波峰焊(han)接工藝(yi)技人在🔞囧途迅雷下载🚩術的(de)研究

   作爲一(yī)種傳統(tǒng)焊接技(ji)術，目前(qián)波峰焊(hàn)接技術(shu)依然在(zài)電子制(zhì)造領域(yu)發揮着(zhe)積極作(zuo)用。介紹(shào)了波峰(fēng)焊接技(ji)術的原(yuan)理，并分(fen)别從🆚焊(hàn)接前的(de)質量控(kong)制、生産(chan)工藝材(cái)料及工(gōng)🛀藝參數(shu)這三個(ge)方面探(tan)讨了提(ti)高波峰(feng)焊質量(liàng)的有效(xiào)方法。

   波(bō)峰焊是(shì)将熔化(huà)的焊料(liào)，經電動(dòng)泵或電(dian)磁泵噴(pēn)流成設(she)計要求(qiu)的焊料(liào)波峰，使(shǐ)預先裝(zhuāng)有電子(zǐ)元器件(jian)的印制(zhi)闆通過(guo)焊料波(bō)峰⚽，實現(xiàn)元器件(jian)焊端或(huò)引腳與(yu)印制📧闆(pan)焊盤之(zhī)間機㊙️械(xiè)與電♍氣(qi)連接💯的(de)軟釺焊(hàn)。波峰焊(hàn)用于印(yin)制闆裝(zhuang)💘聯已有(yǒu)20多年的(de)曆史，現(xiàn)在已成(chéng)爲一種(zhong)非常成(chéng)熟的電(dian)子裝聯(lián)工藝技(ji)♈術，目前(qian)主要用(yòng)于通孔(kong)插裝組(zǔ)件和采(cai)用混合(hé)組裝方(fang)式的表(biǎo)面組件(jian)的焊接(jiē)。
   1 波峰焊(hàn)工藝技(ji)術介紹(shào)
波峰焊(han)有單波(bō)峰焊和(he)雙波峰(feng)焊之分(fen)。單波峰(feng)焊用于(yú)SMT時，由于(yú)焊料的(de)"遮蔽效(xiào)應"容易(yì)出現較(jiào)嚴重的(de)質量問(wen)題，如漏(lou)焊、橋接(jiē)和焊🥵縫(féng)不充實(shi)等缺陷(xian)。而雙波(bo)峰則較(jiao)好地克(ke)服了這(zhe)個問題(ti)，大大減(jian)少漏焊(han)、橋接和(hé)焊縫不(bú)充實等(deng)缺🔅陷，因(yin)此目前(qián)在表面(mian)組裝中(zhōng)廣泛采(cǎi)用雙波(bō)峰焊工(gōng)藝和設(shè)備，見圖(tú)1。

   波峰錫(xi)過程：治(zhì)具安裝(zhuāng)→噴塗助(zhu)焊劑系(xì)統→預熱(rè)→一次波(bo)峰→二次(cì)波峰→冷(leng)卻。下面(miàn)分别介(jie)紹各步(bu)内容及(ji)作💋用。
1.1 治(zhì)具安裝(zhuāng)
治具安(an)裝是指(zhǐ)給待焊(hàn)接的PCB闆(pan)安裝夾(jiá)持的治(zhì)具，可以(yi)限制基(ji)闆受熱(re)變形的(de)程度，防(fang)止冒錫(xī)現象的(de)發👅生，從(cong)而确保(bao)浸☎️錫效(xiào)果的🔞穩(wen)定。
1.2 助焊(hàn)劑系統(tǒng)
助焊劑(ji)系統是(shi)保證焊(hàn)接質量(liang)的第一(yī)個環節(jie)，其主要(yào)作😍用是(shì)🏃‍♂️均勻地(dì)塗覆助(zhù)焊劑，除(chú)去PCB和元(yuan)器件焊(han)接表面(mian)的氧化(huà)層和防(fáng)止焊接(jiē)過程中(zhong)再氧化(hua)。助焊劑(jì)的塗覆(fù)一定要(yào)均勻，盡(jìn)量不産(chan)生堆積(jī)🔴，否則将(jiang)導緻焊(hàn)接短路(lu)或開路(lù)。見🏃圖2。

   助(zhù)焊劑系(xi)統有多(duo)種，包括(kuo)噴霧式(shì)、噴流式(shì)和發泡(pào)式。目前(qián)一👌般使(shi)用噴霧(wù)式助焊(hàn)系統，采(cai)用免清(qing)洗助焊(han)♈劑，這是(shi)因🔴爲免(miǎn)清洗助(zhu)焊劑中(zhong)固體含(han)量極少(shǎo)，不揮發(fa)無含🔆量(liàng)隻有1/5～1/20。所(suǒ)以必須(xu)采用噴(pēn)霧式助(zhù)焊系統(tǒng)塗覆助(zhu)焊劑，同(tong)時在焊(hàn)接系統(tǒng)中🐉加防(fang)氧化系(xi)統，保證(zheng)在PCB上得(de)到一層(céng)均勻細(xì)密很薄(báo)的助焊(hàn)劑塗層(céng)，這樣才(cai)不會因(yīn)第一個(gè)波的擦(ca)洗作用(yòng)和助焊(han)劑的🌈揮(hui)發💋，造成(chéng)助焊劑(ji)量不足(zú)，而導緻(zhì)焊料橋(qiáo)接和拉(lā)尖。
   噴霧(wù)式有兩(liang)種方式(shi)：一是采(cai)用超聲(sheng)波擊打(da)助焊劑(jì)，使其顆(ke)粒變小(xiǎo)，再噴塗(tú)到PCB闆上(shàng)。二是采(cai)用微細(xì)噴嘴在(zai)一定空(kong)氣壓力(li)下噴霧(wu)助焊劑(ji)。這種噴(pēn)塗均勻(yún)、粒度小(xiao)、易于控(kong)制♌，噴霧(wu)高度/寬(kuan)度可自(zì)動調節(jie)，是今後(hou)✊發展的(de)主流。
1.3 預(yù)熱系統(tǒng)
1.3.1預熱系(xì)統的作(zuo)用
（1）助焊(han)劑中的(de)溶劑成(chéng)份在通(tōng)過預熱(rè)器時，将(jiang)會受熱(rè)揮🌈發⚽。從(cóng)而避免(mian)溶劑成(chéng)份在經(jing)過液面(mian)時高溫(wen)氣化📧造(zào)成⛱️炸裂(lie)的現象(xiàng)發❗生，最(zuì)終防止(zhǐ)産生錫(xī)粒的品(pin)質隐患(huan)。 （2）待浸錫(xi)産📱品搭(da)載☎️的部(bù)品在通(tōng)過預熱(rè)器時的(de)緩慢升(sheng)溫📐，可避(bì)免過波(bō)峰時因(yīn)驟熱産(chǎn)生的物(wù)理作用(yòng)造成部(bu)品損傷(shāng)的情況(kuang)發生。
（3）預(yù)熱後的(de)部品或(huo)端子在(zài)經過波(bo)峰時不(bú)會因自(zì)身🌈溫度(dù)較💃🏻低的(de)因素大(da)幅度降(jiàng)低焊點(diǎn)的焊接(jiē)溫度，從(cong)而确🌈保(bao)焊接在(zài)規定的(de)時間内(nei)達到溫(wēn)度要求(qiú)。
1.3.2 預熱方(fāng)法
波峰(feng)焊機中(zhong)常見的(de)預熱方(fang)法有三(sān)種：①空氣(qi)對流加(jiā)熱；②紅外(wài)加熱器(qi)加熱；③熱(rè)空氣和(hé)輻射相(xiang)結合的(de)方法加(jia)熱💚。
1.3.3 預熱(rè)溫度
一(yī)般預熱(re)溫度爲(wèi)130～150℃，預熱時(shí)間爲1～3min。預(yu)熱溫度(du)控制得(dé)好，可✂️防(fáng)🏒止虛焊(hàn)、拉尖和(he)橋接，減(jiǎn)小焊料(liao)波峰對(duì)基闆的(de)熱沖擊(jī)，有效地(di)解決焊(han)接過程(cheng)中PCB闆翹(qiào)曲、分層(ceng)、變形問(wèn)題。
1.4 焊接(jiē)系統
焊(han)接系統(tǒng)一般采(cai)用雙波(bo)峰。在波(bō)峰焊接(jie)時，PCB闆先(xiān)接觸第(dì)一個波(bō)峰，然後(hòu)接觸第(dì)二個波(bō)峰。第一(yi)個波峰(fēng)是由窄(zhai)噴嘴噴(pēn)流出的(de)"湍流"波(bō)峰，流速(su)快，對組(zu)件有🔴較(jiào)高的♍垂(chui)直壓力(lì)，使焊料(liào)對尺寸(cun)小，貼裝(zhuāng)密度高(gao)的🥵表面(miàn)組裝元(yuán)器件的(de)焊端有(you)較好的(de)滲透性(xìng)；通過湍(tuan)🌏流的熔(rong)融焊料(liao)在所有(you)方‼️向擦(cā)洗組件(jian)表面，從(cong)而提🥰高(gāo)了焊料(liao)的潤濕(shī)性，并克(kè)服了由(yóu)于元器(qì)件的複(fú)雜形狀(zhuang)和取向(xiang)帶來的(de)問題⭐；同(tóng)時也克(kè)服了焊(han)料的"遮(zhe)蔽效應(yīng)"湍流波(bō)向上的(de)噴射力(lì)足以使(shi)焊劑氣(qi)體排出(chu)。因此，即(ji)✏️使印制(zhi)闆上不(bú)設置排(pái)氣孔也(ye)不存在(zai)焊🐆劑氣(qì)體的影(ying)響，從而(ér)大大減(jiǎn)小了漏(lou)焊、橋接(jiē)和焊縫(féng)不充實(shi)等焊接(jie)缺陷，提(tí)高了焊(han)接可靠(kào)性。經過(guò)第一個(ge)波峰的(de)産品，因(yin)浸錫時(shi)間短以(yi)及部品(pǐn)自身的(de)散熱等(děng)因素🌂，浸(jin)錫後存(cun)在着很(hen)多的短(duǎn)路，錫多(duō)，焊點光(guāng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼潔度不(bú)正常以(yǐ)及焊接(jie)強度不(bú)足等不(bú)良内容(rong)。因此，緊(jǐn)接着必(bi)須進行(háng)浸錫不(bu)良的修(xiū)正，這個(ge)動作由(yóu)噴流面(miàn)較平較(jiào)寬闊，波(bō)峰較穩(wěn)定的二(èr)級噴流(liú)進行。這(zhè)是一個(gè)"平滑"的(de)波峰，流(liú)動速度(dù)慢，有利(lì)于形成(chéng)充實♍的(de)焊縫，同(tóng)時也可(ke)有效地(di)去除焊(hàn)端上過(guò)量的焊(han)料，并使(shi)所有焊(han)接面上(shang)焊料潤(rùn)濕良好(hao)，修正了(le)焊接面(mian)，消除了(le)可能的(de)拉尖和(hé)橋接，獲(huo)得充實(shi)無缺陷(xian)❤️的焊縫(feng)，最終确(què)保了組(zu)件焊接(jie)的可靠(kao)性。雙波(bō)峰基本(běn)原⭕理如(ru)圖3。

1.5 冷卻(que)
浸錫後(hòu)适當的(de)冷卻有(yǒu)助于增(zeng)強焊點(diǎn)接合強(qiáng)度的功(gōng)能，同時(shí)🆚，冷卻後(hou)的産品(pin)更利于(yú)爐後操(cāo)作人員(yuan)的作業(ye)，因此💛，浸(jin)錫後産(chǎn)品需進(jin)行冷卻(què)處理。
2 提(tí)高波峰(feng)焊接質(zhì)量的方(fāng)法和措(cuo)施
分别(bie)從焊接(jie)前的質(zhì)量控制(zhi)、生産工(gong)藝材料(liao)及工藝(yì)參數這(zhe)三個‼️方(fāng)面探讨(tǎo)了提高(gao)波峰焊(hàn)質量的(de)方法。
2.1 焊(han)接前對(dui)印制闆(pǎn)質量及(jí)元件的(de)控制
2.1.1 焊(hàn)盤設計(jì)
（1）在設計(jì)插件元(yuan)件焊盤(pán)時，焊盤(pan)大小尺(chǐ)寸設計(jì)應合🏃🏻‍♂️适(shì)⁉️。焊👉盤🔱太(tai)大，焊料(liao)鋪展面(miàn)積較大(dà)，形成的(de)焊點不(bú)飽滿，而(ér)較小的(de)焊盤銅(tong)✂️箔表面(mian)張力太(tai)小，形成(chéng)的焊點(dian)爲不浸(jin)潤焊點(diǎn)。孔徑與(yǔ)元件引(yǐn)線的配(pei)合間隙(xi)太大，容(rong)易虛焊(han)🥰，當孔徑(jing)比引線(xian)寬0.05～0.2mm，焊盤(pán)直徑爲(wèi)孔徑的(de)2～2.5倍⭕時，是(shi)焊接比(bi)🥰較理想(xiǎng)的條件(jiàn)。
（2）在設計(ji)貼片元(yuan)件焊盤(pán)時，應考(kǎo)慮以下(xia)幾點：①爲(wèi)了盡量(liang)😍去除"陰(yin)影效應(yīng)"，SMD的焊端(duan)或引腳(jiǎo)應正對(dui)着錫流(liu)的方向(xiàng)，以利于(yu)與錫流(liú)的接觸(chù)，減少虛(xu)焊和漏(lou)焊，波峰(fēng)焊時推(tuī)✂️薦采用(yòng)的元件(jiàn)布置方(fang)向圖如(ru)圖4所示(shi)；②波峰焊(han)接不适(shi)合于細(xi)間距QFP、PLCC、BGA和(he)小間距(ju)SOP器件焊(hàn)接，也就(jiu)是說在(zài)要波峰(fēng)焊接的(de)這一面(mian)盡量不(bú)要布置(zhi)這類元(yuan)件；③較小(xiao)的元件(jian)不應排(pái)在較大(dà)🔴的元件(jian)後，以免(miǎn)較大元(yuan)件妨礙(ai)🎯錫流與(yu)較小元(yuán)件的焊(hàn)盤☔接觸(chu)，造成漏(lòu)焊。

2.1.2 PCB平整(zheng)度控制(zhi)
波峰焊(han)接對印(yin)制闆的(de)平整度(du)要求很(hěn)高，一般(bān)要求翹(qiào)曲度要(yào)🙇🏻小于0.5mm，如(ru)果大于(yú)0.5mm要做平(ping)整處理(lǐ)。尤其是(shì)某些印(yin)制闆厚(hòu)度隻有(yǒu)1.5mm左右，其(qí)翹曲度(dù)要求就(jiu)更高，否(fou)則無法(fa)保證焊(hàn)接質量(liàng)。
2.1.3 妥善保(bǎo)存印制(zhi)闆及元(yuán)件，盡量(liàng)縮短儲(chǔ)存周期(qi)
在焊接(jiē)中，無塵(chén)埃、油脂(zhī)、氧化物(wù)的銅箔(bó)及元件(jiàn)引線有(yǒu)利于形(xing)成合格(gé)的焊點(dian)，因此印(yin)制闆及(jí)元件應(ying)保🈲存在(zài)幹燥、清(qing)潔的環(huan)境下，并(bing)且盡量(liang)縮短儲(chǔ)存周期(qī)。對于放(fàng)置時間(jian)較長的(de)印制闆(pan)，其表面(miàn)一般要(yao)做清潔(jié)處理，這(zhe)樣可提(ti)高可焊(han)性，減少(shǎo)虛焊和(hé)橋接，對(duì)表面有(yǒu)一定程(chéng)度氧化(hua)的元件(jian)引腳，應(yīng)先除去(qu)其表面(miàn)氧化層(ceng)。
2.2 生産工(gōng)藝材料(liao)的質量(liàng)控制
在(zài)波峰焊(han)接中，使(shi)用的生(sheng)産工藝(yi)材料有(yǒu)：助焊劑(jì)和焊料(liào)。
2.2.1 助焊劑(ji)質量控(kòng)制
助焊(hàn)劑在焊(han)接質量(liàng)的控制(zhì)上舉足(zú)輕重，其(qi)作用是(shi)：（1）除㊙️去焊(han)接表面(mian)的氧化(hua)物；（2）防止(zhi)焊接時(shi)焊料和(he)焊接表(biao)面再氧(yǎng)化；（3）降低(di)焊料的(de)表面張(zhāng)力；（4）有助(zhù)于熱量(liang)傳遞到(dao)焊接區(qu)。目💛前波(bō)峰焊接(jiē)所采用(yòng)的多爲(wèi)免清洗(xi)助焊劑(jì)。選擇助(zhu)焊劑時(shi)有以下(xia)要求：（1）熔(rong)點比焊(hàn)料低；（2）浸(jin)潤擴散(sàn)速度比(bǐ)熔化焊(hàn)㊙️料快；（3）粘(zhān)度和比(bi)重比焊(hàn)料💞小；（4）在(zài)常溫下(xià)🍉貯存穩(wěn)定。
2.2.2 焊料(liào)的質量(liàng)控制
錫(xi)鉛焊料(liào)在高溫(wen)下（250℃）不斷(duàn)氧化，使(shǐ)錫鍋中(zhong)錫－鉛焊(han)料含錫(xi)量不斷(duàn)下降，偏(piān)離共晶(jing)點，導緻(zhì)流動性(xing)差，出現(xiàn)連焊🙇‍♀️、虛(xu)焊、焊點(diǎn)強度不(bú)夠等質(zhi)量問題(ti)。可采用(yòng)以下幾(jǐ)個方法(fa)來解決(jue)這個問(wen)題：①添加(jia)氧化還(hái)原劑，使(shǐ)已氧化(hua)的SnO還原(yuán)爲Sn，減小(xiǎo)錫渣的(de)産生；②不(bu)斷除去(qù)浮渣； ③每(mei)㊙️次焊接(jiē)前添加(jiā)一定量(liàng)的錫；④采(cǎi)用含抗(kang)氧化磷(lin)的焊🧑🏾‍🤝‍🧑🏼料(liao)；⑤采用氮(dan)氣保💰護(hù)，讓氮氣(qì)把焊料(liào)與空氣(qì)隔絕開(kāi)來，取代(dài)普通氣(qì)體，這🔞樣(yang)就避免(miǎn)了浮渣(zha)的産生(sheng)，這種方(fāng)法要求(qiu)對設備(bèi)改型，并(bìng)提供氮(dan)氣。
目前(qián)最好的(de)方法是(shi)在氮氣(qì)保護的(de)氛圍下(xia)使用含(hán)🔞磷的焊(han)料，可将(jiang)浮渣率(lǜ)控制在(zài)最低程(chéng)度，焊接(jiē)缺陷🤞最(zui)少，工藝(yi)🐉控制最(zui)佳。
2.3 焊接(jiē)過程中(zhong)的工藝(yi)參數控(kòng)制
焊接(jiē)工藝參(cān)數對焊(hàn)接表面(miàn)質量的(de)影響比(bi)較複雜(za)，并🔞涉🔅及(ji)到較多(duō)的技術(shù)範圍。
2.3.1 預(yù)熱溫度(du)的控制(zhi)
預熱的(de)作用：①使(shi)助焊劑(ji)中的溶(róng)劑充分(fen)發揮，以(yǐ)免印💛制(zhi)闆⛱️通過(guo)焊錫時(shí)，影響印(yin)制闆的(de)潤濕和(hé)焊點的(de)形成；②印(yin)制闆在(zài)焊😄接前(qian)達到一(yī)定溫度(dù)，以免受(shou)到熱沖(chong)擊産生(sheng)‼️翹曲變(biàn)🛀形。一般(ban)👨‍❤️‍👨預熱溫(wen)✂️度控制(zhì)在180～210℃，預熱(re)時間1～3min。
2.3.2 焊(hàn)接軌道(dào)傾角
軌(gui)道傾角(jiao)對焊接(jie)效果的(de)影響較(jiào)爲明顯(xian)，特别是(shi)在焊接(jie)高密度(du)SMT器件時(shi)更是如(ru)此。當傾(qīng)角太小(xiao)時，較易(yì)出現橋(qiáo)接，特别(bie)是焊☎️接(jie)中，SMT器件(jiàn)的"遮蔽(bi)區"更易(yì)出現橋(qiáo)接；而傾(qing)角過大(da)，雖然有(yǒu)利于橋(qiao)接的🌂消(xiao)除，但焊(han)點⭕吃錫(xī)量太小(xiao)，容易産(chan)👉生虛焊(hàn)。軌道傾(qing)角應⛱️控(kong)制在5°～8°之(zhi)🏃‍♂️間。
2.3.3 波峰(feng)高度
波(bō)峰的高(gao)度會因(yīn)焊接工(gōng)作時間(jian)的推移(yi)而有一(yī)些🔞變🐉化(huà)，應在焊(han)接過程(cheng)中進行(háng)适當的(de)修正，以(yi)保證理(lǐ)想高度(dù)進行焊(hàn)接波峰(fēng)高度，以(yi)壓錫深(shen)度爲PCB厚(hòu)度的1/2～1/3爲(wei)準。
2.3.4 焊接(jiē)溫度
焊(hàn)接溫度(du)是影響(xiang)焊接質(zhì)量的一(yi)個重要(yào)的工藝(yì)參數。焊(han)接溫度(dù)過低時(shí)，焊料的(de)擴展率(lǜ)、潤濕性(xìng)能變差(cha)，使焊盤(pán)或✊元器(qi)件焊端(duān)由于不(bu)能充分(fèn)的潤濕(shi)，從而産(chǎn)生虛焊(han)、拉尖👨‍❤️‍👨、橋(qiao)接等缺(que)陷；焊接(jiē)溫度過(guo)高時，則(ze)加速了(le)焊盤、元(yuán)器件引(yin)腳及焊(hàn)料☎️的氧(yang)化，易産(chan)生虛焊(han)。焊接溫(wen)度應控(kòng)制在250±5℃。
3 常(chang)見焊接(jie)缺陷及(jí)排除
影(yǐng)響焊接(jiē)質量的(de)因素是(shì)很多的(de)，表1列出(chu)的是一(yī)些常見(jian)缺陷及(jí)排除方(fāng)法，以供(gòng)參考。

  波(bō)峰焊接(jie)是一項(xiàng)精細工(gōng)作，影響(xiǎng)焊接質(zhi)量的因(yin)素也💘很(hěn)多，還需(xū)我們更(gèng)深一步(bù)地研究(jiu)和讨論(lun)，以期提(tí)高波峰(feng)焊🌈的工(gong)藝知識(shí)。

 

        文章整(zheng)理：昊瑞(ruì)電子 /