流动焊接设备(波峰焊)及工艺比较

自动浸焊的优点：结构简单，由温度、时间与浸入深度三个因素控制焊料，由焊盘大小、引脚粗细、可焊面积形成焊点。如果PCB设计、焊盘引脚可焊性、工艺参数控制几方面因素配合得当，焊接质量是能保证的，八十年代中期得到广泛的应用。

缺点是焊料槽表面与空气作用易形成氧化渣，不及时刮除去会严重影响焊点质量。因此，每浸焊一片PCB板的间隔中，必须刮去表面氧化渣，浪费量大。另外还存在PCB板热冲击大易变形翘曲等缺点。

自动浸焊机的作业程序一般为：传送进入机器、涂敷助焊剂、预热、浸焊、冷却、切脚、二次浸焊。采用浸焊的产品大多为长引脚插装元器件，第一次浸焊后初步焊接，经切脚机(也称平头机)的高速刀片切割去多余引脚，再经第二次浸焊完成自动作业。

6．3单波峰焊机

单波峰焊机的工作原理如图6-2所示，图中焊料泵不断地驱动熔融状的焊料向上喷流，在狭小的出口形成一个高出焊料槽液面30-50mm的波峰，待焊印制板进入波峰时，涌动的液态焊料与元器件引脚焊盘进行快速渗透与湿润作用，过了波峰后，即冷却形成焊点。焊料槽表面上有一层防氧化油将高温焊料与空气进行隔离。

与浸焊机相比，单波峰焊机具有优点如下：

1．只有波峰处的焊料暴露在空气中，大大减少了氧化的机会，可以避免氧化渣带来的焊料浪费。

2．与高温焊料接触时间短，可以减少PCB板的翘曲、变形。

3．由于焊料泵的作用，不断把整槽焊料进行循环流动，焊料成分均匀一致。避免了浸焊料槽内焊料处于静止状态，导致焊料由于比重不同产生偏析，底下层富铅而上层富锡的分层现象。

4．波峰焊料流动比浸焊充分的多，有利于提高焊点质量。

在波峰焊机中，助焊剂的涂布大多采用泡沫涂敷法，比刷涂法更均匀，如图6-3所示。助焊剂槽中压缩空气通过微孔陶瓷棒的细孔形成气泡，在上口处形成细密泡沫，待焊印制板经过时即均匀地涂敷上了助焊剂。泡沫式助焊剂涂敷法与空气接触面积大，其溶剂容易挥发，必须自动地测其比重及时添加稀释剂，保持其合适的比重范围。

单波峰焊机的主要功能结构如图6-4(俯视图)所示。PCB由双轨传送链自左至右，先进行助焊剂涂敷，再经过预热区，以干燥助焊剂缩小温差，经波峰焊后进入冷却区完成焊接作业。

为适应相当部分产品，供应商又推出将浸焊机与单波峰焊结合在一起的自动焊接机，如图6-5所示。待焊PCB在左端放上传送链后，从左往右，先进行助焊剂涂敷，再经过预热区后进行浸焊，冷却后由高速旋转切脚刀切脚，完成一次焊接。然后转入设备另一侧进行第二次焊接，自右至左依次涂敷焊剂、预热、单波峰焊机、冷却。这种设备生产效率高，在全插装的产品中，特别是生产批量大的家用视听产品(如彩电)的生产中得到相当广泛的应用。

6．4双波峰焊机

由于早期的SMT产品，采用的元器件既有传统的插装元器件，也有新型的片式元器件，形成贴插混装的高密度装配。两种元器件主体分别在印制板的两面，但焊点都在同一面上。由于片式元器件外形与端电极都小，具有表面张力的焊料难以渗透与湿润到焊盘与端电极上，片式元器件焊端与焊盘问的助焊剂气体无处逃逸(不像插装元器件气体可以从插装孔排出)，因而普通单波峰焊已不能胜任贴插混装PCB的焊接，会产生大量漏焊与桥连。为满足新的要求，双波峰焊机应运而生。

双波峰焊接的基本工作原理如图6-6所示，有前后两个波峰，前一个波峰较窄，峰端有3-5排交错排列的小峰头。在这样多头的、上下左右不断快速流动的湍流波作用下，气体都被排除掉，表面张力作用也被削弱，从而所有待焊表面都获得良好的湿润。后一波峰为双方向的宽平波，焊料流动平坦而缓慢，可以去除多余焊料，消除桥连等不良现象。

为了改善焊接功能以满足日益进展的高密度贴插混装的PCB的趋势，各制造厂商充分利用新思路、新材料与新学科综合技术，开发了多种波峰形状的设备，但双波峰焊原理基本不变。有的在双波峰焊的后面，再加用热风刀以强劲的灼热气流来清除桥连。

随着助焊剂的环保免清洗化要求，对助焊剂的涂布方式又由泡沫式改进为喷雾式，如图6-7所示。助焊剂由循环泵与压缩空气从喷口喷出呈细雾状，涂敷量少又均匀，而且设计成有PCB经过时传感器感知而喷雾，无PCB时停止喷雾，这样大大减少了助焊剂的消耗量。

6．5电磁棒喷射波焊接

用于贴插混装SMT印制板焊接中，还有一种电磁泵喷射空心波焊接机也得到较多的应用。其原理如图6-8所示。其所用的特制电磁泵按左手定则确定的方向流动。调节磁场与电流值，可方便地调节泵的压差和流量，从而调整焊接效果。这种泵控制灵活，当完成一块PCB焊接后，自动停止喷射直到下一块PCB到来时，减少了与空气接触的氧化作用。

6．6关键工艺要点

6．6．1各种流动焊接的比较

随着世界各国对流动焊接的高度重视与研究，焊料波峰动力学综合了流动力学、金属表面理论、冶金学和热工学等基础理论与方法，逐渐成为一门独立的边缘学科。

表6-1列出浸焊、单波峰焊、双波峰焊及电磁泵喷射波焊几种方法的特点比较。

近年来的研究成果不仅让业界能获得平滑光亮、焊点丰满、无桥接无漏焊的高质量焊点，大大减少了手工修补的工作量。但同时也揭示了一些局限性与约束条件。随着焊点密度增加、贴装元器件小型化、插装元器件比例的减少，国外供应商又开发出新型的选择性逐点波峰焊机，从根本上消除桥连。随着组装高密度高精度及无铅焊料的应用，新型焊接机的关键焊接槽部位也将实行充氮气保护，以进一步提高焊接质量。

6．6．2关键工艺要素

由于各种流动焊接方法的基本焊接机理相同，且作业流程也相同，因此关键工艺也可归纳为以下几点：

1．助焊剂涂敷：主要为成分选用合适，比重控制正确，涂敷方法时与涂敷量恰到好处。需要清洗的产品焊接时，必须考虑到清洗剂与助焊剂的匹配，否则将影响清洗效果，洗后出现白斑与助焊剂变质有关。

2．预热：预热的温度与时间必须控制得当，以减小温差避免热冲击，预热温度在90-120℃之间。

3．焊接：主要有焊料的温度与时间、波峰的形状与强度。焊料中各种金属成分也是影响焊接质量的关键，要进行成分的定期测定与及时的调整。Sn／Pb焊料的温度一般为245℃左右，焊接时间3秒左右。

4．冷却：冷却方式大部为风冷，正确的冷却温度与时间，有利于提高焊点的可靠性。