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波峰焊焊接工艺

    波峰焊的工艺参数要求比较严格，焊剂比重和喷涂量、预热和焊接温度、传输带倾斜角度和传输速度、波峰高度等参数都会影响焊接质量，必需正确设置。

  影响波峰焊接质量的主要工艺参数：

一.焊剂涂覆量

    要求在印制板底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。焊剂涂覆量要根据波峰焊机的焊剂涂覆系统，以及采用的焊剂类型进行设置。焊剂涂覆主要有涂刷、发泡及定量喷射两种方式。

    采用涂刷与发泡时，必须控制焊剂的比重。焊剂的比重一般控制在0.82-0.84之间(液态松香焊剂原液的比重)。焊接过程中随着时间的延长，焊剂中的溶剂会逐渐挥发，使焊剂的比重增大，其粘度随之增大，流动性也随之变差，影响焊剂润湿金属表面，妨碍熔融的焊料在金属表面上的润湿，引起焊接缺陷。因此，对于传统的涂刷及发泡方式时焊剂应定时测量焊剂的比重，如发现比重增大，应及时用稀释剂调整到正常范围内。但稀释剂不能加入过多，比重偏低会使焊剂的作用下降，对焊接质量也会造成不良影响。另外还要注意不断补充焊剂槽中的焊剂量，不能低于最低极限位置。

采用定量喷射法时，焊剂是密闭在容器内的，不会挥发、不会吸收空气中水分、不会被污染，因此焊剂成分能保持不变；关键要求通过调整喷头的喷射压力与运动速度，正确控制喷雾量。

二.预热温度和时间

    1.预热的作用：

    (1)将焊剂中的溶剂挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体。

    (2)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在高温下发生再氧化的作用。

    (3)使印制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印制板和元器件。

    2.预热温度和时间的设定

    印制板预热温度和时间要根据印制板的大小、厚度、元器件的大小和多少、以及贴装元器件的多少来确定。预热温度在90-130℃(PCB表面温度)，有较多贴装元器件时预热温度取上限。预热时由传送带速度来控制。如预热温度偏低或和预热时间过短，焊剂中的溶剂挥发不充分，焊接时产生气体引起气孔、锡珠等焊接缺陷：如预热温度偏高或预热时间过长，焊剂被炭化，使焊剂失去活性，同样会引起毛刺、桥接等焊接缺陷。因此要恰当控制预热温度和时间，最佳的预热温度是以在波峰焊前涂覆在PCB底面的焊剂不粘手，但仍带有粘性为准。

三.焊接温度和时间

焊接过程是焊接金属表面、熔融焊料和空气等之间相互作用的复杂过程，必须控制好焊接温度和时间。如焊接温度偏低，液体焊料的粘度大，不能很好地在金属表面润湿和扩散，容易产生拉尖和桥连、焊点表面粗糙等缺陷。如焊接温度过高，容易损坏元器件，还会由于焊剂被炭化失去活性、焊点氧化速度加快，产生焊点发乌、焊点不饱满等问题。

波峰焊温度应根据印制板的大小、厚度、印制板上搭载元器件的大小和多少进行设置，波峰温度一般为250±5℃(必须测打上来的实际波峰温度)。由于热量是温度和时间的函数，在一定温度下焊点和元件受热的热量随时间的增加而增加。波峰焊的焊接时间通过调整传送带的速度来控制，传送带的速度要根据不同型号波峰焊机的长度、预热温度、焊接温度统筹考虑进行调整，以每个焊点接触波峰的时间来表示焊接时间，一般焊接时间为3-4s。

四.印制板爬坡角度和波峰高度

印制板爬坡角度为3-7°，有利于排除残留在焊点和元件周围由焊剂产生的气体，适当的波峰高度使焊料波对焊点增加压力和流速有利于焊料润湿金属表面、流入小孔，波峰高度一般控制在印制板厚度的2／3处。

波峰焊接质量分析
对于连焊现象，应该说比较常见的；但连焊是什么原因造成的，就不是几句话可以说的清的。所以，我向大家举几个小小的实例：

1.    焊接板面焊点有大面积的连焊现象，并且焊点的光泽度不好；经过观察，发现在焊接时，锡槽内的液面比较低，加上选择的焊接温度，是230度，波峰在喷涌时，流动性较弱；不象正常焊接温度下的波，翻涌平滑。于是，我提高焊接温度到248度。当温度升到指定温度时，平滑的波从峰刀口内喷出；而且，用手持金属棒波动槽内焊锡，已经感觉不到开始的那种粘稠的拉力了。

2.    焊接的板材焊点发暗，有连焊的现象，并且有拉尖现象。观察焊接温度，在250度，波峰高度适中，峰的强度也很合适。观看助焊剂槽内的发泡效果；汽泡的均匀度较好，而且，助焊剂的上缘也很平整。启动传动链爪，观看浸入液面的效果，发现，在初入液面时，深度较好 ，但走一端距离时。后面的浸板效果就有些偏差，浸液深度深度不够，部分元件根本就接触不到助焊剂。所以，在足够的预热后焊接时没有助焊剂的参加，没有浸润的效果，这就造成了大面积的连焊。调整链爪的浸液深度，再次焊接，效果就非常光亮圆润了。

3.    焊接温度正常，助焊剂浸液效果正常，但焊完的板材连焊多，焊点不够光亮，有很多渣子；首先，把焊接温度升高，增大预热时间，焊接板材的效果仍然较差。检查锡槽内的锡没什么异样。最后，只好更换一些新的助焊剂，结果焊点非常光泽，特别的好。

4.    通过以上几个例子，我们不难看出决定焊接效果的主要因素是适宜的焊接温度、足够的预热时间、浓度标准的助焊剂和平稳的焊接速度。标准的助焊剂有着良好的浸润作用。没良好的浸润效果就不会有光亮晶莹的焊点；想要有良好的焊接效果，必须在充分浸板后（浸助焊剂），进行充分预热，在经过适宜的焊接温度和平稳的运行条件。这样，才能焊接出质量较好的焊接效果。如果，在这几个条件中有一项得不到满足，那么，就很难焊接出较好的焊接效果。

如何提高波峰焊质量的方法及效果
高波峰焊质量的方法及效果　　摘　要：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；焊盘设计；印制电路板；助焊剂；焊料；工艺参数
　　插件元件与表面贴装元件同时组装于电路基板的混装工艺仍是当前电子产品中采用最普遍的一种组装形式。SMT混装波峰焊接技术对工艺参数的要求是相当苛刻。焊接工艺参数选择不当，不但影响焊接质量，而且还会出现桥接、虚焊等焊接缺陷，严重影响焊接质量。下面将就一些提高波峰焊接质量的方法和措施做些讨论。
　　一、焊接前对印制板质量及元件的控制
　　1.1 焊盘设计
　　(1)在设计插件元件焊盘时，焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成的焊点不饱满，而较小的焊盘铜箔表面张力太小，形成的焊点为不浸润焊点。孔径与元件引线的配合间隙太大，容易虚焊，当孔径比引线宽0.05 - 0.2mm,焊盘直径为孔径的2 - 2.5倍时，是焊接比较理想的条件。
　　(2)在设计贴片元件焊盘时，应考虑以下几点：
为了尽量去除“阴影效应”，SMD的焊端或引脚应正对着锡流的方向，以利于与锡流的接触，减少虚焊和漏焊。波峰焊时推荐采用的元件布置方向图如图1所示。
波峰焊接不适合于细间距QFO、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接，也就是说在要波峰焊接的这一面尽量不要布置这类元件。
较小的元件不应排在较大元件后，以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触造成漏焊。
　　1.2 PCB平整度控制
　　波峰焊接对印制板的平整度要求很高，一般要求翘曲度要小于0.5mm，如果大于0.5mm要做平整处理。尤其是某些印制板厚度只有1.5mm左右，其翘曲度要求就更高，否则无法保证焊接质量。
1.3 妥善保存印制板及元件，尽量缩短储存周期 在焊接中，无尘埃、油脂、氧化物的铜箔及元件引线有利于形成合格的焊点，因此印制板及元件应保存在干燥、清洁的环境下，并且尽量缩短储存周期。对于放置时间较长的印制板，其表面一般要做清洁处理，这样可提高可焊性，减少虚焊和桥接，对表面有一定程度氧化的元件引脚，应先除去其表面氧化层。

图1 波峰焊推荐采用元件方向图
　　二、生产工艺材料的质量控制
　　在波峰焊接中，使用的生产工艺材料有：助焊剂和焊料。分别讨论如下：
　　2.1 助焊剂质量控制
　　助焊剂在焊接质量的控制上举足轻重，其作用是:
　　(1)除去焊接表面的氧化物；
　　(2)防止焊接时焊料和焊接表面再氧化；
　　(3)降低焊料的表面张力；
　　(4)有助于热量传递到焊接区。
　　目前，波峰焊接所采用的多为免清洗助焊剂。选择助焊剂时有以下要求：
　　(1)熔点比焊料低；
　　(2)浸润扩散速度比熔化焊料快；
　　(3)粘度和比重比焊料小；
　　(4)在常温下贮存稳定。
　　2.2 焊料的质量控制
　　锡铅焊料在高温下（250℃）不断氧化，使锡锅中锡－铅焊料含锡量不断下降，偏离共晶点，导致流动性差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题：
　　①添加氧化还原剂，使已氧化的SnO还原为Sn，减小锡渣的产生。
　　②不断除去浮渣。
　　③每次焊接前添加一定量的锡。
　　④采用含抗氧化磷的焊料。
　　⑤采用氮气保护，让氮气把焊料与空气隔绝开来，取代普通气体，这样就避免了浮渣的产生。
　　这种方法要求对设备改型，并提供氮气。
　　目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料，可将浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工艺控制最佳。
　　三、焊接过程中的工艺参数控制
　　焊接工艺参数对焊接表面质量的影响比较复杂，并涉及到较多的技术范围。
　　3.1 预热温度的控制
　　预热的作用：①使助焊剂中的溶剂充分挥发，以免印制板通过焊锡时，影响印制板的润湿和焊点的形成；②使印制板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。根据我们的经验，一般预热温度控制在180 200℃，预热时间1 - 3分钟。
　　3.2 焊接轨道倾角
　　轨道倾角对焊接效果的影响较为明显，特别是在焊接高密度SMT器件时更是如此。当倾角太小时，较易出现桥接，特别是焊接中，SMT器件的“遮蔽区”更易出现桥接；而倾角过大，虽然有利于桥接的消除，但焊点吃锡量太小，容易产生虚焊。轨道倾角应控制在5°- ７°之间。
　　3.3 波峰高度
　　波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化，应在焊接过程中进行适当的修正，以保证理想高度进行焊接波峰高度，以压锡深度为PCB厚度的1/2 - 1/3为准。
　　3.4 焊接温度
　　焊接温度是影响焊接质量的一个重要的工艺参数。焊接温度过低时，焊料的扩展率、润湿性能变差，使焊盘或元器件焊端由于不能充分的润湿，从而产生虚焊、拉尖、桥接等缺陷；焊接温度过高时，则加速了焊盘、元器件引脚及焊料的氧化，易产生虚焊。焊接温度应控制在250＋5℃。
　　四、常见焊接缺陷及排除
　　影响焊接质量的因素是很多的，下表列出的是一些常见缺陷及排除方法，以供参考。
缺　　陷 产生原因 ：
焊点不全
1、助焊剂喷涂量不足
2、预热不好
3、传送速度过快
4、波峰不平
5、元件氧化
6、焊盘氧化
7、焊锡有较多浮渣
解决方法
1、加大助焊剂喷涂量
2、提高预热温度、延长预热时间
3、降低传送速度
4、稳定波峰
5、除去元件氧化层或更换元件
6、更换PCB
7、除去浮渣
桥　　接
1、焊接温度过高
2、焊接时间过长
3、轨道倾角太小
解决方法
1、降低焊接温度
2、减少焊接时间
3、提高轨道倾角
焊锡冲上印制板
1、印制板压锡深度太深
2、波峰高度太高
3、印制板葬翘曲
解决方法
1、降低压锡深度
2、降低波峰高度
3、整平或采用框架固定