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摘 要：作为一种传统焊接技术,目前波峰焊依然在电子制造领域发挥着积极作用.本文介绍了波峰焊接技术的原理,以及一种新型波峰焊接技术的特点,与传统波峰焊情况不同,它可以保护表面贴装元件来实现对通孔元件焊接.最后本文分别从焊接前的质量控制、生产工艺材料及工艺参数这三个方面探讨了提高波峰焊质量的有效方法.

关 键 词：波峰焊,印制线路板,助焊剂,焊料,工艺参数

StudyonProcessofWaveSoldering

XIANFei

（FiberhomeTelemunicationCo.,Ltd,Wuhan430074,China）

Abstract:Althoughwavesolderingisaconventionalsolderingtechnology,nowitstillplaysaimportantroleinelectronicsproduction.Thearticleintroducestheoryofwavesoldering,atthesametimeanadvancedsolderingtechnologyisalsomentioned,itallowedthrough-holeponentstobesoldered,andprotectedtheSMTponentsfromthewave,unlikeinthecaseofwavesoldering.Atlasttheeffectivewayforimprovingthequalityofwavesolderingwasdiscussedintermsofthequalitycontrolbeforesolderingandthecontrolofmanufacturingmaterialandprocessparameters.

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Keywrds:WaveSoldering,PrintedCircuitBoard,SolderingFlux,Solder,ProcessParameters

波峰焊是将熔化的焊料,经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,使预先装有电子元器件的线路板通过焊料波峰,实现元器件焊端或引脚与线路板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊.波峰焊用于线路板装联已有20多年的历史,现在已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术,目前主要用于通孔插装组件和采用混合组装方式的表面组件的焊接.

1波峰焊工艺技术介绍

波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分.单波峰焊用于SMT时,由于焊料的“遮蔽效应”容易出现较严重的质量问题,如漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷.而双波峰则较好地克服了这个问题,大大减少漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷,因此目前在表面组装中广泛采用双波峰焊工艺和设备.

双波峰焊的结构组成见图1.

波峰锡过程：治具安装→喷涂助焊剂系统→预热→一次波峰→二次波峰→冷却.下面分别介绍各步内容及作用.

1.1治具安装

治具安装是指给待焊接的线路板安装夹持的治具,可以限制基板受热形变的程度,防止冒锡现象的发生,从而确保浸锡效果的稳定.

1.2助焊剂系统

助焊剂系统是保证焊接质量的第一个环节,其主要作用是均匀地涂覆助焊剂,除去线路板和元器件焊接表面的氧化层和防止焊接过程中再氧化.助焊剂的涂覆一定要均匀,尽量不产生堆积,否则将导致焊接短路或开路.

助焊剂系统有多种,包括喷雾式、喷流式和发泡式.目前一般使用喷雾式助焊系统,采用免清洗助焊剂,这是因为免清洗助焊剂中固体含量极少,不挥发物含量只有1/5~1/20.所以必须采用喷雾式助焊系统涂覆助焊剂,同时在焊接系统中加防氧化系统,保证在线路板上得到一层均匀细密很薄的助焊剂涂层,这样才不会因第一个波的擦洗作用和助焊剂的挥发,造成助焊剂量不足,而导致焊料桥接和拉尖.

喷雾式有两种方式：一是采用超声波击打助焊剂,使其颗粒变小,再喷涂到线路板上.二是采用微细喷嘴在一定空气压力下喷雾助焊剂.这种喷涂均匀、粒度小,易于控制,喷雾高度/宽度可自动调节,是今后发展的主流.

1.3预热系统

1.3.1预热系统的作用

1）助焊剂中的溶剂成份在通过预热器时,将会受热挥发.从而避免溶剂成份在经过液面时高温气化造成炸裂的现象发生,最终防止产生锡粒的品质隐患.

2）待浸锡产品搭载的部品在通过预热器时的缓慢升温,可避免过波峰时因骤热产生的物理作用造成部品损伤的情形发生.

3）预热后的部品或端子在经过波峰时不会因自身温度较低的因素大幅度降低焊点的焊接温度,从而确保焊接在规定的时间内达到温度要求.

1.3.2预热方法

波峰焊机中常见的预热方法有三种：空气对流加热、红外加热器加热以及热空气和辐射相结合的方法加热.

1.3.3预热温度

一般预热温度为130~150℃,预热时间为1~3min.预热温度控制得好,可防止虚焊、拉尖和桥接,减小焊料波峰对基板的热冲击,有效地解决焊接过程中线路板翘曲、分层、变形问题.

1.4焊接系统

焊接系统一般采用双波峰.在波峰焊接时,线路板先接触第一个波峰,然后接触第二个波峰.第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰,流速快,对组件有较高的垂直压力,使焊料对尺寸小、贴装密度高的表面组装元器件的焊端有较好的渗透性；通过湍流的熔融焊料在所有方向擦洗组件表面,从而提高了焊料的润湿性,并克服了由于元器件的复杂形状和取向带来的问题；同时也克服了焊料的“遮蔽效应”湍流波向上的喷射力足以使焊剂气体排出.因此,即使线路板上不设置排气孔也不存在焊剂气体的影响,从而大大减少了漏焊、桥接和焊缝不充实等焊接缺陷,提高了焊接可靠性.经过第一个波峰的产品,因浸锡时间短以及部品自身的散热等因素,浸锡后存在着很多的短路、锡多、焊点光洁度不正常以及焊接强度不足等不良内容.因此,紧接着必须进行浸锡不良的修正,这个动作由喷流面较平较宽阔、波峰较稳定的二级喷流进行.这是一个“平滑”的波峰,流动速度慢,有利于形成充实的焊缝,同时也可有效地去除焊端上过量的焊料,并使所有焊接面上焊料润湿良好,修正了焊接面,消除了可能的拉尖和桥接,获得充实无缺陷的焊缝,最终确保了组件焊接的可靠性.双波峰基本原理如图3.

1.5冷却

浸锡后适当的冷却有助于增强焊点接合强度,同时,冷却后的产品更利于炉后操作人员的作业.因此,浸锡后产品需进行冷却处理.

2使用屏蔽模具波峰焊接工艺技术

由于传统波峰焊接技术无法应对焊接面细间距、高密度贴片元件的焊接,因此一种新方法应运而生：使用屏蔽模具（如图4）遮蔽贴片元件来实现对线路板焊接面插装引线的波峰焊接.

2.1使用屏蔽模具波峰焊接技术的优点

1）实现双面混装PCB波峰焊生产,能大幅提高双面混装PCB生产效率,避免手工焊接存在的质量一致性差的问题.

2）减少粘贴阻焊胶的准备时间,提高生产效率,降低生产成本.

3）产量相当于传统波峰焊.

2.2屏蔽模具材料

1）制作模具必须防静电,常见材料为：铝合金,合成石（国产/进口）,纤维板.使用合成石时为避免波峰焊传感器不感应,建议不要使用黑色合成石.

2）制作模具基材厚度.根据机盘反面元件的厚度,选取5～8mm厚度的基材制作模具.

2.3模具工艺尺寸要求

1）模具的外形尺寸：模具的长与宽分别等于PCB的长与宽加上60mm的载具边的宽度且模具宽度必须350mm,具体工艺尺寸如图5.当PCB宽度小于140mm时,可以考虑在一模具同时放置两块PCB焊接.

2）工艺边离边缘8mm,另外两边贴近边缘地方加装10mm宽、10mm高的电木条,以增加模具的强度,减少模具变形.

3）每个加强档条上必须使用螺丝固定,螺丝与螺丝的间隔必需

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4）在模具制作完成后,需在四周且间距100mm以内安装压扣（固定PCB于模具上）,且须注意以下几点：（1）旋转一周不碰触到零件；（2）不影响DIP插件；（3）能将PCB稳固于模具.

5）模具的四个角要开一个R5

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