波峰焊焊接工艺

波峰焊焊接工艺

编辑：郭立军2006、12、07目录：一：波峰焊焊接的定义二：波峰焊焊接工艺1:波峰焊机的工位组成及其功能2:助焊剂涂敷系统3:预热系统4:波峰面5:焊点成型6:防止桥联的发生7:波峰焊工艺曲线解析8:波峰焊工艺参数调节三：波峰焊焊接缺陷分析1.沾锡不良2.局部沾锡不良3.冷焊或焊点不亮4.焊点破裂5.焊点锡量太大6.锡尖(冰柱)7.防焊绿漆上留有残锡8.白色残留物

9.深色残余物及浸蚀痕迹

10.绿色残留物11.白色腐蚀物12.油脂类残留13.黄色焊点14.针孔及气孔15.焊点灰暗16.焊点表面粗糙17.短路

一：波峰焊焊接的定义

波峰焊是将熔融的液态焊料﹐借助与泵的作用﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐插装了元器件的PCB置与传送链上﹐经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接的过程。叶泵

移动方向

焊料二：波峰焊焊接工艺1:波峰焊机的工位组成及其功能

裝板涂布焊剂

预热

焊接

喷风

冷却

卸板

2：助焊剂涂敷系统喷雾法是焊接工艺中一种比较受欢迎的涂敷方法，它可以精确地控制助焊剂沉积量。助焊剂喷雾系统是利用喷雾装置，将助焊剂雾化后喷到PCB上，预热后进行波峰焊影响助焊剂喷量的参数有四个：基板传送速度、空气压力、喷嘴的摆速和助焊剂浓度。通过这些参数的控制可使喷射的层厚控制在1-10微米之间。对于无铅波峰焊来说，由于无铅焊料的润湿性比有铅焊料要差，为了保证良好的焊接质量，对助焊剂的选择和涂敷的要求更高。在选择助焊剂时还应考虑无铅PCB的预涂层和无铅焊料的润湿性。波峰焊设备在助焊剂喷雾上要求均匀涂敷，而且涂敷的助焊剂的量要求适中。当助焊剂的涂敷量过大时，就会使PCB焊后残留物过多，影响外观。另外过多的助焊剂在预热过程中有可能滴落在发热管上引起着火，影响发热管的使用寿命，当助焊剂的涂敷量不足或涂敷不均匀时，就可能造成漏焊、虚焊或连焊。3:预热系统在基板涂敷助焊剂之后，首先是蒸发助焊剂中多余的溶剂，增加粘性。这就要在焊接前进行预热基板。如果粘性太低，助焊剂会被熔融的锡过早的排挤出，造成表面润湿不良。干燥助焊剂也可加强其表面活性，加快焊接过程。在预热阶段，基板和元器件被加热到110-125℃，使基板和熔融接触时降低了热冲击，减少基板翘曲的可能。

在通过波峰焊接之前预热，有以下几个理由：3.1.

提升了焊接表面的温度，因此从波峰上要求较少的温带能量，这样有助于助焊剂表面的反应和更快速的焊接。3.2.

预热也减少波峰对元器件的热冲击，当元器件暴露在突然的温度梯度下时可能被削弱或变成不能运行。3.3.

预热加快挥发性物质从PCB上的蒸发速度。这些挥发性物质主要来自于助焊剂，但也有可能来自较早的操作、储存条件和处理。挥发物在波峰上的出现可能引起焊锡飞溅和PCB上的锡球。3.4.

控制预热温度梯度、预热温度和预热时间对于达到良好的焊接质量是关键的。保证助焊剂在适当的时间正确地激发和保持，直到PCB离开波峰。预热必须将PCB带到足够高的温度，以提供正在使用的助焊剂的活性化。多数助焊剂供应商会推荐预热温度参考值。对于任何助焊焊剂，不足的的预热时间和和温度将造成成较多的焊后后残留物，或或许活性不足足，造成润湿湿性差。预热热低也可能导导致焊接时有有气体放出造造成焊料球，，当在波峰前前没有提供足足够的预热来来蒸发水分时时，液体溶剂剂到达波峰时时容易造成焊焊锡飞溅。当当预热温度过过高或预热时时间过长，导导致助焊剂有有可能在到达达波峰之前就就已经作用。。助焊剂在波波峰上的主要要作用是降低低焊锡的表面面张力，提高高润湿性。如如果助焊剂的的活性成分过过早的挥发，，则可能造成成桥连或冰柱柱。最佳的预预热温度是在在波峰上留下下足够的助焊焊剂，以帮助助在PCB退退出波峰时焊焊锡从金属表表面的剥落。。4:波峰峰面波的表面均被被一层氧化皮皮覆盖﹐它在在沿焊料波的的个长度方向向上几乎都保保持静态﹐在在波峰焊接过过程﹐PCB接触到锡波的的前沿表面﹐﹐氧化皮破裂裂﹐PCB前前面的锡波无无皲褶地被推推向前进﹐这这说明整个氧氧化皮与PCB以同样的的速度移动5:焊焊点点成型型当PCB进进入波波峰面面前端端（A）时时﹐基基板与与引脚脚被加加热﹐﹐并在未未离开开波峰峰面（（B））之前前﹐整整个焊焊盘浸浸在焊焊料中中﹐并与相相近的的焊盘盘即被被焊料料所桥桥联﹐﹐但在在离开开波峰峰尾端的瞬瞬间﹐﹐少量量的焊焊料由由于润润湿力力的作作用﹐﹐粘附附在焊盘上上﹐并并由于于表面面张力力的原原因﹐﹐会出出现以以引线线为中心收收缩至至最小小状态态﹐此此时焊焊料与与焊盘盘之间间的润润湿力大于于两焊焊盘之之间的的焊料料的内内聚力力。因因此会会形成成饱满﹐圆圆整的的焊点点﹐离离开波波峰尾尾部的的多余余焊料料﹐由由于重力的的原因因﹐回回落到到锡锅锅中PCB离开开焊料波波时﹐﹐分离离点位位于B1和B2之间的的某个个地方方﹐分分离后后形成焊焊点沿深板焊料AB1B2vv6:防防止止桥联联的发发生6.1使用可可焊性性好的的元器器件/PCB6.2提高助助焊剂剂的活活性6.3提高PCB的预预热温温度﹐﹐增加加焊盘盘的湿润性性能6.4提高焊焊料的的温度度6.5去除有有害杂杂质﹐﹐减低低焊料料的内内聚力力﹐以利于于两焊焊点之之间的的焊料料分开开7:波波峰峰焊工工艺曲曲线解解析预热开开始与焊料料接触触达到润润湿与焊料料脱离离焊料开开始凝凝固凝固结结束预热时时间润湿时时间停留/焊接接时间间冷却时时间工艺时时间7.1﹐润润湿时时间指焊点点与焊焊料相相接触触后润润湿开开始的的时间间7.2﹐停停留时时间PCB上某某一个个焊点点从接接触波波峰面面到离离开波峰面面的时时间停留/焊接接时间间的计计算方方式是是﹕停留/焊接接时间间=波波峰宽宽/速速度7.3﹐预预热温温度预热温温度是是指PCB与波波峰面面接触触前达达到到的的温度度7.4﹐焊焊接温温度焊接温温度是是非常常重要要的焊焊接参参数﹐﹐通常常高于于焊料料熔点点（217°C））50°C~60°°C，，大多多数情情况是是指焊焊锡炉炉的温温度，，实际际运行行时所所焊接接的PCB焊点点温度度要低低于炉炉温﹐﹐这是是因为为PCB吸吸热的的结果果8:波波峰焊焊工艺艺参数数调节节8.1﹐波波峰高高度波峰高高度是是指波波峰焊焊接中中的PCB吃錫錫高度度。其數值值通常常控制制在PCB板厚厚度的的1/2~2/3,过大会会导致致熔融融的焊焊料流流到PCB的表表面﹐﹐形成“桥桥连””8.2﹐传传送倾倾角波峰焊焊机在在安裝裝时除除了使使机器器水平平外﹐﹐还应应调节传传送裝裝置的的倾角角﹐通通过倾倾角的的调节节﹐可可以调PCB与波波峰面面的焊焊接时时间﹐﹐适当当滴时时候﹐﹐会有于于焊料料液与与PCB更更快的的剥离离﹐使使之返返回锡锡炉內8.3﹐焊焊料纯纯度的的影响响波峰焊焊接过过程中中﹐焊焊料的的杂质质主要要是来来源于于PCB上上焊盘盘的铜铜浸析析﹐过过量的的铜会会导致致焊接接缺陷陷增多多8.4﹐助助焊剂剂喷流流量调调整8.5﹐工工艺参参数的的协调调波峰焊焊机的的工艺艺参数数：链链速、、预热热时间间、焊焊接时时间和和倾角角之间间需要要相互互协调调﹐反反复调调整。。三：波波峰焊焊接缺缺陷分分析1.沾沾锡不不良这种情情况是是不可可接受受的缺缺点,在焊焊点上上只有有部分分沾锡锡.分分析其其原因因及改改善方方式如如下:1-1.外界的的污染染物如如油,脂,腊等等,此此类污污染物物通常常可用用溶剂剂清洗洗,此此类油油污有有时是是在印印刷防防焊剂剂时沾沾上的的.1-2.硅油通通常用用于脱脱模及及润滑滑之用用,通通常会会在基基板及及零件件脚上上发现现,而而硅油油不易易清理理,因因之使使用它它要非非常小小心尤尤其是是当它它做抗抗氧化化油常常会发发生问问题,因它它会蒸蒸发沾沾在基基板上上而造造成沾沾锡不不良.1-3.常因贮贮存状状况不不良或或基板板制程程上的的问题题发生生氧化化,而而助焊焊剂无无法去去除时时会造造成沾沾锡不不良,过二二次锡锡或可可解决决此问问题.1-4.沾助焊焊剂方方式不不正确确,造造成原原因为为发泡泡气压压不稳稳定或或不足足,致致使泡泡沫高高度不不稳或或不均均匀而而使基基板部部分没没有沾沾到助助焊剂剂.1-5.吃锡时时间不不足或或锡温温不足足会造造成沾沾锡不不良,因为为熔锡锡需要要足够够的温温度及及时间间润湿湿,通通常焊焊锡温温度应应高于于熔点点温度度50℃至至60℃之之间,沾锡锡总时时间约约2.5-5.0秒秒.2.局局部沾沾锡不不良此一情情形与与沾锡锡不良良相似似,不不同的的是局局部沾沾锡不不良不不会露露出铜铜箔面面,只只有薄薄薄的的一层层锡无无法形形成饱饱满的的焊点点.3.冷冷焊焊或或焊焊点点不不亮亮焊点点看看似似碎碎裂裂,不不平平,大大部部分分原原因因是是零零件件在在焊焊锡锡正正要要冷冷却却形形成成焊焊点点时时振振动动而而造造成成,注注意意锡锡炉炉输输送送是是否否有有异异常常振振动动.4.焊焊点点破破裂裂此一一情情形形通通常常是是焊焊锡锡,基基板板,导导通通孔孔,及及零零件件脚脚之之间间膨膨胀胀系系数数,未未配配合合而而造造成成,应应在在基基板板材材质质,零零件件材材料料及及设设计计上上去去改改善善.5.焊焊点点锡锡量量太太大大通常常在在评评定定一一个个焊焊点点,希希望望能能又又大大又又圆圆又又胖胖的的焊焊点点,但但事事实实上上过过大大的的焊焊点点对对导导电电性性及及抗抗拉拉强强度度未未必必有有所所帮帮助助.5-1.锡炉炉输输送送角角度度不不正正确确会会造造成成焊焊点点过过大大,倾倾斜斜角角度度由由4到到7度度依依基基板板设设计计方方式式调调整整,一一般般角角度度约约5.5度度角角,角角度度越越大大沾沾锡锡越越薄薄角角度度越越小小沾沾锡锡越越厚厚.5-2.提高高锡锡槽槽温温度度,加加长长焊焊锡锡时时间间,使使多多余余的的锡锡再再回回流流到到锡锡槽槽.5-3.提高高预预热热温温度度,可可减减少少基基板板沾沾锡锡所所需需热热量量,曾曾加加助助焊焊效效果果.5-4.改变变助助焊焊剂剂比比重重,略略为为降降低低助助焊焊剂剂比比重重,通通常常比比重重越越高高吃吃锡锡越越厚厚也也越越易易短短路路,比比重重越越低低吃吃锡锡越越薄薄但但越越易易造造成成锡锡桥桥,锡锡尖尖.6.锡锡尖尖(冰冰柱柱)此一一问问题题通通常常发发生生在在DIP的的焊焊接接制制程程上上,在在零零件件脚脚顶顶端端或或焊焊点点上上发发现现有有冰冰尖尖般般的的锡锡.6-1.基板板的的可可焊焊性性差差,此此一一问问题题通通常常伴伴随随着着沾沾锡锡不不良良,此此问问题题应应由由基基板板可可焊焊性性去去探探讨讨,可可试试由由提提升升助助焊焊剂剂比比重重来来改改善善.6-2.基板上金金道(PAD)面积过过大,可可用绿(防焊)漆线将将金道分分隔来改改善,原原则上用用绿(防防焊)漆漆线在大大金道面面分隔成成5mm乘10mm区区块.6-3.锡槽温度度不足沾沾锡时间间太短,可用提提高锡槽槽温度加加长焊锡锡时间,使多余余的锡再再回流到到锡槽来来改善.6-4.出波峰后后之冷却却风流角角度不对对,不可可朝锡槽槽方向吹吹,会造造成锡点点急速,多余焊焊锡无法法受重力力与内聚聚力拉回回锡槽.6-5.手焊时产产生锡尖尖,通常常为烙铁铁温度太太低,致致焊锡温温度不足足无法立立即因内内聚力回回缩形成成焊点,改用较较大瓦特特数烙铁铁,加长长烙铁在在被焊对对象的预预热时间间.7.防焊焊绿漆上上留有残残锡7-1.基板制作作时残留留有某些些与助焊焊剂不能能兼容的的物质,在过热热之,后后软化产产生黏性性黏着焊焊锡形成成锡丝,可用丙丙酮(*已被蒙蒙特利尔尔公约禁禁用之化化学溶剂剂),氯氯化烯类类等溶剂剂来清洗洗,若清清洗后还还是无法法改善,则有基基板层材材加工不不正确的的可能,本项事事故应及及时反馈馈基板供供货商。。7-2.不正确的的基板加加工会造造成此一一现象,可在插插件前先先行烘烤烤120℃二小小时,本本项事故故应及时时回馈基基板供货货商。7-3.锡渣被泵泵打入锡锡槽内再再喷流出出来而造造成基板板面沾上上锡渣,此一问问题较为为单纯良良好的锡锡炉维护护,锡槽槽正确的的锡面高高度(一一般正常常状况当当锡槽不不喷流静静止时锡锡面离锡锡槽边缘缘10mm高度度)8.白色色残留物物在焊接或或溶剂清清洗过后后发现有有白色残残留物在在基板上上,通常常是松香香的残留留物,这这类物质质不会影影响表面面电阻值值,但影影响外观观8-1.助焊剂通通常是此此问题主主要原因因,有时时改用另另一种助助焊剂即即可改善善,松香香类助焊焊剂常在在清洗时时产生白白班,此此时最好好的方式式是寻求求助焊剂剂供货商商的协助助,产品品是他们们供应他他们较专专业。8-2.基板制作作过程中中残留杂杂质,在在长期储储存下亦亦会产生生白斑,可用助助焊剂或或溶剂清清洗即可可。8-3.不正确的的加工亦亦会造成成白班,通常是是某一批批量单独独产生,应及时时反馈基基板供货货商并使使用助焊焊剂或溶溶剂清洗洗即可。。8-4.厂内使用用之助焊焊剂与基基板氧化化保护层层不兼容容,均发发生在新新的基板板供货商商,或更更改助焊焊剂厂家家时发生生,应请请供货商商协助。。8-5.因基板制制程中所所使用之之溶剂使使基板材材质变化化,尤其其是在镀镀镍过程程中的溶溶液常会会造成此此问题,建议储储存时间间越短越越好。8-6.助焊剂使使用过久久老化,暴露在在空气中中吸收水水气劣化化,建议议更新助助焊剂(通常发发泡式助助焊剂应应每周更更新,浸浸泡式助助焊剂每每两周更更新,喷喷雾式每每月更新新即可)。8-7.使用松香香型助焊焊剂,过过完焊锡锡炉候停停放时间间太九才才清洗,导致引引起白班班,尽量量缩短焊焊锡与清清洗的时时间即可可改善。。8-8.清洗基板板的溶剂剂水分含含量过高高,降低低清洗能能力并产产生白班班.应更更新溶剂剂.9.深色色残余物物及浸蚀蚀痕迹通常黑色色残余物物均发生生在焊点点的底部部或顶端端,此问问题通常常是不正正确的使使用助焊焊剂或清清洗造成成.9-1松香型助助焊剂焊焊接后未未立即清清洗,留留下黑褐褐色残留留物,尽尽量提前前清洗即即可.9-2酸性助焊焊剂留在在焊点上上造成黑黑色腐蚀蚀颜色,且无法法清洗,此现象象在手焊焊中常发发现,改改用较弱弱之助焊焊剂并尽尽快清洗洗.9-3有机类助助焊剂在在较高温温度下烧烧焦而产产生黑班班,确认认锡槽温温度,改改用较可可耐高温温的助焊焊剂即可可.10.绿绿色残留留物绿色通常常是腐蚀蚀造成,特别是是电子产产品但是是并非完完全如此此,因为为很难分分辨到底底是绿锈锈或是其其它化学学产品,但通常常来说发发现绿色色物质应应为警讯讯,必须须立刻查查明原因因,尤其其是此种种绿色物物质会越越来越大大,应非非常注意意,通常常可用清清洗来改改善.10-1腐蚀的问问题通常常发生在在裸铜面面或含铜铜合金上上,使用用非松香香性助焊焊剂,这这种腐蚀蚀物质内内含铜离离子因此此呈绿色色,当发发现此绿绿色腐蚀蚀物,即即可证明明是在使使用非松松香助焊焊剂后未未正确清清洗.10-2绿色残留留物是氧氧化铜与与松香酸酸(松香香主要成成分)的的化合物物,此一一物质是是绿色但但绝不是是腐蚀物物且具有有高绝缘缘性,不不影影响响品质但但客户不不会同意意应清洗洗..11.白白色腐蚀蚀物第八项谈谈的是白白色残留留物是指指基板上上白色残残留物,而本项项目谈的的是零件件脚及金金属上的的白色腐腐蚀物,尤其是是含铅成成分较多多的金属属上较易易生成此此类残余余物,主主要是因因为氯离离子易与与铅形成成氯化铅铅,再与与二氧化化碳形成成碳酸铅铅(白色色腐蚀物物).在在使用松松香类助助焊剂时时,因松松香不溶溶于水会会将含氯氯活性剂剂包着不不致腐蚀蚀,但如如使用不不当溶剂剂,只能能清洗松松香无法法去除含含氯离子子,如此此一来反反而加速速腐蚀.12.油油脂类残残留:氧化防止止油被打打入锡槽槽内经喷喷流涌出出而机污污染基板板,此问问题应为为锡槽焊焊锡液面面过低,锡槽内内追加焊焊锡即可可改善.13.黄黄色焊点点：系因焊锡锡温度过过高造成成,立即即查看锡锡温及温温控器是是否故障障.14.针针孔及气气孔针孔与气气孔之区区别,针针孔是在在焊点上上发现一一小孔,气孔则则是焊点点上较大大孔可看看到内部部,针孔孔内部通通常是空空的,气气孔则是是内部空空气完全全喷出而而造成之之大孔,其形成成原因是是焊锡在在气体尚尚未完全全排除即即已凝固固,而形形成此问问题.14-1有机污染染物:基基板与零零件脚都都可能产产生气体体而造成成针孔或或气孔,其污染染源可能能来自自自动插件件机或储储存状况况不佳造造成,此此问题较较为简单单只要用用溶剂清清洗即可可,但如如发现污污染物为为有机污污染物因因其不容容易被溶溶剂清洗洗,故在在制程中中应考虑虑其它代代用品.14-2基板有湿气:如使用较便便宜的基板材材质,或使用用较粗糙的钻钻孔方式,在在贯孔处容易易吸收湿气,焊锡过程中中受到高热蒸蒸发出来而造造成,解决方方法是放在烤烤箱中120℃烤二小时时。14-3电镀溶液中的的光亮剂:使使用大量光亮亮剂电镀时,光亮剂常与与金同时沉积积,遇到高温温则挥发而造造成,特别是是镀金时,改改用含光亮剂剂较少的电镀镀液,当然这这要回馈到供供货商。14-4孔径设计问题题：此问题多多发生在机插插元件，机插插后元件本体体将孔径堵死死，造成焊接接时空气无法法从孔径上排排除，造成针针孔。此现象分为二二种(1)焊锡过过后一段时间间,(约半年年至一年)焊焊点颜色转暗暗.

(2)经制造出来来的成品焊点点即是灰暗的的.15-1.焊锡内杂质:必须每个月月定期检验焊焊锡内的金属属成成分.15-2.在焊锡合金中中,锡含量低低者焊点亦较较灰暗。15.焊点灰灰暗16.焊点表表面粗糙:焊点表面呈砂砂状突出表面面,而焊点整整体形状不改改变.16-1.金属杂质的结结晶:必须每每个月定期检检验焊锡内的的金属成分.16-2.锡渣:锡渣被被泵打入锡槽槽内经喷流涌涌出因锡内含含有锡渣而使使焊点表面有有砂状突出,应为锡槽焊焊锡液面过低低,锡槽内追追加焊锡并应应清理锡槽及及泵即可改善善.16-3.外来物质:如如毛边,绝缘缘材等藏在零零件脚,亦会会产生粗糙表表面.17.短路:过大的焊点造造成两焊点相相接.17-1.基板吃锡时间间不够,预热热不足調整锡锡炉即可.17-2.助焊剂不良:助焊剂比重重不当,劣化化等.17-3.基板进行方向向与锡波配合合不良,更改改吃锡方向.17-4.线路设计不良良:线路或接接点间太过接接近(应有0.6mm以上间间距);如为为排列式焊点点或IC,则则应考虑盗锡锡焊垫,或使使用文字白漆漆予以区隔,此时之白漆漆厚度需为2倍焊垫(金金道)厚度以以上.17-5.被污染的锡锡或积聚过过多的氧化化物被泵带带上造成短短路应清理理锡炉或更更进一步全全部更新锡锡槽内的焊焊锡.9、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。21:27:3821:27:3821:2712/28/20229:27:38PM11、以我独沈沈久，愧君君相见频。。。12月-2221:27:3821:27Dec-2228-Dec-2212、故人江江海别，，几度隔隔山川。。。21:27:3821:27:3821:27Wednesday,December28,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2221:27:3821:27:38December28,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。28十十二二月20229:27:38下下午21:27:3812月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月229:27下下午午12月月-2221:27December28,202216、行动出成果果，工作出财财富。。2022/12/2821:27:3821:27:3828December202217、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。9:27:38下下午9:27下下午午21:27:3812月月-229、没有失失败，只只有暂时时停止成成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很多事情情努力了未未必有结果果，但是不不努力却什什么改变也也没有。。。21:27:3821:27:3821:2712/28/20229:27:38PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2221:27:3821:27Dec-2228-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。21:27:3821:27:3821:27Wednesday,December28,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-