波峰焊的原理、工艺及异常处理

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1、波峰焊的原理、工艺 及异常处理光阴似箭2内容第一节节：概述第二节节：焊焊接辅辅材第三节节：波峰焊焊原理第四节节：波峰焊焊工艺对艺对 元器件和印制板的基本要求第五节节：波峰焊焊接可接受要求第六节节：波峰焊焊接工艺艺中常见见缺陷的形成因素及解决方法第七节节：波峰焊焊接后的PCA清洁洁度可接受性要求第八节节：波峰焊焊工艺艺参数控制要点第九节节：PCB设计对设计对 波峰焊焊接质质量的影响第十节节：无铅铅波峰焊焊特点及对对策3第一节：概述波峰焊焊接是我们们生产产装配过过程中的一道非 常 关键键的工序，波峰焊焊接质质量的好坏直接影响着整 机产产品的质质量。因此，波峰焊焊工序一直是生产过产过 程中重点控制的

2、关键键工序之一。4第一节：概述 纯纯手工插件 波峰焊焊接 单单面贴贴装 单单面插件 波峰焊焊接 双面贴贴装 单单面插件 波峰焊焊接 点红红胶 贴贴装 插件 波峰焊焊接 常见见的波峰焊焊接方式5内容第一节节：概述第二节节：焊焊接辅辅材第三节节：波峰焊焊原理第四节节：波峰焊焊工艺对艺对 元器件和印制板的基本要求第五节节：波峰焊焊接可接受要求第六节节：波峰焊焊接工艺艺中常见见缺陷的形成因素及解决方法第七节节：波峰焊焊接后的PCA清洁洁度可接受性要求第八节节：波峰焊焊工艺艺参数控制要点第九节节：PCB设计对设计对 波峰焊焊接质质量的影响第十节节：无铅铅波峰焊焊特点及对对策6第二节：焊接辅材1. 焊焊料

3、a）有铅锡铅锡 条成份：由锡锡和铅组铅组 成的共晶化合物，S n：63%、P b：37%；熔点：183C；公司目前使用的型号有： 云南锡业锡业 Sn63/Pb37 ALPHA Sn63/Pb37 b）无铅锡铅锡 条成份：由锡锡、银银和铜组铜组 成的合金化合物，S n：96.5%、A g：3.0%；C u：0.5%熔点：217C；公司目前使用的型号有：ALPHA SAC3057第二节：焊接辅材2. 助焊剂焊剂 的成份和分类类主要成份：有机溶剂剂、松香树树脂及其衍生物、合成树树脂表面活性剂剂、有机酸活化剂剂、防腐蚀剂蚀剂 、助溶剂剂、成膜剂剂。简单简单 地说说是各种 固体成份溶解在各种液体中形成均

4、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。a）有铅铅免清洗型助焊剂焊剂公司目前使用的型号是：ALPHA LS500Ab）无铅铅免清洗型助焊剂焊剂公司目前使用的型号是：ALPHA EF80008第二节：焊接辅材3. 助焊剂焊剂 的作用去除被焊焊金属表面的氧化物促使热热从热热源向焊焊接区传递传递降低融熔焊焊料表面张张力,增强润润湿性防止焊焊接时焊时焊 料和焊焊接面的再氧化9第二节：焊接辅材4. 助焊剂焊剂 的特性要求熔点比焊焊料低，扩扩展率85%；黏度和比重比熔融焊焊料小，容易被置换换，不产产生毒气。焊剂焊剂 的比重可 以用溶剂剂来稀释释,一般控制在0.820.84；免清洗

5、型助焊剂焊剂 要求固体含量2.0wt%,不含卤卤化物，焊焊后残留物少 ， 不产产生腐蚀蚀作用，绝缘绝缘 性能好,绝缘电绝缘电 阻110；水清洗、半水清洗和溶剂剂清洗型助焊剂焊剂 要求焊焊后易清洗；常温下储储存稳稳定。10内容第一节节：概述第二节节：焊焊接辅辅材第三节节：波峰焊焊原理第四节节：波峰焊焊工艺对艺对 元器件和印制板的基本要求第五节节：波峰焊焊接可接受要求第六节节：波峰焊焊接工艺艺中常见见缺陷的形成因素及解决方法第七节节：波峰焊焊接后的PCA清洁洁度可接受性要求第八节节：波峰焊焊工艺艺参数控制要点第九节节：PCB设计对设计对 波峰焊焊接质质量的影响第十节节：无铅铅波峰焊焊特点及对对策1

6、1第三节：波峰焊原理v WS-350/450PC-BNWS系列PCB宽度 MAX.350/450mm PC：模块集成化控制B 版本 带氮气系统 下面以双波峰焊焊机为为例来说说说说 波峰焊焊原理12第三节：波峰焊原理PCB传输传输 方向喷喷涂助焊剂焊剂预热预热1区预热预热2区热补偿热补偿第1、2波峰冷却传传感 器工作流程图图13第三节：波峰焊原理 喷喷涂助焊剂焊剂已插完成元器件的电电路板，将其嵌入治具，由机器入口处处的接驳驳装 置以一定的倾倾角和传传送速度送入波峰焊焊机内，然后被连续连续 运转转的链链爪夹夹 持，途径传传感器感应应，喷头喷头 沿着治具的起始位置来回匀速喷雾喷雾 ，使电电路 板的裸

7、露焊盘焊盘 表面、焊盘过焊盘过 孔以及元器件引脚表面均匀地涂敷一层层薄薄 的助焊剂焊剂 。14第三节：波峰焊原理 PCB板预预加热热进进入预热预热 区域，PCB板焊焊接部位被加热热到润润湿温度，同时时，由于元器 件温度的升高，避免了浸入熔融焊焊料时时受到大的热热冲击击。预热阶预热阶 段，PCB 表面的温度应应在 75 110 之间为间为 宜。 预热预热 的作用： 助焊剂焊剂 中的溶剂剂被挥发挥发 掉，这样这样 可以减少焊焊接时产时产 生气体； 助焊剂焊剂 中松香和活性剂剂开始分解和活性化，可以去除印制板焊盘焊盘 、元 器件端头头和引脚表面的氧化膜以及其它污污染物，同时时起到保护护金属表面 防止

8、发发生高温再氧化的作用； 使PCB板和元器件充分预热预热 ，避免焊焊接时时急剧剧升温产产生热应热应 力损损坏PCB 板和元器件。15第三节：波峰焊原理 温度补偿补偿进进入温度补偿阶补偿阶 段，经补偿经补偿 后的PCB板在进进入波峰焊焊接中减小热热冲击击 。 第一波峰第一波峰是由狭窄的喷喷口喷喷出的“湍Tuan流”波峰，流速快，对对治 具有影阴的焊焊接部位有较较好的渗透性。同时时，湍流波向上的喷喷射力可以使 焊剂焊剂 气体顺顺利排出，大大减少了漏焊焊及垂直填充不足的缺陷。 16 第二波峰第二波峰是一个“平滑”波，焊锡焊锡 流动动速度慢，能有效去除端子上的 过过量焊锡焊锡 ，使所有的焊焊接面润润湿

9、良好，并能对对第一波峰所造成的拉尖和桥桥 接进进行充分的修正。第三节：波峰焊原理湍流波平滑波波峰形状图图17 冷却阶阶段制冷系统统使PCB板的温度急剧剧下降可明显显改善无铅焊铅焊 料共晶生产时产产时产 生 的空泡及焊盘焊盘 剥离问题问题 。 氮气保护护在焊焊接整个过过程中，在预热阶预热阶 段和焊焊接区加有氮气保护护可有效防 止裸 铜铜和共晶焊焊料氧化，大幅提高润润湿性和流动动性，确保焊焊点的可靠性。第三节：波峰焊原理18第三节：波峰焊原理 焊焊点的形成过过程当PCB进进入波峰面前端A处处至尾端B处时处时 PCB焊盘焊盘 与引脚全部浸在焊焊料中被焊焊料润润湿 ，开始发发生扩扩散反应应，此时焊时焊

10、 料是连连成一片（桥连桥连 ）的。当PCB离开波峰尾端的瞬间间 ，由于焊盘焊盘 和引脚表面与焊焊料之间间金属间间合金层层的结结合力（润润湿力），使少量焊焊料 沾附在焊盘焊盘 和引脚上，此时焊时焊 料与焊盘焊盘 之间间的润润湿力大于两焊盘焊盘 之间焊间焊 料的内聚力 ，使各焊盘焊盘 之间间的焊焊料分开，并由于表面张张力的作用使焊焊料以引脚为为中心，收缩缩到 最小状态态，形成饱满饱满 、半月形焊焊点。相反，如果焊盘焊盘 和引脚可焊焊性差或温度低，就会 出现焊现焊 料与焊盘焊盘 之间间的润润湿力小于两焊盘焊盘 之间焊间焊 料的内聚力，造成桥桥接、漏焊焊或虚 焊焊。PCB与焊焊料波分离点位于B1和B2

11、之间间某个位置，分离后形成焊焊点。19第三节：波峰焊原理 波峰焊焊接温度曲线线原理图图 焊焊接区预热预热区 183115 75冷却区说说明: 1.预热预热 温度: 70 - 115 时间时间 : 75 130S 升温速率: = 210, 焊焊接时间时间 : 3 6S 3.冷却速率:= D 伸出引线线的长长度是直径的3倍：L=3D （3） 焊焊点的最佳敷形L图图6-12 直插引线线接头头46第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法空洞亦称孔穴，是由于焊焊料尚未全部填满满PCB的插件孔而出项项的现现象，这这种缺陷 有时时也会造成电电气导导通不良。由于强度减弱即便暂时焊暂时焊 上了，也会在

12、使用中因环环境恶恶 化而脱焊焊，如图图6-13所示：6.3.5 空洞图图6-13 孔金属化双面PCB47第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 常见见的形成因素与解决方法形成因素解决方法孔与引脚配合关系严重失调调整好孔-线的配合关PCB打孔偏离了焊盘中心提高焊盘孔的加工精度和质量焊盘不完整改善PCB的加工质量孔周围氧化或有毛刺改善焊盘孔的洁净状态和可焊性引线氧化、脏污、预处理不良改善引线的洁净状态和可焊性48第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法波峰焊焊后焊焊点出现现熔滴状不规则规则 的角焊缝焊缝 ，基体金属和焊焊料之间间不润润湿或润润湿不足 ， 甚至出现现裂纹纹。 常

13、见见的形成因素与解决方法形成因素解决方法锡炉温度偏低提高锡炉温度PCB传送速度过快降低传送速度PCB上存在热容量差异过大的元器件改进PCB布线和安装设计的不良6.3.6 冷焊焊49第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法将引线线插入PCB板的插件孔内波峰焊焊接时时，在引线线根部附近出现现有火山喷喷火口式的 钎钎料隆起，其中心还还有小孔，孔的下面往往还还掩盖着很大的空洞，这这种现现象称为为气泡或 针针孔。也有在钎钎料内部形成空洞不易被发现发现 ，如图图6-14所示：6.3.7 气泡或针针孔图图6-14 “放炮孔”50第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法（1） 形成原因助焊

14、剂过焊剂过 量或焊焊前溶剂挥发剂挥发 不充分 基板受潮 孔径和引线线的间间隙大小，基板排气不畅畅 孔金属化不良（2） 解决办办法调调整助焊剂焊剂 流量 预预烘PCB基板 增加预热时间预热时间 或提高预热预热 温度 选择选择 合适的引线线尺寸 改善PCB制造工艺艺51第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法过过多的焊焊料使相邻线邻线 路或在同一导导体上堆集，称之为连焊为连焊 或桥桥接。“连焊连焊 ” 现现象是波峰焊焊接中最常见见的多发发性焊焊接缺陷，而且是所有波峰焊焊接缺陷中形因 最 为为复杂杂的，如图图6-15所示：6.3.8 连焊连焊图图6-15 连焊现连焊现 象52第六节:波峰焊

15、接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法 常见见的形成因素与解决方法形成因素解决方法温度的影响调整锡炉温度相邻导线或焊盘间距的影响纠正不良的设计基体金属表面洁净度的影响改善焊盘孔和引线的洁净状态和可焊性焊料纯度的影响严格监控锡炉中的焊料污染程度（杂质金属含量）助焊剂的活性及预热温度的影响检测助焊剂的有效性 PCB元器件安装设计不合理，板面 热容量分布差异过大纠正不良的设计PCB吃锡深度的影响调整压锡深度，调整至焊料浸润到治具表面，而不让 焊料爬上表面为最佳状态元器件引脚伸出PCB板的高度的影 响正确整形引脚的长度PCB传送速度的影响调整传送速度 PCB传送倾角的影响调整传送倾角 PCB板（治具）走

16、向建议治具四边开制拉边，方便纵横方向调整，建议多 Pin引脚与波峰口呈90走向，如图6-16、17所示。53第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法图图6-16 A-FXS7E 横走向连焊连焊 增多图图6-17 A-FXS7E 纵纵走向连焊连焊 减少54第六节:波峰焊接工艺中常见缺陷的形成因素及解决方法波峰焊焊接后PCB上局部钎钎料呈钟钟乳石状或冰柱形称为为拉尖，如图图6-18所示：6.3.9 拉尖（1） 形成原因焊盘焊盘 氧化、污污染 助焊剂焊剂 用量少 预热预热 偏高、基板翘翘曲 钎钎料槽温度低 传传送速度慢、钎钎接时间过长时间过长 PCB压锡压锡 深度过过大， 铜铜箔片太大 助焊剂变质焊剂变质 或失效 钎钎料纯纯度变变差