波峰焊工艺

深圳市宏达星自动化设备有限公司 

波峰面 ：

    波的表面均被一层氧化皮覆盖﹐它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态﹐在波峰焊接过程中﹐PCB接触到锡波的前沿表面﹐氧化皮破裂﹐PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进﹐这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机

焊点成型：

    当PCB进入波峰面前端（A）时﹐基板与引脚被加热﹐并在未离开波峰面（B）之前﹐整个PCB浸在焊料中﹐即被焊料所桥联﹐但在离开波峰尾端的瞬间﹐少量的焊料由于润湿力的作用﹐粘附在焊盘上﹐并由于表面张力的原因﹐会出现以引线为中心收缩至最小状态﹐此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满﹐圆整的焊点﹐离开波峰尾部的多余焊料﹐由于重力的原因﹐回落到锡锅中 。

防止桥联的发生 

    1﹐使用可焊性好的元器件/PCB

    2﹐提高助焊剞的活性

    3﹐提高PCB的预热温度﹐增加焊盘的湿润性能

    4﹐提高焊料的温度

    5﹐去除有害杂质﹐减低焊料的内聚 力﹐以利于两焊点之间的焊料分 开 。

波峰焊机中常见的预热方法 

    1﹐空气对流加热

    2﹐红外加热器加热

    3﹐热空气和辐射相结合的方法加热 

波峰焊工艺曲线解析 

    1﹐润湿时间

    指焊点与焊料相接触后润湿开始的时间

    2﹐停留时间

    PCB上某一个焊点从接触波峰面到离开波峰面的时间

    停留/焊接时间的计算方式是﹕

    停留/焊接时间=波峰宽/速度

    3﹐预热温度

    预热温度是指PCB与波峰面接触前达到

     的温度(见右表）

    4﹐焊接温度

    焊接温度是非常重要的焊接参数﹐通常高于焊料熔点（183°C ）50°C ~60°C大多数情况是指焊锡炉的温度实际运行时﹐所焊接的PCB 焊点温度要低于炉温﹐这是因为PCB吸热的结果 

SMA类型           元器件                   预热温度

单面板组件        通孔器件与混装           90~100

双面板组件        通孔器件                 100~110

双面板组件        混装                     100~110

多层板            通孔器件                 115~125

多层板            混装                     115~125

波峰焊工艺参数调节 

    1﹐波峰高度

     波峰高度是指波峰焊接中的PCB吃锡高度。其数值通常控制在PCB板厚度的1/2~2/3,过大会导致熔融的焊料流到PCB的表面﹐形成“桥连” 

    2﹐传送倾角

    波峰焊机在安装时除了使机器水平外﹐还应调节传送装置的倾角﹐通过 倾角的调节﹐可以调控PCB与波峰面的焊接时间﹐适当的倾角﹐会有助于 焊料液与PCB更快的剥离﹐使之返回锡锅内

    3﹐热风刀

     所谓热风刀﹐是SMA刚离开焊接波峰后﹐在SMA的下方放置一个窄长的带开口的“腔体”﹐窄长的腔体能吹出热气流﹐尤如刀状﹐故称“热风刀”

    4﹐焊料纯度的影响

    波峰焊接过程中﹐焊料的杂质主要是来源于PCB上焊盤的铜浸析﹐过量的铜会导致焊接缺陷增多

    5﹐助焊剂

    6﹐工艺参数的协调

    波峰焊机的工艺参数带速﹐预热时间﹐焊接时间和倾角之间需要互相协调﹐  反复调整。 

波峰焊接缺陷分析: 

    1.沾锡不良 POOR WETTING: 这种情况是不可接受的缺点,在焊点上只有部分沾锡.分析其原因及改善方式如下:

    1-1.外界的污染物如油,脂,腊等,此类污染物通常可用溶剂清洗,此类油污有时是在印刷防焊剂时沾上的.

    1-2.SILICON OIL 通常用于脱模及润滑之用,通常会在基板及零件脚上发现,而 SILICON OIL 不易清理,因之使用它要非常小心尤其是当它做抗氧化油常会发生问题,因它会蒸发沾在基板上而造成沾锡不良.

    1-3.常因贮存状况不良或基板制程上的问题发生氧化,而助焊剂无法去除时会造成沾锡不良,过二次锡或可解决此问题.

    1-4.沾助焊剂方式不正确,造成原因为发泡气压不稳定或不足,致使泡沫高度不稳或不均匀而使基板部分没有沾到助焊剂.

    1-5.吃锡时间不足或锡温不足会造成沾锡不良,因为熔锡需要足够的温度及时间WETTING,通常焊锡温度应高于熔点温度50℃至80℃之间,沾锡总时间约3秒.调整锡膏粘度。

    2.局部沾锡不良 ： 

    此一情形与沾锡不良相似,不同的是局部沾锡不良不会露出铜箔面,只有薄薄的一层锡无法形成饱满的焊点. 

    3.冷焊或焊点不亮：

    焊点看似碎裂,不平,大部分原因是零件在焊锡正要冷却形成焊点时振动而造成,注意锡炉输送是否有异常振动. 

    4.焊点破裂： 

    此一情形通常是焊锡,基板,导通孔,及零件脚之间膨胀系数,未配合而造成,应在基板材质,零件材料及设计上去改善. 

    5.焊点锡量太大：

    通常在评定一个焊点,希望能又大又圆又胖的焊点,但事实上过大的焊点对导电性及抗拉强度未必有所帮助.

    5-1.锡炉输送角度不正确会造成焊点过大,倾斜角度由 2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.

    5-2.提高锡槽温度,加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽.

    5-3.提高预热温度,可减少基板沾锡所需热量,曾加助焊效果.

    5-4.改变助焊剂比重,略为降低助焊剂比重,通常比重越高吃锡越厚也越易短路,比重越低吃锡越薄但越易造成锡桥,锡尖. 

    6.锡尖 (冰柱) ：

    此一问题通常发生在DIP或WIVE的焊接制程上,在零件脚顶端或焊点上发现有冰尖般的锡.

    6-1.基板的可焊性差,此一问题通常伴随着沾锡不良,此问题应由基板可焊性去探讨,可试由提升助焊剂比重来改善.

    6-2.基板上金道(PAD)面积过大,可用绿(防焊)漆线将金道分隔来改善,原则上用绿(防焊)漆线在大金道面分隔成5mm乘 

    10mm区块.

    6-3.锡槽温度不足沾锡时间太短,可用提高锡槽温度加长焊锡时间,使多余的锡再回流到锡槽来改善.

    6-4.出波峰后之冷却风流角度不对,不可朝锡槽方向吹,会造成锡点急速,多余焊锡无法受重力与内聚力拉回锡槽.

    6-5.手焊时产生锡尖,通常为烙铁温度太低,致焊锡温度不足无法立即因内聚力回缩形成焊点,改用较大瓦特数烙铁,加长烙铁在被焊对象的预热时间. 

    7.防焊绿漆上留有残锡 ：

    7-1.基板制作时残留有某些与助焊剂不能兼容的物质,在过热之,后餪化产生黏性黏着焊锡形成锡丝,可用丙酮(*已被蒙特娄公约禁用之化学溶剂),,氯化烯类等溶剂来清洗,若清洗后还是无法改善,则有基板层材CURING不正确的可能,本项事故应及时回馈基板供货商.

    7-2.不正确的基板CURING会造成此一现象,可在插件前先行烘烤120℃二小时,本项事故应及时回馈基板供货商.

    7-3.锡渣被PUMP打入锡槽内再喷流出来而造成基板面沾上锡渣,此一问题较为单纯良好的锡炉维护,锡槽正确的锡面高度(一般正常状况当锡槽不喷流静止时锡面离锡槽边缘10mm高度) 

    8.白色残留物 ：

    在焊接或溶剂清洗过后发现有白色残留物在基板上,通常是松香的残留物,这类物质不会影响表面电阻质,但客户不接受.

    8-1.助焊剂通常是此问题主要原因,有时改用另一种助焊剂即可改善,松香类助焊剂常在清洗时产生白班,此时最好的方式是寻求助焊剂供货商的协助,产品是他们供应他们较专业.

    8-2.基板制作过程中残留杂质,在长期储存下亦会产生白斑,可用助焊剂或溶剂清洗即可.

    8-3.不正确的CURING亦会造成白班,通常是某一批量单独产生,应及时回馈基板供货商并使用助焊剂或溶剂清洗即可.

    8-4.厂内使用之助焊剂与基板氧化保护层不兼容,均发生在新的基板供货商,或更改助焊剂厂牌时发生,应请供货商协助.

    8-5.因基板制程中所使用之溶剂使基板材质变化,尤其是在镀镍过程中的溶液常会造成此问题,建议储存时间越短越好.

    8-6.助焊剂使用过久老化,暴露在空气中吸收水气劣化,建议更新助焊剂(通常发泡式助焊剂应每周更新,浸泡式助焊剂每两周更新,喷雾式每月更新即可).

    8-7.使用松香型助焊剂,过完焊锡炉候停放时间太九才清洗,导致引起白班,尽量缩短焊锡与清洗的时间即可改善.

    8-8.清洗基板的溶剂水分含量过高, 降低清洗能力并产生白班.应更新溶剂.

    9.深色残余物及浸蚀痕迹 ：

通常黑色残余物均发生在焊点的底部或顶端,此问题通常是不正确的使用助焊剂或清洗造成.

    9-1.松香型助焊剂焊接后未立即清洗,留下黑褐色残留物,尽量提前清洗即可.

    9-2.酸性助焊剂留在焊点上造成黑色腐蚀颜色,且无法清洗,此现象在手焊中常发现,改用较弱之助焊剂并尽快清洗.

    9-3.有机类助焊剂在较高温度下烧焦而产生黑班,确认锡槽温度,改用较可耐高温的助焊剂即可. 

    10.绿色残留物 ：

    绿色通常是腐蚀造成,特别是电子产品但是并非完全如此,因为很难分辨到底是绿锈或是其它化学产品,但通常来说发现绿色物质应为警讯,必须立刻查明原因,尤其是此种绿色物质会越来越大,应非常注意,通常可用清洗来改善.

    10-1.腐蚀的问题 

    通常发生在裸铜面或含铜合金上,使用非松香性助焊剂,这种腐蚀物质内含铜离子因此呈绿色,当发现此绿色腐蚀物,即可证明是在使用非松香助焊剂后未正确清洗.

    10-2.COPPER ABIETATES 是氧化铜与 ABIETIC ACID (松香主要成分)的化合物,此一物质是绿色但绝不是腐蚀物且具有高绝缘性,不影影响品质但客户不会同意应清洗.

    10-3.PRESULFATE 的残余物或基板制作上类似残余物,在焊锡后会产生绿色残余物,应要求基板制作厂在基板制作清洗后再做清洁度测试,以确保基板清洁度的品质. 

    11.白色腐蚀物 ：

    第八项谈的是白色残留物是指基板上白色残留物,而本项目谈的是零件脚及金属上的白色腐蚀物,尤其是含铅成分较多的金属上较易生成此类残余物,主要是因为氯离子易与铅形成氯化铅,再与二氧化碳形成碳酸铅(白色腐蚀物).在使用松香类助焊剂时,因松香不溶于水会将含氯活性剂包着不致腐蚀,但如使用不当溶剂,只能清洗松香无法去除含氯离子,如此一来反而加速腐蚀. 

    12.针孔及气孔 ：

    针孔与气孔之区别,针孔是在焊点上发现一小孔,气孔则是焊点上较大孔可看到内部,针孔内部通常是空的,气孔则是内部空气完全喷出而造成之大孔,其形成原因是焊锡在气体尚未完全排除即已凝固,而形成此问题.

    12-1.有机污染物:基板与零件脚都可能产生气体而造成针孔或气孔,其污染源可能来自自动植件机或储存状况不佳造成,此问题较为简单只要用溶剂清洗即可,但如发现污染物为SILICONOIL 因其不容易被溶剂清洗,故在制程中应考虑其它代用品.

    12-2.基板有湿气:如使用较便宜的基板材质,或使用较粗糙的钻孔方式,在贯孔处容易吸收湿气,焊锡过程中受到高热蒸发出来而造成,解决方法是放在烤箱中120℃烤二小时.

    12-3.电镀溶液中的光亮剂:使用大量光亮剂电镀时,光亮剂常与金同时沉积,遇到高温则挥发而造成,特别是镀金时,改用含光亮剂较少的电镀液,当然这要回馈到供货商. 

    13.TRAPPED OIL: 氧化防止油被打入锡槽内经喷流涌出而机污染基板,此问题应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡即可改善. 

    14.焊点灰暗 ：此现象分为二种

    (1)焊锡过后一段时间,(约半载至一年)焊点颜色转暗.

    (2)经制造出来的成品焊点即是灰暗的.

    14-1.焊锡内杂质:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.

    14-2.助焊剂在热的表面上亦会产生某种程度的灰暗色,如RA及有机酸类助焊剂留在焊点上过久也会造成轻微的腐蚀而呈灰暗色,在焊接后立刻清洗应可改善.某些无机酸类的助焊剂会造成 ZINC OXYCHLORIDE 可用 1% 的盐酸清洗再水洗.

    14-3.在焊锡合金中,锡含量低者(如40/60焊锡)焊点亦较灰暗. 

    15.焊点表面粗糙: 焊点表面呈砂状突出表面,而焊点整体形状不改变.

    15-1.金属杂质的结晶:必须每三个月定期检验焊锡内的金属成分.

    15-2.锡渣:锡渣被PUMP打入锡槽内经喷流涌出因锡内含有锡渣而使焊点表面有砂状突出,应为锡槽焊锡液面过低,锡槽内追加焊锡并应清理锡槽及PUMP即可改善.

    15-3.外来物质:如毛边,绝缘材等藏在零件脚,亦会产生粗糙表面. 

    16.黄色焊点 ：系因焊锡温度过高造成,立即查看锡温及温控器是否故障. 

    17.短路：过大的焊点造成两焊点相接.

    17-1.基板吃锡时间不够,预热不足调整锡炉即可.

    17-2.助焊剂不良:助焊剂比重不当,劣化等.

    17-3.基板进行方向与锡波配合不良,更改吃锡方向.

    17-4.线路设计不良:线路或接点间太过接近(应有0.6mm以上间距);如为排列式焊点或IC,则应考虑盗锡焊垫,或使用文字白漆予以区隔,此时之白漆厚度需为2倍焊垫(金道)厚度以上.

    17-5.被污染的锡或积聚过多的氧化物被PUMP带上造成短路应清理锡炉或更进一步全部更新锡槽内的焊锡. 

波峰焊主要是就是来焊接插件器件的，回流焊用来焊接贴片器件，所以有人叫波峰焊叫插件波峰焊，波峰焊有分不同机型 ，有铅/无铅 工艺来分 按大小来分：小型，中型，大型，按控制系统来分 按键式 DS250B  触控式 DW300T  电脑型  WS350PC   ，还有单波 双波 高波等机型

WS350PC

波峰焊焊接原理

传统的波峰焊工艺一般只设计一面有DIP器件，但现在产品的高度集成化及外观大小控制，PCB尺寸与布线更紧密，双面SMD及DIP器件都有，所以可以由波峰焊焊接一面，另一面手工或焊锡机来完成，但效率及合格率不高，推荐可以由全自动浸锡机来完成双面的焊接，成本且为波峰焊1/10，效率是焊锡机器人10倍！

双面混装焊接

双面混装焊接

DS300FS

       波峰焊设备是将熔化的软钎焊料（铅锡或无铅合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰,亦可通过向焊料池注入氮气来形成，使预先装有元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊接。

根据机器所使用不同几何形状的波峰，波峰焊系统可分许多种，只讨论常规的波峰焊，不讨论喷流焊，或选择性波峰焊。

       波峰焊机是一台为生产服务的设备。我们只看波峰焊设备生产出来的产品是不是合格的产品。影响波峰设备焊接品质主要有以下工作区的几个方面：

1、运输

运输也就是我们常说的链条的速度，一般的机器支持最高2M/MIN。PCB最大支持宽度350MM。当然也有速度更快的，支持宽度更宽的，这里不做讨论。决定运输速度的是PCB板的吃锡时间。常见的PCB表面处理工艺有： 热风整平，有机涂覆（OSP），化学镀镍/浸金，浸银，浸锡等。焊接区温度因不同的合金成分（主要有锡，铅，铜，银等），分为有铅和无铅。温度范围在 230度到280度之间。但无论是哪一种工艺，PCB的材质和工艺阻焊镀层的材质，和零件材质决定很少有PCB的吃锡时间可以达到10S以上的。因焊接合金温度的不同，板材材质厚度的不同，PCB表面处理工艺的不同。研究表明，保证焊接品质的情况下，PCB的吃锡时间在3~5s为最佳。同时影响运输的也有锡波的宽度，是单波还是双波。我们可以用高温玻璃测试出锡波的宽度，找到一个合理的适合自己产品的吃锡时间计算出合理的运输速度。运输的主要配件为链条和爪片。爪片的材质分为，钛合金，塑料，高温树脂。种类分为单钩爪，双钩爪，V型爪，L型爪，压片爪，鸭嘴爪，弹簧爪，重型爪。其中钛合金最为常用，钛爪具有耐高温，耐腐蚀，不沾锡等特点。链条和爪片磨损，脏污时要及时清洁更换或维修。设置过板宽度，我坚持的原则是，板子可以在轨道中滑动，但是也要有一定的阻力。爪片变形，轨道喇叭口葫芦口是掉板卡板等报废的主要原因。要引起重视。发现不良时要第一时间维修。

2、助焊剂涂覆

助焊剂的涂覆常见的分为，发泡式和喷雾式。（这里我们只讨论免清洗助焊剂）助焊剂在焊接中主要起到能帮助和促进焊接过程，同时具有保护作用、阻止氧化反应的化学物质。主要有“辅助热传导”、“去除氧化物”、“降低被焊接材质表面张力”、“去除被焊接材质表面油污、增大焊接面积”、“防止再氧化”等几个方面， 在这几个方面中比较关键的作用有两个：“去除氧化物”与“降低被焊接材质表面张力”。助焊剂的种类繁多，一般可分为无机系列、有机系列和树脂系列，助焊剂为焊接中必不可少的，但其涂覆的多少很是影响焊接效果，因预热区加热方式，温度，长 度，时间的不同和助焊剂成分的不同。我的判断方法是助焊剂涂覆均匀，不溢正面，不污染载具，爪片，不滴落，过完预热区，PCB焊接面达到90度到120 度，过锡波有轻微的焊烟。出来的产品，无腐蚀，无污染，无侵入元件接触部会引起接合不良，残留物符合环境品质要求。助焊剂的选择非常影响焊接品质。大部分公司做的产品不是单一的，PCB厚度不同，加工工艺不同，储存时间不同，零件有那么多种类，产品要求不同，技术人员的调试，这都是有很大的变量。这就要求我们在选择助焊剂的时候足够谨慎，要求无刺激性气味，对环境无污染符合绿色环保标准，不易挥发，不易燃，对大部分塑料无腐蚀，阻抗合格，过炉后低残留，毕竟助焊剂残留是影响电气绝缘性比较大的原因。

3、预热区

波峰焊机基本上采用热辐射方式进行预热，最常用的波峰焊预热方法有强制热风对流、电热板对流、电热棒加热及红外加热等。强制热风对流通常被认为是大多数工艺里波峰焊机最有效的热量传递方法。预热区的主要作用为提高助焊剂的活性，防止线路板，以及电子零件焊接时受到热冲击，造成的危害，还能让助焊剂充分浸润金属表面，去除金属表面的氧化层，从而达到最好的焊接效果。因预热区长度的不同，一般为1.2米到2.4米之间。一般为焊接面预热，也有双面预热。因PCB的材质和厚度，零件的升温情况不同，大部分公司要求，预热区产品各部位的升温斜率为2.5度每秒到4度每秒。出预热区各部的温度达到90度到 120度之间。这就要求我们在设置预热区各段的温度时考虑预热区加热情况，运输速度，助焊剂涂覆，PCB板材升温情况，有无波峰载具，零件密度等综合原因 来考虑，一般建议是用测温仪实际测量。各温区的设置最好不要跨度超过太多，保证温度的稳步上升，没有条件的有一个很简单的办法用手触摸出预热区的板，感觉 非常烫非常烫就差不多啦，毕竟要达到90度到120度，这个温度人手会感觉非常痛啦。

4、焊接区

焊接区是整个波峰焊机的灵魂，所有的运输，助焊剂涂覆，预热，都是为焊接好服务，基本原理是，电动泵或电磁泵喷流融化的焊料，形成钎料波峰。PCB板通过， 达到PCB和零件之间的焊接。焊接中有以下几个重要的参数：

第一是温度，因焊料的不同，焊接温度设置有比较大的变化常见的设置为240度到270度之间。在不影响焊接品质的情况下尽量设置一个较低的锡温，高温会产生很大的不良。过多的锡渣，对产品的热冲击，高能耗，锡槽寿命的减少。一个好的焊锡槽应该具有升温快，温度均匀，保温效果好，国外做的比较好的波峰焊锡槽温度可以控制在设置温度的±1度。

第二是角度，这里的角度指的是运输轨道和锡波平面之间的夹角， 一般设置为4-7度，可以简单的理解为，角度越小吃锡越多易连锡，角度越多吃锡越少易虚焊，常见的设置，角度为5.5度是一个比较合理的设置。

第三是高度，包括锡波高度，液面高度，喷口的高度，爪片和锡波的距离，PCB吃锡深度。

锡波高度指的是锡波上涌的高度。我坚持的原则是满足焊接品质尽量锡波打 低，氧化锡渣量少，温度稳定，锡波平稳，短路少。液面高度指的是锡槽内焊料的多少，原则是焊料液面不低于锡槽上口10MM,焊料少温度不均匀，锡渣多，锡波不平，我坚持的的原则是，多次加少量加，每天可以分多次添加，添加时要分部均匀，尽量贴着发热管，每次不要加那么多锡，保持在一个合理的液面就好，可以保证焊接品质的稳定。喷口的高度和平衡关系到波峰的平稳，锡渣量产生的多少，我认为保持爪片离锡槽越近越好，而爪片又不会挂到喷口比较好。保证锡波一和锡波二 和轨道有一个平行的角度。遇到锡波不平稳，锡波打不上来，等问题时要拆下喷口，去除氧化渣保养喷口，或叶轮。PCB吃锡深度，比较常见的PCB厚度在适合过波峰的一般有0.8MM,1.0 MM, 1.2 MM,1.6 MM,2.0 MM。因有无载具，是不是红胶等原因，一般的建议深度是锡波在PCB厚度1/3到2/3，薄板取下值，厚板取上线。一定要注意锡波的高度，溢锡是波峰焊报废 的主要原因。我的经验是如果助焊剂选择涂覆合适，预均匀合适，运输适当，锡波只要接触到PCB板就可以上锡。这就需要技术员调试时，多观察多测量，综合了 解PCB，助焊剂，焊料，综合去调试。有时候问题或不良是几种原因的综合结果。

5、冷却系统

冷却的目的是为了不同的合金在较短的时间内固化，避免锡裂的产生 。注意冷却的斜率不超过10度每秒。冷却分为强制冷却和自然风冷，就我所接触的资料来说业内目前为止还没有一个比较统一的说法，到底哪一种冷却方法比较好，需要根据实际情况来确定。

波峰焊也叫鼓浪焊，是利用焊锡在液态状态下突出的液面对印刷电路版上的焊脚进行焊接的方式。是最早的批量焊接方法，现在都采用焊接膏模版定位焊接的方法，一次通过率在95%左右

问题描述不清！