波峰焊工藝及設備波峰焊是SMT混裝工藝中常用的焊接方式，它是在浸焊技術基礎上發展起來的。在混裝工藝中，表面組裝電路板經印刷貼片膠、貼裝元器件、插裝元器件后，再進入波峰焊機，焊盤面在傳送導軌上，經預涂助焊劑、預熱、波峰焊接和冷卻完成焊接。學習目標1.理解波峰焊的工藝流程、特點和工作原理。2.了解波峰焊機的類型和結構。3.掌握波峰焊機的參數設置、操作規程及注意事項。4.掌握波峰焊接的質量缺陷及解決方法。SMT焊接工藝與設備1SMT焊接工藝與設備2一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理1.工藝流程由于受到元器件發展的限制，目前許多電子產品均采用混裝工藝，波峰焊焊接技術是混裝工藝印制電路板主要的焊接方式。焊接過程中，為滿足插件的波峰焊接，貼片元器件需先經過印刷機印刷貼片膠固定，再統一經波峰焊機完成焊接。需要特別注意的是，波峰焊技術在進行新產品焊接前，要首先進行參數調整，并進行首件焊接測試，測試合格才可進行批量生產。SMT焊接工藝與設備3一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理1.工藝流程波峰焊一般工藝流程如右圖所示。SMT焊接工藝與設備4一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理2.特點（1）波峰焊焊錫槽中焊料表面有一層抗氧化劑隔離空氣，只有焊料波峰與空氣接觸，減少了焊料氧化機會，有效避免焊料浪費。（2）高溫焊料與印制電路板接觸時間短，避免印制電路板扭曲變形。（3）焊料槽中焊料處于活動狀態，焊料均勻，避免焊料靜置出現分層現象。（4）焊料充分流動，有利于提高焊點質量。SMT焊接工藝與設備5一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理3.工作原理波峰焊是將焊料槽中熔融的液態焊料，借助離心泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波峰，將插裝了元器件的PCB放置于傳送鏈上，以某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而實現焊點焊接的過程。印制電路板在波峰焊機內部，主要經過噴涂助焊劑、預熱、波峰焊和冷卻四個過程。SMT焊接工藝與設備6一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理3.工作原理噴涂助焊劑時，噴霧法是焊接工藝中一種比較受歡迎的涂敷方法，它可以精確地控制助焊劑沉積量。助焊劑噴霧系統是利用噴霧裝置，將助焊劑霧化后噴到PCB上，預熱后進行波峰焊。波峰焊中，波峰面的表面均被一層氧化皮覆蓋，它在沿焊料波的整個長度方向上幾乎都保持靜態。在波峰焊過程中，PCB接觸到錫波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的錫波無褶皺地被推向前面，這說明整個氧化皮與PCB以同樣的速度移動。

SMT焊接工藝與設備7一、波峰焊的工藝流程、特點和工作原理3.工作原理當PCB進入波峰面前端時，基板與引腳被加熱，并且在未離開波峰面之前，整個PCB浸在焊料中，即被焊料所橋連，但在離開波峰尾端的瞬間，少量的焊料由于潤濕力的作用黏附在焊盤上，并由于表面張力的原因，會以引腳為中心收縮至最小狀態，此時焊料與焊盤之間的潤濕力大于兩焊盤之間焊料的內聚力，因此會形成飽滿、圓整的焊點，離開波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因而回落到焊錫槽中。SMT焊接工藝與設備8二、波峰焊機的類型、結構和參數設置1.波峰焊機類型根據錫爐尺寸大小和組裝板尺寸大小，可將波峰焊機分為小型機、中型機和大型機。根據波峰焊工藝不同，可將波峰焊機分為一次焊接系統和二次焊接系統。根據焊料波峰形狀不同，可將波峰焊分為單波峰焊、雙波峰焊、高波峰焊、紊亂波峰焊、寬平波峰焊、空心波峰焊等，此外還有導軌傾斜的斜坡式波峰焊。SMT焊接工藝與設備9二、波峰焊機的類型、結構和參數設置1.波峰焊機類型單波峰焊機的焊料槽中有一個焊料波峰，常見的波峰焊機有平行導軌和傾斜導軌兩種結構。傾斜導軌波峰焊機的傳送導軌具有一定角度的斜坡，斜坡角度可以調整。這樣增加了印制電路板焊接面與焊錫波峰接觸的長度，從而可以提高焊接效率，不僅有利于焊點內的助焊劑揮發，避免形成夾氣焊點，還能讓多余的焊錫流下來，一般適用于過一次錫或只有插裝件的PCB。SMT焊接工藝與設備10二、波峰焊機的類型、結構和參數設置1.波峰焊機類型雙波峰焊機是改進型波峰焊設備，特別適合焊接THT和SMT元器件混合安裝的印制電路板。印制電路板的焊接面要經過兩個熔融的鉛錫焊料形成的波峰，這兩個焊料波峰的形式不同，最常見的波形組合是紊亂波+寬平波，空心波+寬平波的波形組合也比較常見；焊料熔液的溫度、波峰的高度和形狀、印制電路板通過波峰的時間和速度這些工藝參數，都可以通過計算機伺服控制系統進行調整，第一個波峰較高，作用是焊接，第二個波峰相對較平，主要是對焊點進行整形。SMT焊接工藝與設備11二、波峰焊機的類型、結構和參數設置1.波峰焊機類型下圖為雙波峰焊接示意圖。高波峰焊機適用于THT元器件“長腳插焊”工藝。焊料離心泵的功率比較大，從噴嘴中噴出的錫波高度比較高，并且其高度可以調節，保證元器件的引腳從錫波里順利通過。SMT焊接工藝與設備12二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構波峰焊機的主要結構包括波峰焊機機殼、中央控制器、運輸系統、入板接駁裝置、噴霧系統、預熱系統、錫爐焊接系統、清洗鏈爪裝置、冷卻系統、風刀等。（1）機殼：即波峰焊機各零部件的承載框架。（2）中央控制器：負責對系統各部件的工作進行協調和管理。SMT焊接工藝與設備13二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構（3）運輸系統：夾持PCB以一定的速度和傾角經過波峰焊接各工藝區的PCB載體。運輸系統的主要技術要求是傳動平穩、無振動或抖動現象、噪聲低、機械特性好、耐腐蝕、耐高溫、不變形。傳送速度一般在0～3m/min內連續可調，傳送角度在3°～7°范圍內可調。SMT焊接工藝與設備14二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構（3）運輸系統：PCB由夾持爪夾持，要求夾持爪裝卸PCB方便，寬度易調節，化學穩定性好，不受助焊劑溶蝕，不沾錫，夾持穩定。PCB的傳送方式主要有爪式、機械手式和框架式三種。爪式和機械手式都是將PCB置于夾持爪，直接安放在鏈條上運行；框架式也稱為托架式，是將PCB固定在框架上，將框架安放在鏈條上運行。SMT焊接工藝與設備15二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構（4）入板接駁裝置：保證PCB從插件線體順利地進入波峰焊接傳送系統。（5）噴霧系統：往PCB上均勻地涂覆助焊劑，去氧化，輔助焊接。波峰焊機的噴霧系統采用定量噴射方式，助焊劑被密封在容器中，不會揮發，不會吸收空氣中的水分，不會被污染，因此，助焊劑成分保持不變。采用定量噴射方式，噴涂量可控制，噴涂均勻。（6）預熱系統：避免焊接時PCB急劇受熱、助焊劑中溶劑揮發及激活助焊劑中的活性物質。SMT焊接工藝與設備16二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構（7）錫爐焊接系統：它是設備的核心部件，其他所有部件都是圍繞著波峰焊錫爐展開的，用于產生波峰焊接工藝所要求的特定的液態焊料波峰。焊料波峰由機械泵或電磁泵產生。機械泵分為離心泵、螺旋泵和齒輪泵三種類型。電磁泵分為直流傳導式、單相交流傳導式、單相交流感應式和三相交流感應式四種類型。波峰的形狀是由噴嘴的外形設計決定的，如弧形波、雙向平波、Z形波、λ形波、Ω形波、空心波等，適合SMT波峰焊接的波形有Ω形波、空心波以及由一個紊亂波和一個平滑波組成的雙波峰。SMT焊接工藝與設備17二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構（8）清洗鏈爪裝置：用于清洗波峰焊機鏈爪上的錫渣等雜物。（9）冷卻系統：主要負責降低熱能對元器件的損害，提高PCB基板銅箔的黏結強度等。冷卻系統有風冷式和水冷式兩種。（10）風刀：由冷風刀形成風簾效果，熱風刀消除連焊。波峰焊機的這十個組成部件都是波峰焊機焊接時必備的，有些波峰焊機還有自動加錫裝置和氮氣系統。SMT焊接工藝與設備18二、波峰焊機的類型、結構和參數設置2.結構下圖為波峰焊機內部結構SMT焊接工藝與設備19二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（1）預熱溫度預熱溫度一般設定在90～110℃，這里的溫度是指預熱后PCB焊接面的實際受熱溫度，影響預熱溫度的因素有PCB的厚度、走板速度、預熱區長度等。1）PCB的厚度。不同的PCB吸熱和熱傳導的速率不同。如果PCB較薄，則易受熱并使PCB元器件面較快升溫，若有不耐熱沖擊的元器件，則應適當調低預熱溫度；如果PCB較厚，焊接面吸熱后，并不會迅速傳導給元器件面，此類板能經過較高預熱溫度。SMT焊接工藝與設備20二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（1）預熱溫度2）走板速度。一般走板速度定在1.1～1.2m/min，但這不是絕對值。走板速度通常需與改變預熱溫度配合，要將走板速度加快，為了保證PCB焊接面的預熱溫度能夠達到預定值，就應當把預熱溫度適當提高。3）預熱區長度。預熱區的長度影響預熱溫度，預熱區較長時，溫度可調至接近想要得到的板面實際溫度；如果預熱區較短，則應相應地提高其預定溫度。SMT焊接工藝與設備21二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（2）錫爐溫度以63Sn/37Pb的錫條為例，錫爐溫度應調在245～255℃，盡量不要超過260℃，因為新的錫液在260℃以上的溫度時將會加快其氧化物的產生。下圖為錫爐溫度與錫渣產生量的關系。SMT焊接工藝與設備22二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（3）鏈條的傾角這一傾角指的是鏈條（或PCB面）與錫液平面的角度，一般為5°～7°，當PCB通過錫液平面時，應保證PCB元器件面與錫液平面只有一個切點。當傾角過小時，易造成焊點拉尖、沾錫太多、連焊多等現象的出現；當傾角過大時，易造成焊點的吃錫不良甚至不能上錫等現象。SMT焊接工藝與設備23二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（4）風刀的傾角在波峰焊機使用中，風刀的主要作用是吹去PCB面多余的助焊劑，并使助焊劑在PCB元器件面均勻涂布。一般情況下，風刀的傾角應在100°左右。如果角度調整不合理，會造成PCB表面焊劑過多或不均勻，在過預熱區時易滴在發熱管上，影響發熱管的使用壽命，而且會影響焊接完成后PCB表面的粗糙度，甚至可能會造成部分元器件上錫不良等狀況的出現。SMT焊接工藝與設備24二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（5）錫液中的雜質含量在普通錫鉛焊料中，以錫、鉛為主元素，銻、鉍、銦等元素視為添加元素，銅、鋁、砷等可視為雜質元素。在所有雜質元素中，銅對焊料性能的危害最大，在焊料使用過程中，往往會因為過二次錫造成錫液中銅雜質或其他微量元素的含量增高，嚴重影響合金的特性，主要表現在合金中出現不熔物或半熔物以及熔點不斷升高，并導致虛焊、假焊的產生。SMT焊接工藝與設備25二、波峰焊機的類型、結構和參數設置3.波峰焊機的技術參數（5）錫液中的雜質含量雜質含量的升高會影響焊后合金晶格的形成，造成金屬晶格的枝狀結構，表現出來的癥狀有焊點表面發灰、無金屬光澤、焊點粗糙等。在波峰焊機的使用過程中，應重點注意對波峰焊機中銅等雜質含量的控制，一般情況下，當錫液中銅雜質的含量超過0.3%時，建議做清爐處理。SMT焊接工藝與設備26三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（1）操作者資格1）必須由具備波峰焊操作技能的工程部門人員或具備波峰焊操作技能并得到工程部門授權的其他部門人員操作波峰焊機。2）不具備波峰焊操作技能的人員或具備波峰焊操作技能但未經工程部門授權的人員不得操作波峰焊機。3）操作者除了具備必要的操作技能外，還必須具備緊急情況的處置知識和能力。SMT焊接工藝與設備27三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（2）焊接步驟1）焊接前準備。檢查待焊PCB（該PCB已經過涂敷貼片膠、SMC/SMD貼片、膠固化并完成THC插裝工序）后附元器件插孔的焊接面是否涂好阻焊劑，或用耐高溫膠帶貼住，以防波峰焊后插孔被焊料堵塞。如有較大尺寸的槽和孔也應用耐高溫膠帶貼住，以防波峰焊時焊錫流到PCB的上表面。然后將助焊劑接到噴霧器的軟管上。2）開機。打開波峰焊機和排風機電源，根據

PCB

寬度調整傳送帶寬度。SMT焊接工藝與設備28三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（2）焊接步驟3）設置焊接參數①助焊劑流量。根據助焊劑接觸PCB底部面積而定，注意要噴涂均勻，確保只有少量助焊劑滲透到上表面焊盤。②預熱溫度。根據PCB厚度、預熱區長度等進行調整，使預熱溫度達到90～110℃。③傳送帶速度。根據不同波峰焊機和PCB情況而定。SMT焊接工藝與設備29三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（2）焊接步驟3）設置焊接參數④錫爐溫度。表頭或液晶屏顯示溫度要比波峰溫度高出5～10℃。⑤波峰高度。一般應達到PCB厚度的2/3處。SMT焊接工藝與設備30三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（2）焊接步驟4）首件焊接檢驗。將首件PCB放入傳送帶，經噴涂助焊劑、預熱、焊接、冷卻后形成良好焊點，在波峰焊機尾部接住PCB。按照檢驗標準進行檢驗。5）參數調整。若檢驗存在不合格，分析原因，繼續調整參數，直到檢驗合格。SMT焊接工藝與設備31三、波峰焊機的操作規程及注意事項1.操作規程（2）焊接步驟6）批量生產。依照首件合格參數批量生產印制電路板，并放入防靜電周轉箱，以備后續工序使用。每塊印制電路板都需檢驗合格，若存在較大缺陷，應洗板重新焊接。7）出廠檢驗。按相關出廠標準對產品進行檢驗。SMT焊接工藝與設備32三、波峰焊機的操作規程及注意事項2.注意事項（1）注意填寫操作記錄，每2h記錄一次焊接參數。（2）每個產品都需焊后檢驗，若發現問題，及時調整參數。（3）定期檢測焊錫槽內的錫鉛比例及雜質含量，若雜質含量超標，需進行清焊錫槽處理。（4）經常清洗焊料噴嘴，及時清理焊料表面氧化物殘渣。（5）印制電路板和元器件需充分預熱，避免溫度急劇升高而損壞印制電路板。SMT焊接工藝與設備33三、波峰焊機的操作規程及注意事項2.注意事項（6）助焊劑噴嘴要經常清洗，防止堵塞。（7）操作者作業時或點檢保養時，需戴防毒口罩，做好安全防護工作。（8）波峰焊機操作員必須經過培訓后，才可上崗操作。（9）波峰焊機的抽風機必須安裝過濾網，過濾網每周更換一次。（10）設備檢驗、調試、維修、保養時請勿切斷電源。（11）當生產結束后，關閉電源，清潔地面與設備。SMT焊接工藝與設備34四、波峰焊接質量缺陷及解決方法1.焊接質量檢測標準（1）具有良好的導電性及強度，即焊錫與被焊金屬物面相互擴散形成合金層，條件是有足夠的焊接時間及合適的濕度，時間一般為1～2s，焊點越大時間越長。（2）焊錫量要適當，過少則強度低，易造成虛焊及脫焊；過多則浪費，易造成堆焊或包焊。（3）焊點表面應有良好的光澤、光滑、清潔、無毛刺及拉尖、無縫隙、無氣泡及針眼、無焦塊及污垢。SMT焊接工藝與設備35四、波峰焊接質量缺陷及解決方法2.焊接缺陷產生原因及解決方法SMT焊接工藝與設備36五、波峰焊機的發展方向（1）波峰焊過程實現了計算機控制，大大提高了整機的可靠性，操作維修簡便，人機界面友好。（2）出現了采用超聲噴霧系統噴涂助焊劑的波峰焊機，以及含有氮氣保護系統的機型，可避免焊料高溫氧化，正逐步向環保方向挺進。（3）在波峰動力系統方面，感應電磁泵技術逐漸替代機械泵技術，成為未來焊料波峰動力技術的主流。（4）通過曲線漸變導軌和機械手可變傾角調整PCB進入波峰的傾角，提高了焊接質量。（5）選擇性波峰焊機應用越來越廣泛。SMT焊接工藝與設備37六、選擇性波峰焊機選擇性波峰焊機是一種特殊焊接形式的波峰焊機，可滿足現代焊接工藝的要求，主要用于高端電子制造領域，如通信、汽車、工業和軍用電子行業。目前，國產的選擇性波峰焊機種類繁多，下圖為勁拓CELL-450型選擇性波峰焊機。SMT焊接工藝與設備38六、選擇性波峰焊機1.選擇性波峰焊機的技術優勢（1）選擇性波峰焊是針對特定點的焊接，可對焊接參數進行量身定制，即可將焊點的焊機噴涂量、焊接時間、波峰高度等調至最佳，大大降低了焊接缺陷，甚至可做到零缺陷焊接。（2）對特定點的助焊劑噴涂，不會污染整塊印制電路板，離子污染量也大大降低。若焊接后殘留有鈉離子和氯離子，其易與水分子結合形成鹽腐蝕印制電路板和焊點，造成開路。（3）對特定點的焊接，有效避免了普通波峰焊對印制電路板的整體熱沖擊，可有效避免焊點開裂等熱沖擊缺陷。SMT焊接工藝與設備39六、選擇性波峰焊機2.選擇性波峰焊機的技術要點（1）選擇性助焊劑噴涂系統選擇性助焊劑噴涂系統在工作時按照事先編制好的程序運行到指定位置，對印制電路板上需要焊接的區域進行助焊劑噴涂，不同區域的噴涂量可利用程序進行調節，既節省了焊劑，又避免了污染。SMT焊接工藝與設備40六、選擇性波峰焊機2.選擇性波峰焊機的技術要點（2）預熱系統選擇性波峰焊機的預熱系統安全可靠，其采用整板預熱，可有效防止受熱不均造成的PCB變形。預熱的主要作用是活化助焊劑，通過調節預熱溫度使