术中
使用的传统焊接工艺技术，根据波峰的形状不同有单波峰焊、双波峰焊等形
式之分。根据提供热源的方式不同，回流焊有传导、对流、红外、激光、气
相等方式。
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由于SMC／SMD的微型化和SMA的高密度化，SMA上元器件之间和元
接对象，使锡、铅原子获得足够的能量渗透到被焊金属表面的晶格中而形成
合金。焊接温度过低，对焊料原子渗透不利，无法形成合金，极易形成虚焊；
焊接温度过高，会使焊料处于非共晶状态，加速助焊剂分解和挥发，使焊料
品质下降，严重时还会导致PCB的焊盘脱落或被焊接的元器件损坏。
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⑤ 合适的焊接时间。焊接时间是指在焊接全过程中，进行物理和化学变
2.锡焊原理
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锡焊方法简便，只需要使用简单的工具（如电烙铁）即可完成焊接、焊点整修以
及元器件拆换等工艺过程。此外，锡焊还具有成本低、容易实现自动化等优点，在电
子工程技术里，它是使用最早、最广、占比重最大的焊接方法。
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锡焊是将焊件和焊料共同加热到锡焊温度，在焊件不熔化的情况下，焊料熔化并
润湿焊接面，形成焊件的连接。其主要特征有以下三点：
焊、电子束焊、气焊等。
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3）钎焊。所谓钎焊，是指在焊接过程中母材不熔化，而焊料熔化的焊接方
式。钎焊又分为软钎焊和硬钎焊；软钎焊：焊料熔点＜450℃，硬钎焊：焊料熔
点＞450℃。
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软钎焊中最重要的一种方式是锡焊，常用的锡焊方式有：
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① 手工烙铁焊。② 手工热风焊。③ 浸焊。④ 波峰焊。⑤ 回流焊。
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6.2.2 波峰焊
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1.波峰焊机结构及其工作原理
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波峰焊机是在浸焊机的基础上发展起来的自动焊接设备，两者最
主要的区别在于设备的焊锡槽。波峰焊是利用焊锡槽内的机械式或电
磁式离心泵，将熔融焊料压向喷嘴，形成一股向上平稳喷涌的焊料波
峰并源源不断地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以平面直线
匀速运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形成浸润焊点而完成焊接。
的可焊性，有些金属如铬、钼、钨等的可焊性就非常差；有些金属的可焊性
比较好，如紫铜、黄铜等。
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② 焊件表面必须保持清洁与干燥。为了使焊锡和焊件达到良好的结合，
焊接表面一定要保持清洁与干燥。即使是可焊性良好的焊件，由于储存或被
污染，都可能在焊件表面产生对润湿有害的氧化膜和油污，在焊接前务必把
污垢和氧化膜清除干净，否则无法保证焊接质量。
图6-3是波峰焊机的焊锡槽示意图。
图6-3波峰焊机的焊锡槽示意图
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与浸焊机相比，波峰焊设备具有如下优点；
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1）熔融焊料的表面漂浮一层抗氧化剂隔离空气，只有焊料波峰暴露在
空气中，减少了氧化的机会，可以减少氧化渣带来的焊料浪费。
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2）电路板接触高温焊料时间短，可以减轻电路板的翘曲变形。
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3）浸焊机内的焊料相对静止，焊料中不同密度的金属会产生分层现象
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1）焊料熔点低于焊件。
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2）焊接时将焊料与焊件共同加热到锡焊温度，焊料熔化而焊件不熔化。
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3）焊接的形成依靠熔化状态的焊料润湿焊接面，由毛细作用使焊料进入焊件的
间隙，依靠二者原子的扩散，形成一个合金层，从而实现焊件的结合。
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1） 润湿。焊接的物理基础是“润湿”，润湿也叫做“浸润”，是指液
体在与固体的接触面上摊开，充分铺展接触的一种现象。锡焊的过程，就是
器件与PCB之间的间隔很小，因此，表面组装元器件的焊接与THT元器件的
焊接相比，主要有以下几个特点：
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1）元器件本身受热冲击大；
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2）要求形成微细化的焊接连接；
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3）由于表面组装元器件的电极或引线的形状、结构和材料种类繁多，
因此要求能对各种类型的电极或引线都能进行焊接；
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4）要求表面组装元器件与PCB上焊盘图形的接合强度和可靠性更高。
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③ 要使用合适的助焊剂。助焊剂也叫焊剂，助焊剂的作用是清除焊件表
面的氧化膜。不同的焊接工艺，应该选择不同的助焊剂，如镍铬合金、不锈
钢、铝等材料，没有专用的特殊助焊剂是很难实施锡焊的。在焊接印制电路
板等精密电子产品时，为使焊接可靠稳定，通常采用以松香为主的助焊剂。
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④ 焊件要加热到适当的温度。焊接时，热能的作用是熔化焊锡和加热焊
化所需要的时间。它包括被焊金属达到焊接温度的时间、焊锡的熔化时间、
助焊剂发挥作用及生成金属合金的时间几个部分。当焊接温度确定后，就应
根据被焊件的形状、性质、特点等确定合适的焊接时间。焊接时间过长，容 易损坏元器件或焊接部位；过短，则达不到焊接要求。对于电子元器件的焊
接，除了特殊焊点以外，一般每个焊点加热焊接一次的时间不超过2 s。
通过加热，让铅锡焊料在焊接面上熔化、流动、润湿，使铅锡原子渗透到铜
母材(导线、焊盘)的表面内，并在两者的接触面上形成Cu6—Sn5的脆性合金 层。
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在焊接过程中，焊料和母材接触所形成的夹角叫做润湿角，又称接触角，
如图6-1中的θ。图a中，当θ＞90°时，焊料与母材没有润湿，不能形成良好
的焊点；图b中，当θ＜90°时，焊料与母材润湿，能够形成良好的焊点。仔
第6章 SMT焊接工艺
6.1 焊接原理与SMT焊接特点
6.1.1电子产品焊接工艺
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1.焊接的分类
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1）加压焊。加压焊又分为加热与不加热两种方式， 如：冷压焊、超声波焊
等,属于不加热方式，而加热方式中，一种是加热到塑性，另一种是加热到局部
熔化。
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2）熔焊。焊接过程中母材和焊料均熔化的焊接方式称为熔焊。如：等离子