波峰焊焊接过程(波峰焊接)

Posted 2023-05-31

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波峰焊焊接过程(波峰焊接)

波峰焊是一种用于制造印刷电路板的批量焊接工艺。电路板被放在一个熔化的焊料盘上，其中一个泵产生的焊料上涌，看起来就像一个驻波。当电路板与这个波浪接触时，元件就被焊接到电路板上。波峰焊用于通孔印刷电路组件和表面贴装。在后一种情况下，在通过熔化的焊料波之前，元件通过放置设备被粘在印刷电路板（PCB）的表面上。

波峰焊主要用于通孔元件的焊接

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。

波峰焊接工艺

波峰焊机有很多类型；但是，这些机器的基本部件和原理是相同的。在这个过程中使用的基本设备是一个将印刷电路板移过不同区域的传送带，一个在焊接过程中使用的焊料盘，一个产生实际波浪的泵，助焊剂的喷雾器和预热垫。焊料通常是一种金属混合物。典型的含铅焊料由50%的锡、49.5%的铅和0.5%的锑组成。《有害物质限制指令》（RoHS）导致现代制造业正在从 “传统 “含铅焊料过渡到无铅替代品。锡-银-铜和锡-铜-镍合金都是常用的，其中一种常见的合金（SN100C）是99.25%的锡、0.7%的铜、0.05%的镍和<0.01%的锗。

助焊剂

波峰焊过程中的助焊剂有一个主要和次要的目标。主要目的是清洁要焊接的部件，主要是任何可能已经形成的氧化层。有两种类型的助焊剂，腐蚀性和非腐蚀性。非腐蚀性助焊剂需要预先清洗，在需要低酸度时使用。腐蚀性助焊剂是快速的，几乎不需要预先清洗，但有较高的酸度。

预热

预热有助于加速焊接过程并防止热冲击。

清洁

有些类型的助焊剂，称为 “免清洗 “助焊剂，不需要清洗；它们的残留物在焊接过程后是无害的。通常，免清洗助焊剂对工艺条件特别敏感，这可能使它们在某些应用中不受欢迎。然而，其他类型的助焊剂需要一个清洗阶段，在这个阶段，PCB用溶剂和/或去离子水清洗以去除助焊剂残留。

完成度和质量

质量取决于加热时的适当温度和适当处理的表面。

焊锡类型

锡、铅和其他金属的不同组合被用来制造焊料。使用的组合取决于所需的特性。最受欢迎的组合是用于无铅工艺的SAC（锡（Sn）/银（Ag）/铜（Cu））合金和Sn63Pb37（Sn63A），这是一种由63%锡和37%铅组成的共晶合金。后者的组合强度高，熔化范围小，熔化和凝固速度快（也就是说，在固体和熔化状态之间没有像老式的60%锡/40%铅合金那样的 “塑性 “范围）。更高的锡成分使焊料具有更高的抗腐蚀能力，但会提高熔点。另一种常见的成分是11%的锡，37%的铅，42%的铋，和10%的镉。这种组合具有较低的熔点，对于焊接对热敏感的部件很有用。环境和性能要求也是选择合金的因素。常见的限制包括在需要符合RoHS标准时对铅（Pb）的限制，以及在关注长期可靠性时对纯锡（Sn）的限制。

冷却率的影响

让PCB以合理的速度冷却是很重要的。如果它们冷却得太快，那么PCB可能会变得扭曲，焊料也会受到影响。另一方面，如果允许PCB冷却得太慢，那么PCB会变得很脆，一些元件可能会被热损坏。PCB应以细水喷淋或空气冷却的方式进行冷却，以减少对电路板的损坏程度。

热剖析

热分析是测量电路板上的几个点，以确定它在焊接过程中的热偏移。在电子制造业中，SPC（统计过程控制）有助于确定过程是否在控制之中，根据焊接技术和元件要求定义的回流参数进行测量。像Solderstar WaveShuttle和Optiminer这样的产品已经被开发出来，它们通过过程，可以测量温度曲线，以及接触时间、波纹平行度和波纹高度。这些夹具与分析软件相结合，使生产工程师能够建立并控制波峰焊接过程。

焊波高度

焊波的高度是设置波峰焊工艺时需要评估的一个关键参数。焊波和被焊接的组件之间的接触时间通常设置为2到4秒。这个接触时间由机器上的两个参数控制，即传送带速度和波浪高度，这两个参数中的任何一个改变都会导致接触时间的改变。波浪高度通常通过增加或减少机器上的泵速来控制。如果需要更详细的记录，可以用数字方式记录接触时间、高度和速度的夹具来评估和检查变化。此外，一些波峰焊机可以让操作者选择平滑的层状波或稍高压力的 “舞动 “波。