波峰焊原理工艺

在显微组织上虚焊的界面主 要是氧化层；而良好接头界面显 微金相组织主要是铜锡合金薄层 。国内有试验报告称：合金层的 厚度为1.3~3.5um的比较合适。 这种合金的显微组织结构，如图 6-1所示。
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第三节：波峰焊原理
PCB板预加热 进入预热区域，PCB板焊接部位被加热到润湿温度，同时，由于元器件 温度的升高，避免了浸入熔融焊料时受到大的热冲击。预热阶段，PCB表面 的温度应在 75 ~ 110 ℃之间为宜。 预热的作用： ① 助焊剂中的溶剂被挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体； ② 助焊剂中松香和活性剂开始分解和活性化，可以去除印制板焊盘、元器 件端头和引脚表面的氧化膜以及其它污染物，同时起到保护金属表面防 止发生高温再氧化的作用； ③ 使PCB板和元器件充分预热，避免焊接时急剧升温产生热应力损坏PCB板 和元器件。
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第三节：波峰焊原理
波峰焊接温度曲线原理图
焊接区
183℃
冷却区
115 ℃ 75℃
预热区
说明:
1.预热温度: 70 - 115º 时间: 75 – 130S 升温速率: < 3º/ Sec 2.锡炉峰值温度: >= 210º, 焊接时间: 3 – 6S 3.冷却速率:< 3º/ Sec 4.链速:850 – 1300mm/min
温度条件
预热条件 冷却方式 冷却速度 基板材料 基板厚度 元器件热容量 灰尘 室温 照明 噪音 湿度 振动 存放
助焊剂
涂覆法 成份 温度 粘度 涂覆量 洁净度
焊料
成份 温度 杂质
焊料量
技术水平 责任心 工作态度
波峰焊 接效果
传送速度 喷流速度 喷流波形 夹送倾角 浸入状态 退出状态 压锡深度 钻孔状态 波峰平稳度
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第三节：波峰焊原理

喷涂助焊剂 已插完成元器件的电路板，将其嵌入治具，由机器入口处的接驳装 置以一定的倾角和传送速度送入波峰焊机内，然后被连续运转的链爪夹 持，途径传感器感应，喷头沿着治具的起始位置来回匀速喷雾，使电路 板的裸露焊盘表面、焊盘过孔以及元器件引脚表面均匀地涂敷一层薄薄 的助焊剂。
第八节：波峰焊工艺参数控制要点
第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 第十节：无铅波峰焊特点及对策
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第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法
6.1 波峰焊接中存在的缺陷 波峰焊接是产生PCB组件缺陷的主要原因，在整个组装过程中它引起 的缺陷高达50%。当PCB有上千个焊点时，焊接必须要有很高的成功率才 行。 波峰焊接过程中基本上都是在PCB上来进行的，因此在PCB上焊接缺 陷主要反映在虚焊、不润湿、反润湿、焊点轮廓敷形（以下简称敷形） 不良、连焊（或桥连）、拉尖、空洞、针孔、“放炮”孔、扰动焊点或 断裂焊点、暗色焊点或颗料状焊点等方面。
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第三节：波峰焊原理
温度补偿 进入温度补偿阶段，经补偿后的PCB板在进入波峰焊接中减小热冲击。

第一波峰 第一波峰是由狭窄的喷口喷出的“湍[Tuan]流”波峰，流速快，对治 具有影阴的焊接部位有较好的渗透性。同时，湍流波向上的喷射力可以使 焊剂气体顺利排出，大大减少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。
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第二节：焊接辅材
1. 焊料 Hale Waihona Puke Baidu）有铅锡条
成份：由锡和铅组成的共晶化合物，S n：63%、P b：37%； 熔点：183°C； 公司目前使用的型号有： 云南锡业 Sn63/Pb37

b）无铅锡条
ALPHA Sn63/Pb37
成份：由锡、银和铜组成的合金化合物，S n：96.5%、A g：3.0%；C u：0.5% 熔点：217°C； 公司目前使用的型号有：ALPHA SAC305
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第五节：焊接可接受性要求
良好的焊点（摘自IPC-A-610D）
图5-1
图5-2
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第五节：焊接可接受性要求
可接受焊点
（图50-2 A，B）
（图50-2 C，D）
图5-3
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第五节：焊接可接受性要求
可接受焊点
锡铅焊料
锡银铜焊料
内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材 第三节：波峰焊原理 第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求
波峰焊的原理、工艺 及异常处理
光阴似箭
内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材 第三节：波峰焊原理 第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法
第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求
第八节：波峰焊工艺参数控制要点 第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响
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第三节：波峰焊原理
焊点的形成过程
当PCB进入波峰面前端A处至尾端B处时PCB焊盘与引脚全部浸在焊料中被焊料润湿， 开始发生扩散反应，此时焊料是连成一片（桥连）的。当PCB离开波峰尾端的瞬间， 由于焊盘和引脚表面与焊料之间金属间合金层的结合力（润湿力），使少量焊料沾附 在焊盘和引脚上，此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间焊料的内聚力，使各 焊盘之间的焊料分开，并由于表面张力的作用使焊料以引脚为中心，收缩到最小状态， 形成饱满、半月形焊点。相反，如果焊盘和引脚可焊性差或温度低，就会出现焊料与 焊盘之间的润湿力小于两焊盘之间焊料的内聚力，造成桥接、漏焊或虚焊。 PCB与焊料波分离点位于B1和B2之间某个位置，分离后形成焊点。
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内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材
第三节：波峰焊原理
第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求 第八节：波峰焊工艺参数控制要点 第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 第十节：无铅波峰焊特点及对策
无引线片式元件端头三层金属电极示意图
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第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求
如采用短插一次焊工艺，焊接面元件引脚露出印制板表面1.5-2.0mm； 基板应能经受260℃/50s的耐热性，铜箔抗剥强度好，阻焊膜在高温下 仍有足够的粘附力，焊接后阻焊膜不起皱； 印制电路板翘曲度小于0.8 - 1.0%； 对于贴装元器件采用波峰焊工艺的印制电路板必须按照贴装元器件的特 点进行设计，元器件布局和排布方向应遵循较小的元件在前和尽量避免 互相遮挡的原则。
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第二节：焊接辅材
2. 助焊剂的成份和分类 主要成份：有机溶剂、松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性 剂、有机酸活化剂、防腐蚀剂、助溶剂、成膜剂。简单地说是各种固 体成份溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液，其中各种成份所 占比例各不相同，所起的作用也不同。 a）有铅免清洗型助焊剂
公司目前使用的型号是：ALPHA LS500A
b）无铅免清洗型助焊剂
公司目前使用的型号是：ALPHA EF8000
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第二节：焊接辅材
3. 助焊剂的作用 ① 去除被焊金属表面的氧化物 ② 促使热从热源向焊接区传递 ③ 降低融熔焊料表面张力,增强润湿性 ④ 防止焊接时焊料和焊接面的再氧化
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第二节：焊接辅材
4. 助焊剂的特性要求 ① 熔点比焊料低，扩展率＞85%； ② 黏度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒气。焊剂的比重可 以用溶剂来稀释,一般控制在0.82~0.84； ③ 免清洗型助焊剂要求固体含量＜2.0wt%,不含卤化物，焊后残留物少， 不产生腐蚀作用，绝缘性能好,绝缘电阻＞1³10¹¹Ω ； ④ 水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易清洗； ⑤ 常温下储存稳定。
保管状态 保管时间 包装状态 搬运状态
家庭状态
人际关系 社会状态 心情
设计
波峰焊接
环境
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储存和搬运
操作者
第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法
6.3 焊接缺陷现象和形成原因及其解决办法 6.3.1 虚焊
焊点表面呈粗糙的粒状、光泽差、流动性不好是虚焊的外观表现。从本质上 讲，凡是在钎接的连接界面上未形成适宜厚度的铜锡合金层，都称为虚焊。
第十节：无铅波峰焊特点及对策
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第一节：概述
波峰焊接是我们生产装配过程中的一道非常 关键的工序，波峰焊接质量的好坏直接影响着整 机产品的质量。因此，波峰焊工序一直是生产过 程中重点控制的关键工序之一。
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第一节：概述
常见的波峰焊接方式
纯手工插件 单面贴装 双面贴装 点红胶 波峰焊接 单面插件 波峰焊接 单面插件 波峰焊接 贴装 插件 波峰焊接
第三节：波峰焊原理
免清洗助焊剂在波峰焊接中的作用机理
助焊剂膜形成区
（低沸+高沸）溶 剂+活性物质在较 低的温度下，活 性剂被树脂包裹 着，对外表现的 活性很弱。 溶剂中加入低沸 溶剂的目的主要 是为改善助焊剂 在喷涂过程中的 低沸点溶剂挥发 流布性
A区 活性物质由载体（低沸+高沸） 溶剂携带流布在PCB焊接面上， 当载体中沸点溶剂挥发后，剩下 由高沸溶剂继续包覆PCB表面形 成活性物质的载体和PCB保护膜。 随着预热温度的升高，活性物质 逐渐趋近于活性温度。
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内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材
第三节：波峰焊原理
第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求 第八节：波峰焊工艺参数控制要点 第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 第十节：无铅波峰焊特点及对策
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第三节：波峰焊原理
第二波峰 第二波峰是一个“平滑”波，焊锡流动速度慢，能有效去除端子上的 过量焊锡，使所有的焊接面润湿良好，并能对第一波峰所造成的拉尖和桥 接进行充分的修正。
湍流波
平滑波
波峰形状图
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第三节：波峰焊原理

冷却阶段 制冷系统使PCB板的温度急剧下降可明显改善无铅焊料共晶生产时产生 的空泡及焊盘剥离问题。 氮气保护 在焊接整个过程中，在预热阶段和焊接区加有氮气保护可有效防止 裸 铜和共晶焊料氧化，大幅提高润湿性和流动性，确保焊点的可靠性。
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第三节：波峰焊原理
下面以双波峰焊机为例来说说波峰焊原理
WS-350/450PC-BN
B 版本 带氮气系统 PCB宽度 MAX.350/450mm PC：模块集成化控制
WS系列
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第三节：波峰焊原理
PCB传输方向
传感器 喷涂助焊剂 预热1区 预热2区 热补偿 第1、2波峰 冷却
工作流程图
第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求 第八节：波峰焊工艺参数控制要点 第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 第十节：无铅波峰焊特点及对策
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第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求

应选择三层端头结构的表面贴装元器件元器件体和焊端能经受两 次 以上260℃波峰焊的温度冲击，焊接后元器件体不损坏或变形，片 式元件端头无脱帽现象。
高沸点溶剂+活性剂
B区
随着温度 的不断升 高，树脂 破裂后， 释放出活 性化学物 质净化被 焊金属表 面，达到 润湿目的。
C区 当温度升到焊接温度 后，活性剂分解，只 要此区域所经历的时 间足够，活性剂就能 分解殆尽，最后剩下 一部分残留的高沸溶 剂覆盖在PCB表面。
活性剂分解 活性剂分解剩 下的高沸溶剂 继续挥发。
D区
残余的 高沸溶 剂覆盖 在脱离 区钎料 表面隔 绝了空 气，降 低了脱 离区钎 料表面 张力。
喷涂助焊剂区
预热区
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波峰焊接区
残余高沸溶剂随 钎料流入锡炉后 挥发。
内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材 第三节：波峰焊原理 第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求
第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法
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内容
第一节：概述 第二节：焊接辅材 第三节：波峰焊原理 第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 第七节：波峰焊接后的PCA清洁度可接受性要求
第八节：波峰焊工艺参数控制要点
第九节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 第十节：无铅波峰焊特点及对策
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第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法
6.2 影响波峰焊接效果的一些主要因素：
元器件引线
洁净度 成形方法 表面状态 线径 伸出长度 引线种类 镀层组织 镀层厚度 引线和孔径 引线和焊盘直径 图形密度 图形形状 图形大小 图形间隔 图形方向 安装方式
PCB
洁净度 预涂焊剂 表面状态 镀层组织 镀层厚度 镀层密合度 镀层表面状态 钻孔状态