PCBA组装过程中波峰焊的要点

DIP插件和SMD贴胶工艺特殊波峰焊是PCB组装行业现代电子制造的重要工艺之一，虽然受到SMT技术的影响，但仍有相当多的电子元器件无法完全替代采用SMT封装技术，如可靠性要求高的插头和插接连接器，一些大功率电解电容。 因此，波峰焊也将在电子制造领域发挥重要作用。

波峰焊是电子行业常见的自动焊接技术。 具有焊接质量可靠、外观美观、焊接一致性好、操作方便、节能减劳等特点。

波峰焊是一种焊接工艺，熔化的液态焊料借助泵在焊槽表面形成特定的焊波，将带有元器件的PCB放置在传输链上，实现焊点以特定的角度和一定的浸入深度通过。 

波峰焊用于在批量 PCBA 制造中制造组装好的印刷电路板。 之所以称为波峰焊，是因为它采用的是波状焊接。 主要用于通孔元件与SMD元件焊接的SMD背胶（红胶）工艺，在后一种情况下，在经过熔融焊锡炉之前，通过SMT贴片机，将元件与背胶粘合在印刷表面上电路板（PCB）。

波峰焊是使插件PCBA线路板的焊接面直接与高温锡液接触达到焊接目的，高温锡液保持一个斜面，并通过专用设备形成类似液态锡的波峰现象，所以称为“波峰焊”。

下图是熔化的焊膏波波穿过板子底面，使PCB焊盘与元件引脚充分焊接并牢固连接的示意图。

波峰焊的工艺过程，主要可分为这几个阶段：安装夹具、涂助焊剂、预热（温度90-100℃，长度1-1.2m）、焊接和冷却。

波峰焊对PCB板的平整度要求很高，而汽车电器元件的PCB板厚度一般只有1.6mm，所以翘曲度要求本身就很高。 在波峰焊过程中，更要注意热变形的控制程度。 安装在待焊接PCB上的夹具可以限制基板的热变形程度，防止虚焊现象的发生，从而保证焊接效果的稳定性，这对于较薄的PCB尤为重要。波峰焊时PCB上常常会留下飞溅的锡渣，可以考虑在治具上加防护罩。 同时，治具是否定期清洁也需要注意。

通量的函数如下：

● 清理等待焊接的PCBA板表面可能存在的氧化物；

● 防止金属表面再次氧化；

● 降低液态焊锡的表面张力，提高扩散能力。

现在一般采用喷涂系统进行助焊剂喷涂，过程中需要重点控制的是涂敷量和均匀性，即要求涂敷均匀，助焊剂涂敷量适中。助焊剂不足或不均匀涂层可能会导致焊盘激活不充分，从而导致漏焊和焊接不良。

控制要点如下： 

影响助焊剂涂覆的一些重要监测参数包括气压、助焊剂比重（浓度）、传输速度等，这些参数必须在第一次检查中体现出来。

为了助焊剂涂层的均匀性，可以在PCB的底部粘贴传真纸。 通过将助焊剂喷涂痕迹的面积和密度与标准图纸进行比较，可以进行目视检查。 采用这种方法，通过喷洒前后称重，计算重量变化，可以量化喷洒量，作为判断依据的参考。

预热的功能主要有：

助焊剂蒸发缓慢

预热不充分可能导致助焊剂中的液体溶剂在到达波峰时剧烈汽化，产生焊料飞溅和锡渣； 过度预热会导致助焊剂的活性成分过早蒸发而失去润湿效果，导致焊接时出现桥接或点焊。

减少焊接过程中产生的热应力

在预热不充分的情况下，焊接过程中突然受热引起的热应力可能会导致某些元器件损坏。

如上所述，该工艺的关键控制点是预热温度和预热时间。

一般预热温度为90~130℃，预热时间为1~3min。预热过程控制好，有利于防止焊接不良，减少焊锡波峰对基板的热影响，有效解决PCB焊接过程中PCB的翘曲、分层、变形。

焊接工艺：

(1)进入区的PCB板开始以一定的角度和深度与波峰接触。

(2)传热区在入口区和分离区之间，电路板与焊膏直接接触。 虽然与熔锡接触的零件可以瞬间达到焊膏的温度，但为了更好地焊接，需要更多的时间。

(2)在逃逸区，多余的焊膏将被拉回到焊膏通道中。

在焊接过程中，影响焊接质量的因素有很多。 需要注意的参数包括焊接温度、传输速度、轨道角、波峰高度等。 

波峰焊正常参数：炉温275℃，链速1300cm/min，波峰焊炉温曲线比较稳定（如下图）。

焊接工艺属于热加工工艺，要获得良好的焊接效果，需要考虑焊料配方、助焊剂、元件与PCB的匹配、设计和工艺控制参数。 导致不良结果的原因可能有多种。 接下来，我们收集了一些实用且常见的波峰焊不良，分析其原因的方法以及改进的建议。

桥接是相邻的焊盘，不应通过焊膏连接在一起。 这种连接必然会导致电气故障。

防止桥接应从源头——设计开始，因此DFM分析尤为重要。 若选用间距不小于2mm的PTH元件，则焊脚的穿透度不应超过2mm，铜环间距不应小于0.5mm，铜环之间应加白色阻焊层。

如果元件间距太小，铜环间距太小，建议将焊脚剪去0.5mm，并在适当的位置加锡拖（钛合金、马口铁镀镍）位于托盘中以减少桥接风险。

熔融焊膏温度低，熔融焊膏流动性差，会造成桥连； 预热温度低，焊接温度不足，也会造成桥接。

链条速度要适当。 链条速度太低可能会加速助焊剂消耗，导致焊料润湿性降低，从而导致桥接。

更换活性更强的助焊剂将有助于减少桥连，因为活性助焊剂会增加润湿性。

冷焊点是指由于缺乏热量等原因使焊点出现润湿不良、发灰和起皱的现象。

此类缺陷通常是由于缺乏热量导致焊接时间短，导致焊点发灰。 适当增加焊接时间，调整预热温度和焊料熔化温度，有助于改善缺陷。如果焊点出现断裂和不平整，多半是由于焊料快要冷却时元器件振动，形成焊点。焊点。 在这种情况下，要注意棘爪是否有异常振动。焊接表面的氧化或污染也会导致冷焊，这需要在来料存储和移动过程中严格控制保护。

此类缺陷通常是由于缺乏热量导致焊接时间短，导致焊点发灰。 适当增加焊接时间，调整预热温度和焊料熔化温度，有助于改善缺陷。如果焊点出现断裂和不平整，多半是由于焊料快要冷却时元器件振动，形成焊点。焊点。 在这种情况下，要注意棘爪是否有异常振动。焊接表面的氧化或污染也会导致冷焊，这需要在来料存储和移动过程中严格控制保护。

当助焊剂未从焊料中完全去除时，就会出现助焊剂残留物。 助焊剂的腐蚀会影响焊点的可靠性。

可通过减少助焊剂喷涂量或适当提高预热温度，增加助焊剂用量来减少助焊剂残留。

助焊剂中松香树脂固含量过多或质量不好，容易造成残留过多，要根据产品更换助焊剂。

增加焊接时间以增加助焊剂消耗也可以减少助焊剂残留。

可通过减少助焊剂喷涂量或适当提高预热温度，增加助焊剂用量来减少助焊剂残留。

Lcicle 是一种异常的圆锥形或钉状关节。 拉点的主要原因是焊料冷却时不收缩。 在系统组装期间，此类焊点可能离相邻板太近，以致违反最小电气间隙要求或发生短路。

Lcicle与温度有很大的直接关系，预热温度低，焊料熔化温度低就会使峰值后由于温度不足，焊膏熔化不能有效收缩。 低熔化温度增加了熔融焊料的粘度并加剧了冰柱的形成。 建议重新设置测量温度曲线。 

Flux也和Lcicle有很大关系。 当助焊剂活性不够或浓度降低时，助焊剂不能胜任脱氧和降低表面张力，使熔融焊料在出锡炉时不能有效收缩。 提高助焊剂浓度、活性和喷涂量，增加助焊剂喷涂压力，提高其渗透力，都有助于消除Lcicle。当链条速度过快时，多余的焊料可能无法被拉回焊锡炉，造成Lcicle。个别原因对于因冰柱造成的焊针长度，应将焊针剪短。 建议焊针的穿透度（L）不应大于2mm。

QFP pin peel peeling due to under soldering 波峰焊时，回流焊部分会再次熔化，焊接时基板的翘曲和装配时的压力会导致接头剥落打印适量的焊料（钢网厚度、开口面积）调整焊盘的设计面积（以确保形成完整的焊点）

焊膏不会润湿焊针和焊盘，也不会形成有效的焊点连接。

当焊脚长度小于PCB板厚度时，最容易出现虚焊、漏焊的情况。 因此，要做好DFM工作，应选择焊脚能穿透焊接面至少(L)0.5mm的元件。 当通孔元件的底面与PCB表面之间没有间隙时，助焊剂在高温下蒸发的气体没有通道逸出，保留在孔内，防止焊料润湿孔壁。 因此，选择元件一定要选择有间隙的元件。焊脚和通孔的氧化和污染会降低其可焊性，最终导致漏焊。 因此，保护​​来料是保证焊接质量的重要措施。波峰托盘的遮光效应也会导致漏焊。 对于这种情况，可以将托盘减薄，增大托盘开口（焊盘与托盘外壁之间的间隙不应小于2.5mm），采用更薄的钛合金材料，可以改善漏焊。

通孔焊膏填充不足是指孔内焊料填充高度不符合IPC要求（PCB厚度的50%或75%），或者不符合客户要求，影响焊接的可靠性。

如果缺陷总是出现在同一个元件上，原因可能是托盘设计有遮光效应（治具外壁与焊接面之间的空间太小），减少了熔融焊膏与焊接面的接触面积。待焊接的表面。 此时的改进措施是部分减薄托盘（最小厚度为0.5mm的合成石材）或使用更薄的钛合金（最小厚度为0.2mm）。 

焊接表面的氧化和污染也会导致焊膏不足，不足以进行焊接。 此时应对元件引脚或孔壁表面进行元素分析，找出污染物及污染源。 当然，选择活性更高的助焊剂会改善这个问题。 

孔径不匹配，通孔与大接地铜箔的连接也会导致填充不足，尤其是大电解电容。 这种情况需要提前通过DFM设计来改善。

温度也是一个因素。 预热不充分时，助焊剂活性下降； 焊接温度不够会造成填充不充分，这就需要提高温度，重新设置焊接温度曲线。

过量焊锡的特点是焊锡会完全包裹住焊脚，润湿角大于90度。

如果多余的焊料是整批的，首先检查的是温度因素。 预热温度太低会使多余焊料的粘度过高。 建议重新优化焊接温度曲线。

焊锡炉中的铜含量过高也会使锡炉中的锡熔融粘度增加，造成焊锡过剩。 建议定期检查熔融锡膏的铜含量，确保铜含量在可控范围内。

如果设备参数正常，则应考虑PCB的可焊性。 由于焊盘和孔的过度氧化和污染，可焊性很差，导致多余的焊料不能充分润湿焊接表面，只能形成包裹。 在这种情况下，建议分析PCB的可焊性。 如有必要，可增加SEM和EDX测试，督促电路板制造商改进制造工艺，以提高PCB板的质量和运输保护。

助焊剂活性降低也可能造成这种缺陷，因为活性低的助焊剂无法再发挥其功能。 建议此时更换助焊剂。

在PCB组装工艺的生产中，很多电子厂都会采用SMD背胶（红胶）工艺来进行SMT组装工艺。 在这个过程中会遇到各种元件脱落的问题，特别是SMD粘胶工艺在波峰焊时（特别是二极管）经常遇到脱落的问题。

SMD背胶工艺波峰焊时零件脱落的原因及解决办法的详细解决方法。 内容如下：

电子产品的精细化发展导致PCBA装配的复杂性日益提高，PCB板上的各种元件封装差异较大，元件之间的装配间隙较小，促使了选择性波峰焊的广泛应用。 

选择性波峰焊可以完成一些结构复杂的PCBA波峰焊，例如： 

越来越多的 PTH 元件可用于小间距，例如 0.5mm 间距或更小。 

PTH元件的焊盘距离SMD元件太近，无法满足传统波峰焊治具的设计。 

双面插件元件，插件元件的高度无法满足传统波峰焊。

DIP 选择性波峰焊

 与传统波峰焊工艺相比，选择性波峰焊工艺减少了助焊剂消耗，减少了焊料飞溅，并因松香单点喷涂而降低了加工成本。

选择性波峰焊与传统波峰焊最明显的区别在于，在传统波峰焊中，PCB的下部完全浸入液体焊料中，而在选择性波峰焊中，只有特定区域与焊膏接触。 在焊接过程中，焊锡的位置是固定的，机械手带动PCB进行全方位运动。 焊接前还必须涂上助焊剂。

与波峰焊相反，助焊剂仅应用于要焊接的PCB底面，而不是整个PCB，选择性波峰焊是通过施加助焊剂，然后预热电路板/激活的助焊剂，然后使用焊嘴进行的。 传统的人工烙铁焊接需要对电路板的每个点进行点对点焊接，因此焊接操作人员较多。

选择波峰焊是一种生产线式的工业批量生产模式。 可以使用不同尺寸的焊嘴进行批量焊接。 通常，焊接效率可比手工焊接提高数十倍（取决于具体电路板的设计）。