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摘要：波峰焊接是一种比较传统的焊接技术，但是在电子制造行业仍然有着广泛的应用。随着时代的进步，大多数电子器件都朝着微型化、轻便化发展，给传统的波峰焊技术带来了挑战，为了适应电子行业的发展，波峰焊接工艺技术必须与时俱进。文章通过对波峰焊的技术要点和工艺流程进行阐述，指出了目前波峰焊接工艺技术中的不足之处，进而从问题根源出发探究了几种完善措施，希望对波峰焊接技术质量的提高起到一些帮助。
关键词：波峰焊接；技术要点；工艺流程；措施
波峰焊接技术是表面贴装中使用比较广泛的一种焊接技术，通过让插件板的焊接面直接接触高温液态锡的方式达到焊接元件的目的，在整个操作过程中，高温液态锡始终保持一定程度的倾斜，并利用特殊的装置使液态锡在冷却过程中形成一道道类似波浪的形状，因此称为“波峰焊接”。目前该项技术主要应用于电视机、空调、音响设备等家用电器的内部焊接，因此做到波峰焊接工艺技术的高质量具有重要意义。
一、波峰焊工艺技术的具体流程
1、进行治具安装
治具安装是在焊接的插件板和元器件安装过程中起固定作用的治具，治具具有两个重要的作用，其一是可以起到防止插件板因高温导致板身的变形；其二是可以确保高温液态锡的准确焊接，避免线路板上的焊接点出现冒锡现象，从而能够最大程度上保证元件焊接的稳定性。
2、填涂助焊剂
治具安装完成后，线路板会由传送带输送到波峰焊接机里面，这时会由专门的装置进行助焊剂的填涂工作。助焊剂的均匀填涂和全面覆盖是保证整个焊接质量的关键因素，通常采用波峰、发泡或喷射的方法进行助焊剂的填涂。助焊剂的主要作用是除去插件板焊接面与元器件焊接点之间的氧化膜，保证焊接过程中不会因氧化物而导致焊接点的导电性能不良。此外，需要格外注意的是，助焊剂的填涂过程一定要细致均匀，最大程度上减少助焊剂在焊接面的堆积，不然很有可能造成元器件之间的短路或者开路。
3、进行器具预热
器具预热的目的是因为助焊剂中的部分成分会在高温条件下挥发，从而可以避免在后期焊接时出现气泡和焊接面的炸裂现象。另外，通过事先预热，可以将焊接的元器件保持在较高的温度，从而减少了焊接过程中的在规定时间内达到焊接温度的时间。
波峰焊中较常用到的器具预热法有空气对流加热、外部红外装置加热、热辐射加热。一般情况下，预热温度需要达到130℃~150℃，整个预热过程大约需要两到三分钟，在预热过程中要时刻监控温度的变化情况，做好均匀受热，从而避免出现虚焊、桥接等问题，防止焊接过程中出现的线路弯曲、变形等现象。
4、波峰焊接系统
焊接系统一般采用双波峰。在波峰焊接时，线路板先接触第一个波峰，然后接触第二个波峰。第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的“湍流”波峰，流速快，对组件有较高的垂直压力，使焊料对尺寸小和贴装密度高的表面组装元器件的焊端有较好的渗透性；通过湍流的熔融焊料在所有方向擦洗组件表面，从而提高了焊料的润湿性，并克服了由于元器件的复杂形状和取向带来的问题。
5、焊接后的冷却处理
焊接完成后要进行适当时间的焊锡冷却，一方面能够保持焊锡的形态和线路的稳定，另一方面也能够加强焊接部位的焊接强度，产品冷却完成后对于程序的写入调试以及线路的修改都能起到良好作用。
二、波峰焊接工艺的设计要点
1、准确规划，设计好线路板
在进行线路板的挑选和设计过程中，尽量保持线路板的参数与所需要焊接的元件参数相对应，外形方面以矩形为宜。线路板的上方要预留1cm左右的夹持区域，两侧要预留5mm左右的工装区域。元件安插时要注意规划好距离，防止元件距离过近导致焊锡彼此接触，影响线路的通畅。
2、均匀焊接，消除焊接缺陷
在进行波峰焊接时，经常会由于各种原因出现焊接缺陷，在众多原因当中，连焊和焊点挂锡是最为常见的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其原因都是由于受到高温液态锡的影响，此外也与焊接的速度、焊接材料成分、插件板的倾斜程度有关。
为了解决上述问题，首先要做好插件板元件的合理布局，防止间距过小产生连焊问题，连线过程中要尽量保证线条与插件板的四边平行；其次，对于元器件之间的连线，尽量采用漆包线或者锡线连接，避免使用液态锡进行连接，从而在有限的焊接板上留出更多的空间。
3、缩短存储周期，做好元件保存工作
在焊接过程中，通过做好除氧化物和去油脂等清洁工作，能够在很大程度上保证焊接的整体质量。在后期的焊接成品保存过程中，要注意将焊接成品放于干燥、清洁、低温的环境中，注意记录保存日期。对于一些存放期较短的焊接品，要及时做好氧化物的清除工作，氧化或锈蚀严重的需要重新焊接。
三、提高波峰焊接工艺技术质量的方法
1、焊接前对线路板质量及元件的控制
（1）焊盘尺寸设计要合适
在焊接前要挑选大小合理的焊盘。焊盘过大，就会导致焊接面积延伸，各焊接点之间距离过大，焊点不饱满；焊盘过小，元器件的焊接点距离过近，容易出现连焊、短路等现象。通常情况下，插件板焊接孔径比引线宽0.05mm~0.20mm都是在正常允许范围之内。
在设计贴片元件焊盘时，应考虑以下几点：为了尽量去除“阴影效应”，SMD的焊端或引脚应正对着锡流的方向，以利于与锡流的接触，减少虚焊和漏焊。较小的元件不应排在较大元件后，以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触，造成漏焊；当采用波峰焊接SOIC等多脚元件时，应于锡流方向最后两个（每边各1）焊脚处设置窃锡焊盘，防止连焊。
（2）控制好插件板的平整程度
由于波峰焊接技术对质量要求严格，因此对于插件板的平整度的要求也很高，通常情况下，插件板的弯曲度要小于0.5mm，如果大于该数值，要利用相关的设备进行平整度调整，对于弯曲较严重的，要及时进行更换。另外，对于焊接过程中的插件板倾斜程度也有相关的行业要求，倾斜角度过大或过小就会导致高温液态锡流动，不利于进行定点焊接。
2、生产工艺材料的质量控制
整个波峰焊过程中用到的工艺材料有助焊剂和焊料，下面就这两方面分布阐述：
（1）做好助焊剂的质量控制
助焊剂从形态上分为固态、液态和气体形式。在进行助焊剂的选用和质量考量上，要做到严格挑选：首先闻气味，初步判断该产品是用何种溶剂（甲醇味小、乙醇香味、异丙醇味呛），其次是确定样品，可以要求厂家提供产品的相关数据报告，通过对比发现其中的差异，另外，价格方面也是衡量助焊剂质量的 一个因素。
（2）做好焊料的质量控制
锡铅焊料在高温下（250℃）不断氧化，使锡锅中锡－铅焊料含锡量不断下降，偏离共晶点，导致流动性差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题：①添加氧化还原剂，使已氧化的SnO还原为Sn，减小锡渣的产生；②不断除去浮渣；③每次焊接前添加一定量的锡；④采用含抗氧化磷的焊料。目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料，可将浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少，工艺控制最佳。
3、焊接过程中的工艺参数控制
（1）对预热温度的控制。上文已经做了详细叙述，在此不再赘述。
（2）对焊接轨道倾角的控制。当焊接轨道倾角过小时，容易出现相邻焊接点发生桥接现象，造成线路的短路；当焊接轨道倾角过大时，由于各焊接点直接距离过大，容易出现虚焊。数据表明，轨道倾角在5°~8°之间为宜。
（3）对波峰高度的控制。波峰的高度会随着焊接的温度和焊接时间进行变化，工作人员要在焊接过程中注意进行人为把控、适当修正。理想的波峰高度以压锡深度为PCB厚度的1/2~1/3为准。
参考文献：
[1]吴懿平，鲜飞.电子组装技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2006.
[2]史建卫.电子组装中焊接设备的选择[J].电子工艺技术，2009，30（1）：56-59
论文作者:吴广军
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：波峰论文; 焊料论文; 元件论文; 过程中论文; 插件论文; 液态论文; 助焊剂论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;