波峰焊喷嘴(聊聊DIP重要工艺——波峰焊)

Posted 2023-05-31

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波峰焊喷嘴(聊聊DIP重要工艺——波峰焊)

技术人员调试波峰焊机

作为双列直插封装工艺（DIP）的重要环节，波峰焊是指先将元件放置在PCB上并将其引线插入在PCB上提前钻出或冲出的孔（“通孔”）中；然后借助泵的作用，将熔融的液态焊料在焊料槽液面形成特定形状的焊料波；最后插装了元器件的PCB通过传送链以特定的角度和浸入深度穿过此焊料波峰而实现焊点焊接的过程。

关于DIP，读者可参考本公众号文章《全面解析DIP双列直插封装工艺》进行了解，本文将主要对波峰焊进行相关介绍。

波峰焊的诞生

在PCB诞生之前，任何电子设备都包含许多电线，它们不仅会纠缠在一起，占用大量空间，而且短路的情况也较为常见。第一个提出PCB概念的是德国发明家阿尔伯特-汉森，他提出了一个多层平面的想法，包括绝缘层和箔导体，为PCB制造和发展奠定了理论基础。他还提出了今天用于通孔元件安装方法的雏形思路。

在第二次世界大战期间，随着各国寻求提高通信和准确性或精确度，电气和电子设备有了快速发展。现代PCB的发明者保罗·艾斯勒（Paul Eisler）于1936年开发了一种将铜箔连接到玻璃绝缘基底的工艺，通过布线连接元件的电路板出现。

1947年，晶体管由William Shockley，John Bardeen和Walter Brattain在新泽西州Murray Hill的贝尔实验室发明，这导致电子元件尺寸的减小。

由于电子元件此时仍然是通孔，因此最简单的方法是立即向整个电路板供应焊料，而不是使用烙铁单独焊接它们。1956年英国Fry’s Metal公司发明了印制路板波峰焊法，这使PCB由人工烙铁逐点焊接进入到机器自动化大面积高效率焊接的新阶段，使PCB的焊接工艺真正进入了自动化的时代。它在减少焊点瑕疵、提高电子产品的可靠性、降低生产成本、改善工人的劳动强度、提高生产效率等方面作出了巨大的贡献。

波峰焊的工作原理

波峰焊机主要是由运输带，助焊剂添加区，预热区，锡炉组成。

运输带主要用途是将电路底板送入波峰焊机，沿途经助焊剂添加区，预热区，锡炉等。助焊剂添加区主要是由红外线感应器及喷嘴组成。红外线感应器作用是监控电路底板进入，如果有感应器便会量出电路底板的宽度。助焊剂的作用是在电路底板的焊接面上形成保护膜。

预热区提供足够的温度，以便形成良好的焊点。有红外线发热可以使电路底板受热均匀。在双波峰系统中，波的湍流部分能够防止漏焊，它保证穿过电路板的焊料分布适当。焊料以电路板行进的相同方向、较高速透入窄小间隙。但单是湍流波本身并不适合焊接元件，它给焊点上留下不平整和过剩的焊料，因此需要第二个波。

第二个波通常为层流波或平滑波，能够消除了由湍流波产生的毛刺和焊桥。层流波实际上与传统的通孔插装组件使用的波一样，因此，当传统组件在一台机器上焊接时，就可以把湍流波关掉，用层流波对传统组件进行焊接。

主要工艺流程

一、单机式波峰焊工艺流程

图1

图2

二、联机式波峰焊工艺流程

波峰焊工艺优点

波峰焊工艺优点主要包含于以下几点：

1、省工省料，提高了生产效率，降低了生产成本；

2、电路板接触高温焊锡时间短，可以减轻电路板的翘曲变形；

3、消除了人为因素对产品质量的干扰和影响，提高了焊点质量

和可靠性；

PCB板流入波峰焊

4、波峰焊机的焊料活动充分，有利于提升焊点质量；

5、由于采用了良好的排气系统，改善了操作环境，有助于操作者的身心健康；

6、熔焊锡的外表浮层抗氧化计隔离空气，可以削减氧化渣带来的焊锡浪费；

7、一致性好，确保了产品安装质量的一致性和工艺的规范化、标准化；

8、可以完成手工操作无法完成的工作。

未来发展

由于通孔元件已基本被表面贴装元件所取代，在许多大规模电子应用中，波峰焊已被回流焊方法所取代。然而，在不适合使用表面贴装技术（SMT）的地方（如大型功率器件和高引脚数的连接器），或在简单的通孔技术占主导地位的地方（某些主要电器），仍然存在大量的波峰焊。

同时，尽管其他焊接方法（例如选择性焊接）的应用正在稳步增加，但波峰焊仍具有优势，这使其仍然能够成为PCB组装的可行选择。

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