详解PCB波峰焊高品质焊接全过程

波峰焊设备是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），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PCB板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与PCB板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。

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。我们这里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，影响主要为波峰设备焊接品质的主要有以下工作区的以下几个方面。

一、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、PCB板材材质厚度的不同和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。同时影响连输的也有 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。

其中为钛合金最为常用，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PCB过板宽度，坚持的原则是，PCB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。

二、助焊剂涂覆

1、助焊剂的涂覆方式

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就是：去除氧化物与降低被焊接材质表面张力。

2、助焊剂的种类

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PCB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。

3、助焊剂的选择

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。

三、预热区

目前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PCB工艺里波峰焊机最有效的热量传递方法。

1、预热区的主要作用

预热区的主要作用为提高助焊剂的活性，防止PCB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。

2、预热区升温要求

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个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。

四、焊接区

1、焊接区的基本原理

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。焊接中有一下几个重要的参数，第一温度，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。

2、波峰焊锡槽温度

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。

3、锡波高度

锡波高度指的是锡波上涌的高度。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，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，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。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。

五、冷却系统

冷去的目的是为了不同的合金在较短的时间内达到凝固的合金，避免PCB锡裂的产生 。注意冷却的斜率不超过10度每秒。冷却分为快速冷却和自然风冷，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，而且是必须的。