波峰焊工作原理

波峰焊是種藉助泵壓作用，使熔融的液態(tài)焊料錶麵形成特定形狀的焊料波，當(dāng)插裝瞭元器件的裝聯(lián)組件以定角度通過(guò)焊料波時(shí)，在引腳焊區(qū)形成焊點(diǎn)的工藝技術(shù)

波峰焊機(jī)的主要部件構(gòu)成

   一颱波峰焊機(jī)，主要由傳送帶、加熱器、錫槽、泵、助焊劑髮泡（或噴霧）裝置等組成。主要分爲(wèi)助焊劑添加區(qū)、預(yù)熱區(qū)、焊接區(qū)、冷卻區(qū)，如下圖所示

組件在由鏈?zhǔn)絺魉蛶魉偷倪^(guò)程中，先在焊機(jī)預(yù)熱區(qū)進(jìn)行預(yù)熱(組件預(yù)熱及其所要達(dá)到的溫度依然由預(yù)定的溫度麴線控製)。實(shí)際焊接中，通常還要控製組件麵的預(yù)熱溫度，因此許多設(shè)備都增加瞭相應(yīng)的溫度檢測(cè)裝置(如紅外探測(cè)器)。預(yù)熱後，組件進(jìn)入鉛槽進(jìn)行焊接。錫槽盛有熔融的液態(tài)焊料，鋼槽底部噴嘴將熔碰焊料噴齣定形狀的波峰，這樣，在組件焊接麵通過(guò)波時(shí)就被焊料波加熱，衕時(shí)焊料波也就潤(rùn)濕焊區(qū)併進(jìn)行擴(kuò)展填充，終實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程。其工作原理如下圖所示。

波峰焊是採(cǎi)用對(duì)流傳熱原理對(duì)焊區(qū)進(jìn)行加熱的。熔融的焊料波作爲(wèi)熱源，一方麵流動(dòng)以衝刷引腳焊區(qū)，另一方麵也起到瞭熱傳導(dǎo)作用，引腳焊區(qū)正是在此作用下加熱的。爲(wèi)瞭保證焊區(qū)陞溫，焊料波通常具有一定的寬度，這樣，當(dāng)組件焊接麵通過(guò)波時(shí)就有充分的加熱、潤(rùn)濕等時(shí)間。傳統(tǒng)的波峰焊中，一般採(cǎi)用單波，而且波比較平坦。隨著鉛焊料的使用，目前多採(cǎi)取雙波形式。如下圖所示

元器件的引腳爲(wèi)固態(tài)，焊料浸入金屬化通孔提供瞭條途徑。當(dāng)引腳接觸到焊料波後，藉助於錶麵張力的作用，液態(tài)焊料沿引腳和孔壁曏上爬陞。金屬化通孔的毛細(xì)管作用進(jìn)步促進(jìn)瞭焊料的爬陞。焊料到達(dá)PcB部焊盤後，在焊盤的錶麵張力作用下鋪展開(kāi)來(lái)。上陞中的焊料排齣瞭通孔中的焊劑氣體和空氣，從而填充瞭通孔，在冷卻後終形成瞭焊點(diǎn)。

A、 焊料不足

 焊點(diǎn)榦癟/不完整/有空洞，插裝孔及導(dǎo)通孔焊料不飽滿，焊料未爬到元件麵的焊盤上。

原因：  

a)PCB預(yù)熱和焊接溫度過(guò)高，使焊料的黏度過(guò)低； 
b)插裝孔的孔徑過(guò)大，焊料從孔中流齣； 
c) 插裝元件細(xì)引線大焊盤，焊料被拉到焊盤上，使焊點(diǎn)榦癟； 
d) 金屬化孔質(zhì)量差或阻焊劑流入孔中； 
e) PCB爬坡角度偏小，不利於焊劑排氣。 

對(duì)策：

a) 預(yù)熱溫度90-130℃，元件較多時(shí)取上限，錫波溫度250+/-5℃，焊接時(shí)間3～5S。 
b) 插裝孔的孔徑比引腳直徑大0.15～0.4mm，細(xì)引線取下限，粗引線取上線。 
c) 焊盤尺寸與引腳直徑應(yīng)匹配，要有利於形成彎月麵； 
d）反映給PCB加工廠，提高加工質(zhì)量； 
e) PCB的爬坡角度爲(wèi)3～7℃。 

B、焊料過(guò)多： 

  元件焊端和引腳有過(guò)多的焊料包圍，潤(rùn)濕角大於90°。 

原因： 
a)焊接溫度過(guò)低或傳送帶速度過(guò)快，使熔融焊料的黏度過(guò)大；
b) PCB預(yù)熱溫度過(guò)低，焊接時(shí)元件與PCB吸熱，使實(shí)際焊接溫度降低； 
c) 助焊劑的活性差或比重過(guò)?。?nbsp;
d) 焊盤、插裝孔或引腳可焊性差，不能充分浸潤(rùn)，産生的氣泡裹在焊點(diǎn)中； 
e) 焊料中錫的比例減少，或焊料中雜質(zhì)Cu的成份高，使焊料黏度增加、流動(dòng)性變差。
f) 焊料殘?jiān)唷?nbsp;

對(duì)策： 
a) 錫波溫度250+/-5℃，焊接時(shí)間3～5S。 
b) 根據(jù)PCB尺寸、闆層、元件多少、有無(wú)貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度，PCB底麵溫度在90-130。 
c) 更換焊劑或調(diào)整適當(dāng)?shù)谋壤?nbsp;
d) 提高PCB闆的加工質(zhì)量，元器件先到先用，不要存放在潮濕的環(huán)境中； 
e) 錫的比例<61.4%時(shí)，可適量添加一些純錫，雜質(zhì)過(guò)高時(shí)應(yīng)更換焊料； 
f) 每天結(jié)束工作時(shí)應(yīng)清理殘?jiān)?nbsp;

C、焊點(diǎn)橋接或短路 
原因： 
a) PCB設(shè)計(jì)不閤理，焊盤間距過(guò)窄； 
b) 插裝元件引腳不規(guī)則或插裝歪斜，焊接前引腳之間已經(jīng)接近或已經(jīng)碰上； 
c) PCB預(yù)熱溫度過(guò)低，焊接時(shí)元件與PCB吸熱，使實(shí)際焊接溫度降低； 
d) 焊接溫度過(guò)低或傳送帶速度過(guò)快，使熔融焊料的黏度降低； 
e）阻焊劑活性差。 

對(duì)策： 
a) 按照PCB設(shè)計(jì)規(guī)範(fàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。兩箇端頭Chip元件的長(zhǎng)軸應(yīng)盡量與焊接時(shí)PCB運(yùn)行方曏垂直，SOT、SOP的長(zhǎng)軸應(yīng)與PCB運(yùn)行方曏平行。將SOP最後一箇引腳的焊盤加寬（設(shè)計(jì)一箇竊錫焊盤）。 
b) 插裝元件引腳應(yīng)根據(jù)PCB的孔距及裝配要求成型，如採(cǎi)用短插一次焊工藝，焊接麵元件引腳露齣PCB錶麵0.8～3mm，插裝時(shí)要求元件體端正。 
c）根據(jù)PCB尺寸、闆層、元件多少、有無(wú)貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度，PCB底麵溫度在90-130。 
d) 錫波溫度250+/-5℃，焊接時(shí)間3～5S。溫度略低時(shí)，傳送帶速度應(yīng)調(diào)慢些。 
f) 更換助焊劑。 

D、潤(rùn)濕不良、漏焊、虛焊 
原因： 
a) 元件焊端、引腳、印製闆基闆的焊盤氧化或汙染，或PCB受潮。 
b) Chip元件端頭金屬電極附著力差或採(cǎi)用單層電極，在焊接溫度下産生脫帽現(xiàn)象。 
c) PCB設(shè)計(jì)不閤理，波峰焊時(shí)陰影效應(yīng)造成漏焊。 
d) PCB翹麴，使PCB翹起位置與波峰焊接觸不良。 
e) 傳送帶兩側(cè)不平行（尤其使用PCB傳輸架時(shí)），使PCB與波峰接觸不平行。 
f) 波峰不平滑，波峰兩側(cè)高度不平行，尤其電磁泵波峰焊機(jī)的錫波噴口，如果被氧化物堵塞時(shí)，會(huì)使波峰齣現(xiàn)鋸齒形，容易造成漏焊、虛焊。 
g) 助焊劑活性差，造成潤(rùn)濕不良。 
h) PCB預(yù)熱溫度過(guò)高，使助焊劑碳化，失去活性，造成潤(rùn)濕不良。 

對(duì)策： 
a) 元器件先到先用，不要存在潮濕的環(huán)境中，不要超過(guò)規(guī)定的使用日期。對(duì)PCB進(jìn)行清洗和去潮處理； 
b) 波峰焊應(yīng)選擇三層端頭結(jié)構(gòu)的錶麵貼裝元器件，元件本體和焊端能經(jīng)受兩次以上的260℃波峰焊的溫度衝擊。 
c) SMD/SMC採(cǎi)用波峰焊時(shí)元器件佈局和排佈方曏應(yīng)遵循較小元件在前和盡量避免互相遮擋原則。另外，還可以適當(dāng)加長(zhǎng)元件搭接後剩餘焊盤長(zhǎng)度。 
d) PCB闆翹麴度小於0.8～1.0％。 
e) 調(diào)整波峰焊機(jī)及傳輸帶或PCB傳輸架的橫曏水平。 
f) 清理波峰噴嘴。 
g) 更換助焊劑。 
h) 設(shè)置恰當(dāng)?shù)念A(yù)熱溫度。 

E、焊點(diǎn)拉尖 
原因： 
a) PCB預(yù)熱溫度過(guò)低，使PCB與元器件溫度偏低，焊接時(shí)元件與PCB吸熱； 
b) 焊接溫度過(guò)低或傳送帶速度過(guò)快，使熔融焊料的黏度過(guò)大； 
c) 電磁泵波峰焊機(jī)的波峰高度太高或引腳過(guò)長(zhǎng)，使引腳底部不能與波峰接觸。因爲(wèi)電磁泵波峰焊機(jī)是空心波，空心波的厚度爲(wèi)4～5mm； 
d) 助焊劑活性差； 
e) 焊接元件引線直徑與插裝孔比例不正確，插裝孔過(guò)大，大焊盤吸熱量大。 

對(duì)策： 
a) 根據(jù)PCB、闆層、元件多少、有無(wú)貼裝元件等設(shè)置預(yù)熱溫度，預(yù)熱溫度在90-130℃； 
b) 錫波溫度爲(wèi)250+/-5℃，焊接時(shí)間3～5S。溫度略低時(shí)，傳送帶速度應(yīng)調(diào)慢一些。 
c) 波峰高度一般控製在PCB厚度的2/3處。插裝元件引腳成型要求引腳露齣PCB焊接麵0.8～3mm
d) 更換助焊劑； 
e) 插裝孔的孔徑比引線直徑大0.15～0.4mm（細(xì)引線取下限，粗引線取上線）。 

F、其牠缺陷 
a) 闆麵髒汙：主要由於助焊劑固體含量高、塗敷量過(guò)多、預(yù)熱溫度過(guò)高或過(guò)低，或由於傳送帶爪太髒、焊料鍋中氧化物及錫渣過(guò)多等原因造成的； 
b) PCB變形：一般髮生在大尺寸PCB，由於大尺寸PCB重量大或由於元器件佈置不均勻造成重量不平衡。這需要PCB設(shè)計(jì)時(shí)盡量使元器件分佈均勻，在大尺寸PCB中間設(shè)計(jì)工藝邊。 
c) 掉片（丟片）：貼片膠質(zhì)量差，或貼片膠固化溫度不正確，固化溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)降低粘接強(qiáng)度，波峰焊接時(shí)經(jīng)不起高溫衝擊和波峰剪切力的作用，使貼裝元件掉在料鍋中。 
d) 看不到的缺陷：焊點(diǎn)晶粒大小、焊點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)力、焊點(diǎn)內(nèi)部裂紋、焊點(diǎn)髮脆、焊點(diǎn)強(qiáng)度差等，需要X光、焊點(diǎn)疲勞試驗(yàn)等檢測(cè)。這些缺陷主要與焊接材料、PCB焊盤的附著力、元器件焊端或引腳的可焊性及溫度麴線等因素有關(guān)。

波峰焊錫珠産生原因及解決方法

産生原因

1）波峰焊産生的錫珠 錫珠的形成原因錫珠是在線路闆離開(kāi)液態(tài)焊錫的時(shí)候形成的。當(dāng)線路闆與錫波分離時(shí)，線路闆會(huì)拉齣錫柱，錫柱斷裂落迴錫缸時(shí)，濺起的焊錫會(huì)在落在線路闆上形成錫珠。因此，在設(shè)計(jì)錫波髮生器和錫缸時(shí)，應(yīng)註意減少錫的降落高度。小的降落高度有助於減少錫渣和濺錫現(xiàn)象。

2）氮?dú)獾氖褂脮?huì)加劇錫珠的形成。氮?dú)夥漳芊乐购稿a錶麵形成氧化層，增加瞭錫珠形成的概率，衕時(shí)，氮?dú)庖矔?huì)影響焊錫的錶麵張力。

3） 錫珠形成的第二箇原因是線路闆材和阻焊層內(nèi)揮髮物 質(zhì)的釋氣。如果線路闆通孔的金屬層上有裂縫的話，這 些物質(zhì)加熱後揮髮的氣體就 會(huì)從裂縫中逸齣，在線路闆的元件麵形成錫珠。

4）錫珠形成的第三箇原因與助焊劑有關(guān)。助焊劑會(huì)殘留在元器件的下麵或是線路闆和搬運(yùn)器（選擇性焊接使用的託盤）之間。如果助焊劑沒(méi)能被充分預(yù)熱併在線路闆接觸到錫波之前燒盡，就會(huì)産生濺錫併形成錫珠。因此，應(yīng)該嚴(yán)格遵循助焊劑供應(yīng)商推薦的預(yù)熱蔘數(shù)。

5）阻焊層 錫珠是否會(huì)粘附在線路闆上取決於基闆材料。如果錫珠和線路闆的粘附力小於錫珠的重力，錫珠就會(huì)從就會(huì)從 線路闆上彈開(kāi)落迴錫缸中。 在這種情況下，線路闆上的阻焊層是箇非常重要的因 素。比較粗燥（rough）的阻焊層會(huì)和錫珠有更小的接觸 麵，錫珠不易粘在線路闆上。在無(wú)鉛焊接過(guò)程中，高溫會(huì)使阻焊層更柔滑（SOFter），更易造成錫珠粘在線路闆上。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

1）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定 一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)錫珠進(jìn)行瞭闡釋。分類從MIL-STD- 2000標(biāo)準(zhǔn)中的不允許有錫珠，到IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)中的每平方英寸少於5箇。  ?在IPC-A-610C標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定最小絶緣間隙0.13毫米，直徑在此之內(nèi)的錫珠被認(rèn)爲(wèi)是閤格的；而直徑大於或 等於0.13毫米的錫珠是不閤格的，製造商必鬚採(cǎi)取糾正措 施，避免這種現(xiàn)象的髮生。

2）無(wú)鉛焊接製訂的最新版IPCA- 610D標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有對(duì)錫珠現(xiàn)象做清楚的規(guī)定。有關(guān)每平方英 寸少於5箇錫珠的規(guī)定已經(jīng)被刪除。

3）有關(guān)汽車和軍用産品的標(biāo)準(zhǔn)則不允許齣現(xiàn)任何錫珠，所以線路闆在焊接後必鬚被清洗，或?qū)㈠a珠手工去除。影響錫珠形成的重要因素 防止錫珠的産生 歐洲一箇研究小組的研究錶明,線路闆上的阻焊層是影 響錫珠形成最重要的一箇因素。

解決方法

在大多數(shù)情況下，選擇適當(dāng) 的阻焊層能避免錫珠的産生。使用一些特殊設(shè)計(jì)的助焊劑能幫助避免錫珠的形成。另外，要保證使用足夠多的助焊劑， 這樣在線路闆離開(kāi)波峰的時(shí)候，會(huì)有一些助焊劑殘留在線路闆上，形成一層非常薄的膜，以防止錫珠附著在線路闆上。 衕時(shí)，助焊劑必鬚和阻焊層相兼容，助焊劑的噴塗必鬚採(cǎi)用助焊劑噴霧繫統(tǒng)嚴(yán)格控製。

以下建議可以幫助您減少錫珠現(xiàn)象：

1、盡可能地降低焊錫溫度；

2、使用更多地助焊劑可以減少錫珠，但將導(dǎo)緻更多的助焊劑殘留；

3、盡可能提高預(yù)熱溫度，但要遵循助焊劑預(yù)熱蔘數(shù)，否 則助焊劑的活化期太短

4、更快的傳送帶速度也能減少錫珠。

（一），助焊劑方麵的原因分析及預(yù)防控製辦法

1. 助焊劑中的水份含量較大或超標(biāo)，在經(jīng)過(guò)預(yù)熱時(shí)未能充分揮髮；

2. 助焊劑中有高沸點(diǎn)物質(zhì)或不易揮髮物，經(jīng)預(yù)熱時(shí)不能充分揮髮；

這兩種原因是助焊劑本身“質(zhì)量”問(wèn)題所引起的，

在實(shí)際焊接工藝中，

可以通過(guò)“提高

預(yù)熱溫度或放慢走闆速度等來(lái)解決”。

除此之外，

在選用助焊劑前應(yīng)針對(duì)供商所提供樣品進(jìn)

行實(shí)際工藝的確認(rèn)，

併記録試用時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)工藝，

在沒(méi)有“錫珠”齣現(xiàn)的情況下，

審核供應(yīng)商

所提供的其他説明資料，在以後的收貨及驗(yàn)收過(guò)程中，應(yīng)核對(duì)供應(yīng)商最初的説明資料。

（二），工藝方麵的原因分析及預(yù)防控製辦法

1. 預(yù)熱溫度偏低，助焊劑中溶劑部分未完全揮髮；

2. 走闆速度太快未達(dá)到預(yù)熱效果；

3.鍊條（或PCB闆麵）傾角過(guò)小，錫液與焊接麵接觸時(shí)中間有氣泡，氣泡爆裂後産生錫珠；

4. 助焊劑塗佈的量太大，多餘助焊劑未能完全流走或風(fēng)刀沒(méi)有將多餘焊劑吹下；

      這四種不良原因的齣現(xiàn)，都和標(biāo)準(zhǔn)化工藝的確定有關(guān)，在實(shí)際生産過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照已經(jīng)訂好的作業(yè)指導(dǎo)文件進(jìn)行各項(xiàng)蔘數(shù)的校正，對(duì)已經(jīng)設(shè)定好的蔘數(shù)，不能隨意改動(dòng)，相關(guān)蔘數(shù)及所涉及技術(shù)層麵主要有以下幾點(diǎn)：

（1），關(guān)於預(yù)熱：一般設(shè)定在90-110攝氏度，這裡所講“溫度”是指預(yù)熱後PCB闆焊接麵的實(shí)際受熱溫度，而不是“錶顯”溫度；如果預(yù)熱溫度達(dá)不到要求，則焊後易産生錫珠。

（2），關(guān)於走闆速度：一般情況下，建議用戶把走闆速度定在1.1-1.4米/分鐘，但這不是絶對(duì)值；如果要改變走闆速度，通常都應(yīng)以改變預(yù)熱溫度作配閤；

比如：要將走闆速度加快，那麼爲(wèi)瞭保證PCB焊接麵的預(yù)熱溫度能夠達(dá)到預(yù)定值，就應(yīng)當(dāng)把預(yù)熱溫度適當(dāng)提高；如果預(yù)熱溫度不變，走闆速度過(guò)快時(shí)，焊劑有可能揮髮不完全，從而在焊接時(shí)産生“錫珠”。

（3），關(guān)於鍊條（或PCB闆麵）的傾角：這一傾角指的是鍊條（或PCB闆麵）與錫液平麵的角度，當(dāng)PCB闆走過(guò)錫液平麵時(shí)，應(yīng)保證PCB零件麵與錫液平麵隻有一箇切點(diǎn)；而不能有一箇較大的接觸麵；當(dāng)沒(méi)有傾角或傾角過(guò)小時(shí)，易造成錫液與焊接麵接觸時(shí)中間有氣泡，氣泡爆裂後産生“錫珠”。

（4），在波峰爐使用中，“風(fēng)刀”的主要作用是吹去PCB闆麵多餘的助焊劑，併使助焊劑在PCB零件麵均勻塗佈；一般情況下，風(fēng)刀的傾角應(yīng)在10度左右；如果“風(fēng)刀”角度調(diào)整的不閤理，會(huì)造成PCB錶麵焊劑過(guò)多，或塗佈不均勻，不但在過(guò)預(yù)熱區(qū)時(shí)易滴在髮熱管上，影響髮熱管的壽命，而且在浸入錫液時(shí)易造成“炸錫”現(xiàn)象，併因此産生“錫珠”。在實(shí)際生産中，結(jié)閤自身波峰焊的實(shí)際狀況，對(duì)相關(guān)材料進(jìn)行選型，衕時(shí)製訂嚴(yán)格《波峰焊操作規(guī)程》，併嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行生産。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，在嚴(yán)格落實(shí)工藝技術(shù)的條件下，完全可以剋服因爲(wèi)“波峰焊焊接工藝問(wèn)題”産生的“錫珠”。

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