波峰焊焊接工艺讲义

一：波峰焊焊接的定义
波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助 与泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定 形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置 与传送链上﹐经过某一特定的角度以 及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实 现焊点焊接的过程。
移动方向
焊料 叶泵
二：波峰焊焊接工艺
1: 波峰焊机的工位组成及其功能
裝板 涂布焊剂 喷风 预热
波峰焊焊接工艺
编辑：郭立军 2006、12、07
目录：
• 一：波峰焊焊接的定义 • 二：波峰焊焊接工艺
• 1: 波峰焊机的工位组成及其功能 • 2: 助焊剂涂敷系统 • 3: 预热系统 • 4: 波峰面 • 5: 焊点成型 • 6: 防止桥联的发生 • 7: 波峰焊工艺曲线解析 • 8: 波峰焊工艺参数调节
3.4. 控制预热温度梯度、预热温度和预热时间对于达到良好的焊接质量 是关键的。保证助焊剂在适当的时间正确地激发和保持，直到PCB离 开波峰。预热必须将PCB带到足够高的温度，以提供正在使用的助焊 剂的活性化。多数助焊剂供应商会推荐预热温度参考值。
• 对于任何助焊剂，不足的预热时间和温度将造成 较多的焊后残留物，或许活性不足，造成润湿性 差。预热低也可能导致焊接时有气体放出造成焊 料球，当在波峰前没有提供足够的预热来蒸发水 分时，液体溶剂到达波峰时容易造成焊锡飞溅。 当预热温度过高或预热时间过长，导致助焊剂有 可能在到达波峰之前就已经作用。助焊剂在波峰 上的主要作用是降低焊锡的表面张力，提高润湿 性。如果助焊剂的活性成分过早的挥发，则可能 造成桥连或冰柱。最佳的预热温度是在波峰上留 下足够的助焊剂，以帮助在PCB退出波峰时焊锡从 金属表面的剥落。
• 对于无铅波峰焊来说，由于无铅焊料的润湿性比 有铅焊料要差，为了保证良好的焊接质量，对助 焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时 还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。 波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷，而且 涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量 过大时，就会使PCB焊后残留物过多，影响外观。 另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发 热管上引起着火，影响发热管的使用寿命，当助 焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时，就可能造成 漏焊、虚焊或连焊。
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3: 预热系统
• 在基板涂敷助焊剂之后，首先是蒸发助焊 剂中多余的溶剂，增加粘性。这就要在焊 接前进行预热基板。如果粘性太低，助焊 剂会被熔融的锡过早的排挤出，造成表面 润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活 性，加快焊接过程。在预热阶段，基板和 元器件被加热到110-125℃，使基板和熔融 接触时降低了热冲击，减少基板翘曲的可 能。
• 7.3﹐预热温度
预热温度是指PCB与波峰面接触前达 到的温度
• 7.4﹐焊接温度
焊接温度是非常重要的焊接参数﹐通 常高于焊料熔点（217°C ）50°C ~60°C，大多数情况是指焊锡炉的温度， 实际运行时所焊接的PCB焊点温度要低于 炉温﹐这是因为PCB吸热的结果
8: 波峰焊工艺参数调节
8.1﹐波峰高度 波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃錫高度。 其數值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3, 过大会导致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形 成“桥连”
• 三：波峰焊焊接缺陷分析
• 1.沾锡不良 • 2.局部沾锡不良 • 3.冷焊或焊点不亮 • 4.焊点破裂 • 5.焊点锡量太大 • 6.锡尖 (冰柱) • 7.防焊绿漆上留有残锡 • 8.白色残留物 • 9.深色残余物及浸蚀痕迹 • 10.绿色残留物 • 11.白色腐蚀物 • 12.油脂类残留 • 13.黄色焊点 • 14.针孔及气孔 • 15.焊点灰暗 • 16.焊点表面粗糙 • 17.短路
以利于两焊点之间的焊料分开
7: 波峰焊工艺曲线解析
预热开始 与焊料接触 达到润湿 与焊料脱离 焊料开始凝固 凝固结束
预热时间 润湿时间 停留/焊接时间 工艺时间
冷却时间
7.1﹐润湿时间
指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间
7.2﹐停留时间
PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开 波峰面的时间 停留/焊接时间的计算方式是﹕ 停留/焊接时间=波峰宽/速度
• 在通过波峰焊接之前预热，有以下几个理由：
3.1. 提升了焊接表面的温度，因此从波峰上要求较少的温 带能量，这 样有助于助焊剂表面的反应和更快速的焊接。
3.2. 预热也减少波峰对元器件的热冲击，当元器件暴露在突然的温度梯 度下时可能被削弱或变成不能运行。
3.3. 预热加快挥发性物质从PCB上的蒸发速度。这些挥发性物质主要来自 于助焊剂，但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在 波峰上的出现可能引起焊锡飞溅和PCB上的锡球。
焊接 冷却 卸板
2：助焊剂涂敷系统
• 喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂 敷方法，它可以精确地控制助焊剂沉积量。 助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置，将助焊 剂雾化后喷到PCB上，预热后进行波峰焊
• 影响助焊剂喷量的参数有四个：基板传送 速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓 度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚 控制在1-10微米之间。
4: 波峰面
• 波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它 在沿焊料波的个长度方向上几乎都 保持静态﹐在波峰焊接过程﹐PCB 接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破 裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向 前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同 样的速度移动
5: 焊点成型
当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐ 并在未离开波峰面（B）之前﹐整个焊盘浸在焊料中﹐ 并与相近的焊盘即被焊料所桥联﹐但在离开波峰尾 端的瞬间﹐少量的焊料由于润湿力的作用﹐粘附在 焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以引线为 中心收缩至最小状态﹐此时焊料与焊盘之间的润湿 力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱 满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部的多余焊料﹐由于 重力的原因﹐回落到锡锅中
A v v
B1 B2
焊料
沿深板
• PCB离开焊料波时﹐分离点位于 B1和B2之间的某个地方﹐分离后 形成焊点
6: 防止桥联的发生
6.1 使用可焊性好的元器件/PCB 6.2 提高助焊剂的活性 6.3 提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的
湿润性能 6.4 提高焊料的温度 6.5 去除有害杂质﹐减低焊料的内聚力﹐