2-3 波峰焊工艺
（参考：[工艺] 第7章）
顾霭云
内容
1. 波峰焊原理 2. 波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 3. 波峰焊材料 4. 波峰焊工艺流程 5. 波峰焊操作步骤 6. 检验 7. 波峰焊工艺参数控制要点 8. 波峰焊常见焊接缺陷分析及预防对策 9. 无铅波峰焊特点及对策
• 波峰焊主要用于传统通孔插装印制 电路板电装工艺，以及表面组装与通孔 插装元器件的混装工艺，
• 除了与润湿、毛细管现象、扩散、溶解、表面张力之间互 相作用有直接影响外，还与PCB传送速度、传送角度、焊 锡波温度、粘度、焊锡波喷流的速度、B2处剩余锡的重力 加速度有关，同时这种参数都不是独立的、它们互相之间 都存在一定制约关系。
• 当传送角度、焊料波温度、粘度等条件都一定的情况下， 对某一特定的PCB，其PCB的传送速度与液态焊料流体速度 都有一个最佳的配合关系。因此，如何找到这个最佳的配 合关系，正是波峰焊工艺要掌握和控制的难点。
216~220℃左右。（用于高可靠产品） • Sn-0.5Ag-0.7Cu； Sn-1.0Ag-0.5Cu等低Ag的Sn-Ag-
Cu焊料，熔点为217~227℃，性能鉴于SAC305和 Sn-0.7Cu之间。
3.2 助焊剂和助焊剂的选择 a. 助焊剂的作用： • — 助焊剂中的松香树脂和活性剂在一定温度下产生活
5. 波峰焊操作步骤 5.1 焊接前准备 a. 插装前在待焊PCB（该PCB已经过涂敷贴片胶、SMC/SMD
贴片、胶固化）后附元器件插孔的焊接面涂阻焊剂或粘 贴耐高温粘带，以防波峰焊后插孔被焊料堵塞。如有较 大尺寸的槽和孔也应用耐高温粘带贴住，以防波峰焊时 焊锡流到PCB的上表面（如水溶性助焊剂只能采用阻焊剂， 涂敷后放置30min或在烘灯下烘15min再插装元器件，焊 接后可直接水清洗）。然后插装通孔元件。
c. 助焊剂的选择：按照清洗要求助焊剂分为免清洗、水清洗、 半水清洗和溶剂清洗四种类型，按照松香的活性分类可分为 R（非活性）、RMA（中等活性）、RA（全活性）三种类型， 要根据产品对清洁度和电性能的具体要求进行选择。
• 一般情况下军用及生命保障类如卫星、飞机仪表、潜艇 通信、保障生命的医疗装置、微弱信号测试仪器等电子产品 必须采用清洗型的助焊剂；其他如通信类、工业设备类、办 公设备类、计算机等类型的电子产品可采用免清洗或清洗型 的助焊剂；一般家用电器类电子产品均可采用免清洗型助焊 剂或采用RMA（中等活性）松香型助焊剂可不清洗。
3.5 锡渣减除剂 • 锡渣减除剂能使熔融的焊锡与锡渣分离，起到节省
焊料的作用。 3.6 阻焊剂或耐高温阻焊胶带 • 用于防止波峰焊时后附元件的插孔被焊料堵塞 。 • 以上材料除焊料外，其它焊接材料应避光保存，期
限为半年。
4. 波峰焊工艺流程 • 焊接前准备→开波峰焊机→设置焊接参数→首
件焊接并检验→连续焊接生产→送修板检验。
合格的焊点（IPC标准）
IPC标准（分三级）
7. 波峰焊工艺参数控制要点 7.1 焊剂涂覆量 • 要求在印制板底面有薄薄的一层焊剂，要均匀，不
能太厚，对于免清洗工艺特别要注意不能过量。焊剂涂 覆量要根据波峰焊机的焊剂涂覆系统，以及采用的焊剂 类型进行设置。焊剂涂覆方法主要有涂刷、发泡及定量 喷射两种方式。
按照贴装元器件的特点进行设计，元器件布局和排布方 向应遵循较小的元件在前和尽量避免互相遮挡的原则；
3 波峰焊材料
• 3.1 焊料 ⑴ 有铅焊料
• 一般采用Sn63/Pb37棒状共晶焊料，熔点183℃。 • 使用过程中Sn和Pb的含量分别保持在±1%以内；焊料
的主要杂质的最大含量控制在以下范围内： • Cu＜0.08%,Al＜0.005%,Fe＜0.02%,Bi＜0.1%,Zn＜
喷涂助焊剂、干燥、预热、波峰焊、冷却。 b 在波峰焊出口处接住PCB。 c 进行首件焊接质量检验。
5.5 根据首件焊接结果调整焊接参数
5.6 连续焊接生产 a 方法同首件焊接。 b 在波峰焊出口处接住PCB，检查后将PCB装入防静电周
转箱送修板后附工序（或直接送连线式清洗机进行清洗）。 c 连续焊接过程中每块印制板都应检查质量，有严重焊
（90~130） • c 传送带速度：根据不同的波峰焊机和待焊接PCB的情况
设定（0.8~1.92m/min） • d 焊锡温度：（必须是打上来的实际波峰温度为250±5℃
时的表头显示温度） • e 测波峰高度：调到超过PCB底面，在PCB厚度的2/3处
5.4 首件焊接并检验（待所有焊接参数达到设定后进行） a 把PCB轻轻地放在传送带（夹具）上，机器自动进行
在焊盘和引脚上，此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间焊
料的内聚力，使各焊盘之间的焊料分开，并由于表面张力的作用使
焊料以引脚为中心，收缩到最小状态，形成饱满、半月形焊点。
相反，如果焊盘和引脚可焊性差或
温度低，就会出现焊料与焊盘之间
的润湿力小于两焊盘之间焊料的内
聚力，造成桥接、漏焊或虚焊。
PCB与焊料波分离点位于B1和B2之间某个位置，分离后形成焊点。
性化反应，能去除焊接金属表面氧化膜，同时松香树脂 又能保护金属表面在高温下不再氧化； • —助焊剂能降低熔融焊料的表面张力，有利于焊料的 润湿和扩散。
b. 助焊剂的特性要求： — 熔点比焊料低，扩展率＞85%； — 黏度和比重比熔融焊料小，容易被置换，不产生毒气。 焊剂的比重可以用溶剂来稀释，一般控制在0.82～0.84； — 免清洗型助焊剂要求固体含量＜2.0wt%,不含卤化物， 焊后残留物少，不产生腐蚀作用，绝缘性能好,绝缘电阻 ＞1×1011Ω； — 水清洗、半水清洗和溶剂清洗型助焊剂要求焊后易清洗； — 常温下储存稳定。
行离开第二个焊料波后，自然降温冷却形成焊点，即完成焊接。
PCB运动方向
振动波 平滑波
焊点的形成过程
•
当PCB进入波峰面前端A处至尾端B处时， PCB焊盘与引脚全
部浸在焊料中，被焊料润湿，开始发生扩散反应,此时焊料是连成
一片（桥连）的。当PCB离开波峰尾端的瞬间，由于焊盘和引脚表
面与焊料之间金属间合金层的结合力（润湿力），使少量焊料沾附
适合波峰焊的表面 贴装元器件有矩形和圆 柱形片式元件、SOT以及 较小的SOP等器件。
• SMD波峰焊时造成阴影效应
• 1. 波峰焊原理 • 下面以双波峰机为例来说明波峰焊原理。 • 当完成点（或印刷）胶、贴装、胶固化、插装通孔元器件的印
制板从波峰焊机的人口端随传送带向前运行，通过助焊剂发泡 （或喷雾）槽时，使印制板的下表面和所有的元器件端头和引脚 表面均匀地涂敷一层薄薄的助焊剂；
洗反而会造成焊点吃锡量减少，使焊点干瘪，甚至缺锡、虚焊 。
波峰喷嘴示意图
②②
⑤⑤
③③
④④
⑦⑦
⑧⑧ ①①
①增压腔 ②喷嘴 ③液态焊料液面 ④平滑焊料波
⑥⑥
⑥⑥
⑤倾斜角可调的传送装置 ⑥焊料从远远低于液面处返回焊料槽 ⑦可调节的“侧板” ⑧旋转“侧板”不同的倾斜角度，控制焊料流速
通过以上分析可以得出结论： 波峰焊焊点形成是一个非常复杂的过程
• 双波峰焊理论温度曲线
双波峰焊实时温度曲线
• 2 波峰焊工艺对元器件和印制板的基本要求 • a 应选择三层端头结构的表面贴装元器件，元器件
体和焊端能经受两次以上260℃波峰焊的温度冲击，焊 接后元器件体不损坏或变形，片式元件端头无脱帽现象；
外部电极（镀铅锡） 中间电极（镍阻挡层）
内部电极（一般为钯银电极）
• ① 采用涂刷与发泡方式时，必须控制焊剂的比重。焊剂的比重 一般控制在0.8-0.84之间（液态松香焊剂原液的比重），焊接过程 中随着时间的延长，焊剂中的溶剂会逐渐挥发，使焊剂的比重增大， 其黏度随之增大，流动性也随之变差，影响焊剂润湿金属表面，妨 碍熔融的焊料在金属表面上的润湿，引起焊接缺陷，因此采用传统 涂刷及发泡方式时应定时测量焊剂的比重，如发现比重增大，应及 时用稀释剂调整到正常范围内，但稀释剂不能加入过多，比重偏低 会使焊剂的作用下降，对焊接质量也会造成不良影响。另外还要注 意不断补充焊剂槽中的焊剂量，不能低于最低极限位置。
接缺陷的印制板，应立即重复焊接一遍。如重复焊接后还存 在问题，应检查原因、对工艺参数作相应调整后才能继续焊 接。
6. 检验 检验方法：目视或用2-5倍放大镜观察
检测标准
• 企业标准 • 国内外行业标准 • IPC-A-610 C • IPC-A-610 D
通孔元件——优良焊点的条件
外观条件： • a 焊盘和引脚周围全部被焊料润湿 • b 焊料量适中，避免过多或少 • c 焊点表面表面应完整、连续平滑 • d 无针孔和空洞 • e 焊料在插装孔中100％填充 • f 元件引脚的轮廓清晰可辨别 • 内部条件 • 优良的焊点必须形成适当的IMC金属间化合物（结合层） • 没有开裂和裂纹
波峰焊工艺
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印刷贴片胶 贴装元器件 胶固化 插装元器件
波峰焊
• 波峰焊是利用熔融焊料循环流动的波峰与装有元器件的PCB焊 接面相接触，以一定速度相对运动时实现群焊的焊接工艺。
• 与手工焊接相比较，波峰焊具有生产效率高、焊接质量好、可 靠性高等优点。
• 适用于SMD的波峰焊设备有双波峰或电磁泵波峰焊机。
PCB 传感器
PCB 传输方向
传送带
预热器
传感器 计数器
焊料锅
助焊剂
控制器
双波峰焊示意图
• 随传送带运行印制板进入预热区（预热温度在 90～130℃），预热的作用：①助焊剂中的溶剂被 挥发掉，这样可以减少焊接时产生气体；②助焊剂 中松香和活性剂开始分解和活性化，可以去除印制 板焊盘、元器件端头和引脚表面的氧化膜以及其它 污染物，同时起到保护金属表面防止发生高温再氧 化的作用③使印制板和元器件充分预热，避免焊接 时急剧升温产生热应力损坏印制板和元器件。