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1、波峰焊的原理、工艺及异常处理 旭科电子制品有限公司 1 内容 第一节：概述 第二节：焊接辅材 第三节：波峰焊原理 第四节：波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 第五节：波峰焊接可接受要求 第六节：波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 第七节：波峰焊工艺参数控制要点 第八节： PCB设计对波峰焊接质量的影响 2 波峰焊接是我们生产装配过程中的一道非常关 键的工序，波峰焊接质量的好坏直接影响着整机产品的 质量。因此，波峰焊工序一直是生产过程中重点控制的 关键工序之一。 第一节：概述 3 1.0手焊 二十年代至 四十年代，电子产品生产普遍是使用烙铁焊接方式。 2.0 浸焊 此为最早出现的简单做
2、法，系针对焊点较简单的大批量焊接法， 系将安插完毕的板子，水平安装在框架中接触熔融锡面，而达到全面同 时焊妥的做法。 3.0波峰焊 系利用已融之液锡在马达帮浦驱动下，向上扬起的单波或双波， 对斜向上升输送而来的板子，从下向上压迫使液锡进孔，或对点胶定位 SMT组件的空脚处，进行填锡形成焊点，称为波峰。 a、 波峰焊的进化 4 c、波峰焊接中的几个条件 纯手工插件 波峰焊接 单面贴装 单面插件 波峰焊接 双面贴装 单面插件 波峰焊接 点红胶 贴装 插件 波峰焊接 b、常见的波峰焊接方式 助焊剂 焊料 波峰焊设备 加热 形成冶金连接 5 助焊剂 第二节：焊接辅材 a、助焊剂的成份 主要成份：有机溶
3、剂、松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性剂、 有机酸活化剂、防腐蚀剂、助溶剂、成膜剂。简单地说是各种固体成份 溶解在各种液体中形成均匀透明的混合溶液，其中各种成份所占比例各 不相同，所起的作用也不同。 b、助焊剂的作用 去除被焊金属表面的氧化物 导热：促使热从热源向焊接区传递 降低融熔焊料表面张力,增强润湿性 防止焊接时焊料和焊接面的再氧化 6 7 C、 助焊剂的特性要求 熔点比焊料低，扩展率85%； 黏度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒气。焊剂的比重可 以用溶剂来稀释,一般控制在0.820.84； 免清洗型助焊剂要求固体含量2.0wt%,不含卤化物，焊后残留物少， 不产生腐蚀作用，绝
4、缘性能好,绝缘电阻110； 水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易清洗； 常温下储存稳定。 焊料 无铅锡条 成份：由锡、银和铜组成的合金化合物，S n：96.5%、A g：3.0%；C u：0.5%, 熔点：217C； 8 第三节：波峰焊原理 PCB传输方向 喷涂助焊剂预热1区预热2区热补偿 冷却 传感器 工作流程图 第1、2波峰 9 喷涂助焊剂 已插完成元器件的电路板，将其嵌入治具，由机器入口处的接驳装 置以一定的倾角和传送速度送入波峰焊机内，然后被连续运转的链爪夹 持，途径传感器感应，喷头沿着治具的起始位置来回匀速喷雾，使电路 板的裸露焊盘表面、焊盘过孔以及元器件引脚表面均匀地涂敷一
5、层薄薄 的助焊剂。 PCB板预加热 进入预热区域，PCB板焊接部位被加热到润湿温度，同时，由于元器件 温度的升高，避免了浸入熔融焊料时受到大的热冲击。预热阶段，PCB表面 的温度应在 75 130 之间为宜。 预热的作用： 助焊剂中的溶剂被挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体； 助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 止发生高温再氧化的作用； 使PCB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PCB板 和元器件。 10 温度补偿 进入温度补偿阶段，经补偿后的PCB板在进入波峰焊接中减小热冲击。 第一
6、波峰（扰流波） 第一波峰是由狭窄的喷口喷出的“湍流”波峰，流速快，对治具有影 阴的焊接部位有较好的渗透性。同时，湍流波向上的喷射力可以使焊剂气 体顺利排出，大大减少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。 第二波峰（平流波） 第二波峰是一个“平流”波，焊锡流动速度慢，能有效去除端子上的 过量焊锡，使所有的焊接面润湿良好，并能对第一波峰所造成的拉尖和桥 接进行充分的修正。 11 湍流波平滑波 波峰形状图 冷却阶段 制冷系统使PCB板的温度急剧下降可明显改善无铅焊料共晶生产时产生 的空泡及焊盘剥离问题。 12 波峰焊接温度曲线原理图 110130S 6S 3S =230 80 130 说明: 1.预热温度:
7、80 - 130 时间: 110 130S 升温速率: = 230, 焊接时间: 3 6S 3.冷却速率:230/1s2s左右，第二个 波峰一般在230/3s6s左右。两个波峰的总时间应控制在8s以内。 l 焊接时间= 焊点与波峰的接触长度/传输速度 l 焊点与波峰的接触长度可以用一块带有刻度的耐高温玻璃测试板走一次波峰 进行测量。 l 传输速度是影响产量的因素。在保证焊接质量的前提下，通过合理的综合调 整各工艺参数，可以实现尽可能的提高产量的目的。 51 7.6 波峰焊质量控制方法 l 严格工艺制度,每月更新一次波峰焊工艺参数参考表。 l 定时或对每块印制板进行焊后质量检查，发现质量问题，及
8、时调整参数，采取 措 施。 l 根据波峰焊机的开机工作时间，定期（一般半年）检测焊料锅内焊料的铅锡比 例 和杂质含量，如果锡的含量低于极限时，可添加一些纯锡，如杂质含量超标，应进 行换锡处理。 l 每天清理波峰喷嘴和焊料锅表面的氧化物等残渣。 l 坚持定期设备维护，使设备始终保持在正常运行状态。 l 把日常发生的质量问题记录下来，定期做总结、分析，积累经验。 52 第八节：PCB设计对波峰焊接质量的影响 PCB焊盘设计与排布方向（尽量避免阴影效应），以及插装孔的孔 径和焊盘设计是否合理，也是影响波峰焊接质量的重要因素。 53 8.1 元件直径、PCB孔径及焊盘设计 8.1.1 PCB插件焊盘设
9、计考虑的因素 l 元件引脚直径、公差和镀层厚度 l PCB孔径、公差和金属化镀层厚度 l 插装元器件焊盘 孔径过大、过小都会影响毛细作用，影响浸润性和填充性，孔径过大还会 造成元件歪斜或起翘。 l 通常规定插装元器件焊盘孔= d+(0.20.5) mm（d为引脚直径） l 如果引线需要镀锡，孔还要加大一些 l 通常焊盘孔不小于0.6mm，否则冲孔工艺性不好 l 金属化后的孔径0.20.3mm的引线直径。这样有利于波峰焊的焊锡往上爬， 同时利于排气，如果孔太小，气体跑不出来，会夹杂在焊锡里。孔太大元件容 易偏斜。例：设计时大于引脚0.2mm，镀层厚度25m，引脚搪锡0.1mm，只剩 0.2-0.
10、025-0.10.075mm.的余量。如果0.2mm，结果引脚肯定插不进去，只 好打孔，造成质量问题。* 不允许用锥子打孔。 54 8.1.2 连接盘（焊环） （1）连接盘直径考虑的因素： l 打孔偏差； l 焊盘附着力和抗剥强度。 连接盘过大，由于焊盘吸热，容易造成焊点干瘪，连接盘过小，影响 可靠性。 （2）焊盘直径大于孔直径（焊盘宽度S）的最小要求，如图9-1所示： l 国标：0.2mm，最小焊盘宽度大于0.1mm。 l 航天部标准：0.4mm，一边各留0.2mm的最小距离。 l 美军标准：0.26mm时,一边各留0.13mm的最小距离。 55 （3） 焊盘与孔的关系 插装元器件焊盘与孔径
11、关系 引线直径d（mm ） 1.5mm ， 宽1.5mm。这在集成电路引脚中常见。同时也好走线、焊接、提高附着力。 l 当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴形，这样的 好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。 （5）焊盘一定在2.54栅格上。 （6）焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘 缺损。 （7）相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有 桥接的危险，大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。 57 8.2 元器件孔距 （1）插装元器件孔距应标准化，不要齐根成型。 （2）跨接线通常只设7.5mm，10mm。
12、（3）元件名 孔距 n R-1/4W 、1/2W 10 mm; 12.5 mm ; 17.5mm； n R1/2W (L+(23) mm （ L为元件身长） n IN4148 7.5 mm， 10 mm，12.5 mm n 1N400系列 10 mm，12.5 mm n 小瓷片、独石电容 2.54 mm n 小三极管、3发光管 2.54 mm 孔距过大、过小都会造成插装困难，甚至损坏金属化孔。 58 8.3 IC焊盘设计 l IC孔径=0.8 mm 。 l 器件引脚间距2.54(0.1英寸) l 封装体宽度有宽、窄2种 l 焊盘孔跨距为：7.6mm（0.3英寸）和15.2mm（0.6英寸） l 焊盘尺寸为：2.2mm。 8.4 其它设计经验 对于IC、排电阻、接线端子、插座等等： l 孔距为5.08 mm（或以上）的，焊盘直径不得小于3 mm； l 孔距为2.54 mm的元件，焊盘直径最小不应小于1.7 mm。 l 电路板上连接220V电压的焊盘间距，最小不应小于3 mm。 l 电流超过0.5A（含0.5A）的焊盘直径应大于等于4 mm。 l 焊盘以尽可能大一点为好，对于一般焊点，其焊盘直径最小不得小于2 mm 。 59 谢 谢！ 60
