波峰炉工艺流程和波峰炉使用过程中常见问题的对策

波峰焊的原理：

波峰面的表面均被一层氧化皮覆盖，它在沿焊料波的整个长度方向上几乎都保持静态，在波峰焊接过程中，PCB接触到锡波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的锡波无皲褶地被推向前进，这说明整个氧化皮与PCB以同样的速度移动波峰焊机焊点成型：当PCB进入波峰面前端时，基板与引脚被加热，并在未离开波峰面之前，整个PCB浸在焊料中，即被焊料所桥联，但在离开波峰尾端的瞬间，少量的焊料由于润湿力的作用，粘附在焊盘上，并由于表面张力的原因，会出现以引线为中心收缩至最小状态，此时焊料与焊盘之间的润湿力大于两焊盘之间的焊料的内聚力。因此会形成饱满，圆整的焊点，离开波峰尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到锡锅中。，

配套工具：

  静电物料盒、镊子、静电手腕带、标签纸、波峰焊锡机。

一．工艺方面：

工艺方面主要从助焊剂在波峰焊中的使用方式，以及波峰焊的锡波形态这两个方面作探讨;

1. 在波峰焊中助焊剂的使用工艺一般来讲有以下几种：发泡、喷雾、喷射等；

A. 如果使用“发泡“工艺，应该注意的是助焊剂中稀释剂的添加的问题，因为助焊剂在使用过程中容易挥发，易造成助焊剂浓度的升高，如果不能及时添加适量的稀释剂，将会影响焊接效果及PCB板面的光洁程度；

B. 如果使用“喷雾“工艺，则不需添加或添加少量的稀释剂，因为密封的喷雾罐能有效的防止助焊剂的挥发，只需根据需要调整喷雾量即可，并要选择固含较低的最好不含松香树脂成份的，适合喷雾用的助焊剂；

C. 因为“喷射“时容易造成助焊剂的涂布不均匀，且易造成原材料的浪费等原因，目前使用喷射工艺的已不多。

2. 锡波形态主要分为单波峰和双波峰两种；

A. 单波峰：指锡液喷起时只形成一个波峰，一般在过一次锡或只有插装件的PCB时所用；

B. 双波峰：如果PCB上既有插装件又有贴片元器件，这时多用双波峰，因为两个波峰对焊点的作用较大，第一个波峰较高，它的作用是焊接；第二个波峰相对较平，它主要是对焊点进行整形；

二．相关参数

波峰焊在使用过程中的常见参数主要有以下几个：

1.预热：

A.“预热温度“一般设定在90-110度，这里所讲“温度”是指预热后PCB板焊接面的实际受热温度，而不是“表显”温度；如果预热温度达不到要求，则易出现焊后残留多、易产生锡珠、拉锡尖等现象；

B、影响预热温度的有以下几个因素，即：PCB板的厚度、走板速度、预热区长度等；
   B1、PCB的厚度，关系到PCB受热时吸热及热传导的这样一系列的问题，如果PCB较薄时，则容易受热并使PCB“零件面”较快升温，如果有不耐热冲击的部件，则应适当调低预热温度；如果PCB较厚，“焊接面”吸热后，并不会迅速传导给“零件面”，此类板能经过较高预热温度；

B2、走板速度：一般情况下，建议把走板速度定在1.1-1.2米/分钟这样一个速度，但这不是绝对值；如果要改变走板速度，通常都应以改变预热温度作配合；比如：要将走板速度加快，那么为了保证PCB焊接面的预热温度能够达到预定值，就应当把预热温度适当提高；
   B3、预热区长度：预热区的长度影响预热温度，在调试不同的波峰焊机时，应考虑到这一点对预热的影响；预热区较长时，温度可调的较接近想要得到的板面实际温度；如果预热区较短，则应相应的提高其预定温度。
2、锡炉温度：

以使用63/37的锡条为例，一般来讲此时的锡液温度应调在245至255度为合适，尽量不要在超过260度，因为新的锡液在260度以上的温度时将会加快其氧化物的产生量，有图如下表示锡液温度与锡渣产生量的关系：

基于以上参数所定的波峰炉工作曲线图如下： 

3、链条（或称输送带）的倾角：
  A、这一倾角指的是链条（或PCB板面）与锡液平面的角度； 
  B、当PCB板走过锡液平面时，应保证PCB零件面与锡液平面只有一个切点；而不能有一个较大的接触面；
  C、当没有倾角或倾角过小时，易造成焊点拉尖、沾锡太多、连焊多等现象的出现；当倾角过大时，很明显易造成焊点的吃锡不良甚至不能上锡等现象。
4、风刀：
    在波峰炉使用中，“风刀”的主要作用是吹去PCB板面多余的助焊剂，并使助焊剂在PCB零件面均匀涂布；一般情况下，风刀的倾角应在100左右；如果“风刀”角度调整的不合理，会造成PCB表面焊剂过多，或涂布不均匀，不但在过预热区时易滴在发热管上，影响发热管的寿命，而且会影响焊完后PCB表面光洁度，甚至可能会造成部分元件的上锡不良等状况的出现。
注：  风刀角度可请设备供应商在调试机器进行定位，在使用过程中的维修、保养时不要随意改动。

 5、锡液中的杂质含量：
    在普通锡铅焊料中，以锡、铅为主元素；其他少量的如：锑（Sb）、铋（Bi）、铟（In）等元素为添加元素以外，其他元素如：铜（Cu）、铝（Al）、砷（As）等都可视为杂质元素；在所有杂质元素中，以“铜”对焊料性能的危害最大，在焊料使用过程中，往往会因为过二次锡（剪脚后过锡），而造成锡液中铜杂质或其它微量元素的含量增高，虽然这部分金属元素的含量不大，但是在合金中的影响却是不可忽视的，它会严重地影响到合金的特性，主要表现在合金中出现不熔物或半熔物、以及熔点不断升高，并导至虚焊、假焊的产生；另外杂质含量的升高会影响焊后合金晶格的形成，造成金属晶格的枝状结构，表现出来的症状有焊点表面发灰无金属光泽、焊点粗糙等。

所以，在波峰炉的使用过程中，应重点注意对波峰炉中铜等杂质含量的控制；一般情况下，当锡液中铜杂质的含量超过0.3% 时,建议作清炉处理。
    但是，这些参数需要专业的检验机构或焊料生产厂商才能检测，所以，焊料使用厂商应与焊料供应商沟通，定期进行锡液中杂质含量的检测，如半年一次或三个月一次，这需要根据具体的生产量来定。

三、波峰炉使用过程中常见问题的对策
     波峰炉在使用过程中，往往会出现各种各样的问题，如焊点不饱满、短路、PCB板面残留脏、PCB板面有锡渣残留、虚焊、假焊、焊后漏电等各种问题；这些问题的出现严重地影响了产品质量与焊接效果；为了解决这些问题，应该从以下几个方面着手：
  第一，检查锡液的工作温度。因为锡炉的仪表显示温度总会与实际工作温度有一定的误差，所以在解决此类问题时，应该掌握锡液的实际温度，而不应过分依赖“表显温度”；一般状况下，使用63/37比例的锡铅焊料时，建议波峰炉的工作温度在245-255度之间即可，但这不是绝对不变的一个数值，遇到特殊状况时还是要区别对待；
  第二，检查PCB板在浸锡前的预热温度。通常状况下，我们建议预热温度应在90-110度之间，如果PCB上有高精密的不能受热冲击的元件，可对相关参数作适当调整；这里要求的也是PCB焊接面的实际受热温度，而不是“表显温度”；
  第三、检查助焊剂的涂布是否有问题。无论其涂布方式是怎样的，关键要求PCB在经过助焊剂的涂布区域后，整个板面的助焊剂要均匀，如果出现部分零件管脚有未浸润助焊剂的状况，则应对助焊剂的涂布量、风刀角度等方面进行调整了。  
  第四，检查助焊剂活性是否适当。如果助焊剂活性过强，就可能会对焊接完后的PCB造成腐蚀;如果助焊剂的活性不够，PCB板面的焊点则会有吃锡不满等状况；如果锡脚间连锡太多或出现短路,则表明助焊剂的载体方面有问题,即润湿性不够,不能使锡液有较好的流动;出现以上问题时，应该与助焊剂供货厂商寻求解决方案，对助焊剂的活性及润湿性方面作适当调整；
  第五，检查锡炉输送链条的工作状态。这其中包括链条的角度与速度两个问题，通常建议把链条角度定在5-6度之间，送板速度定在每分钟1.1-1.2米之间；就链条角度而言，用经验值来判断时，把PCB上板面比锡波最高处高出1/3左右，使PCB过锡时能够推动锡液向前走，这样可以保证焊点的可靠性；在不提高预热温度及锡液工作温度的状况下，如果提高PCB的输送速度，会影响焊点的焊接效果；
    就以上所有指标参数而言，绝不是一成不变的数据，他们之间是相辅相承、互相影响与制约的关系；比如要提高生产量，就要提高链条的输送速度，速度提高以后，相应的预热温度一定要提高，否则就会使PCB板过锡时因温差过大而产生各种问题，严重时会造成锡液的飞溅拉尖等；另外，我们还要提高锡液的工作温度，因为输送速度快了，PCB板面与锡液的接触时间就短了，同时锡液的“热补偿”也达不到平衡状态，严重时会影响焊接效果，所以提高锡液的温度是必要的。

  第六、检验锡液中的杂质含量是否超标。

第七，为了保证焊接质量，选择适当的助焊剂也是很关键的问题。
    首先确定PCB是否是“预涂覆板”（单面或双面的PCB板面预涂覆了助焊剂以防止其氧化的我们称之为“预涂覆板”），此类PCB板在使用一般的免清洗低固含量的助焊剂焊接时，PCB板表面就有可能会出现“泛白”现象：轻微时PCB板面会有水渍纹一样的斑痕，严重时PCB板面会出现白色结晶残留；这种状况的出现严重地影响了PCB的安全性能与整洁程度。如果您所用的PCB是预覆涂板，则建议您选用松香树脂型助焊剂，如果要求板面清洁，可在焊接后进行清洗；或选择与所焊PCB上的预涂助焊剂中松香相匹配的免清洗助焊剂。
    如果是经热风整平的双层板或多层板，因其板面较清洁，可选用活性适当的免清洗助焊剂，避免选择活性较强的免洗助焊剂或树脂型助焊剂；如果有强活性的助焊剂进入PCB板的“贯穿孔”，其残留物将很有可能会对产品本身造成致命的伤害。
  第八、如果PCB板面上总是有少部分零件脚吃锡不良。这时可检查PCB板的过锡方向及锡面高度，并辅助调整输送PCB的速度来调节；如果仍解决不了此问题，可以检查是否因为部分零件脚已经氧化所致。
  第九、在保证上述使用条件都在合理范围内，如果仍出现PCB不间断有虚焊、假焊或其他的焊接不良状况。可检查PCB否有氧化现象，板孔与管脚是否成比例等，以及PCB板的设计、制造、保存是否合理、得当等。
 
SMA类型               元器件              预热温度
单面板组件            通孔器件与混裝        90~100
双面板组件            通孔器件              100~110
双面板组件            混裝                  100~110
多层板                通孔器件              115~125
多层板                混裝                  115~125

准备工作：

 a． 检查波峰焊机配用的通风设备是否良好；

 b． 检查波峰焊机定时开关是否良好；

c． 检查锡槽温度指示器是否正常。 

方法：进行温度指示器上下调节，然后用温度计测量锡槽液面下10—15 mm处的温度，判断温度是否随其变化：
 d． 检查预热器系统是否正常。
方法：打开预热器开关，检查其是否升温且温度是否正常；
 e．检查切脚刀的工作情况。
方法：根据印制板的厚度与所留元件引线的长度调整刀片的高低，然后将刀片架拧紧且平稳，开机目测刀片的旋转情况，最后检查保险装置有无失灵；
 f． 检查助焊剂容器压缩空气的供给是否正常；
方法：倒入助焊剂，调好进气阀，开机后助焊剂发泡，使用试样印制板将泡沫调到板厚的1／2处，再镇紧眼压阀，待正式操作时不再动此阀，只开进气开关即可；  
 g. 待以上程序全部正常后，方可将所需的各种工艺参数预置到设备的有关位置上。

操作规则
a．波峰焊机要选派1～2名经过培训的专职工作人员进行操作管理，并能进行一般性的维修保养；
b．开机前，操作人员需配戴粗纱手套拿棉纱将设备擦干净，并向注油孔内注入适量润滑油；
c．操作人员需配戴橡胶防腐手套清除锡槽及焊剂槽周围的废物和污物；
d，操作间内设备周围不得存放汽油、酒精、棉纱等易燃物品；
e．焊机运行时，操作人员要配戴防毒口罩，同时要配戴耐热耐燃手套进行操作；
f．非工作人员不得随便进入波峰焊操作间；
g．工作场所不允许吸烟吃食物；
h．进行插装工作时要穿戴工作帽、鞋及工作服

联机式波峰焊工艺流程
    切脚——刷切脚屑——人工插装元器件——将印制板装在焊机的夹具上——喷涂助焊剂——预热——波峰焊——冷却——清洗——印制板脱离焊机—一检验——补焊——清洗——检验——放入专用运输箱。

操作过程

A．接通电源；
B．接通焊锡槽加热器；
C．打开发泡喷涂器的进气开关；
D．焊料温度达到规定数据时，检查锡液面，若锡液面太低要及时添加焊料；
E．开启波峰焊气泵开关，用装有印制板的专用夹具来调整压锡深度；
F．清除锡面残余氧化物，在锡面干净后添加防氧化剂：
G．检查助焊剂，如果液面过低需加适量助焊剂；
H．检查调整助焊剂密度符合要求；
I．检查助焊剂发泡层是否良好；
J．打开预热器温度开关，调到所需温度位置；
K．调节传动导轨的角度；

L. 插件工人按要求配戴细纱手套。(若有静电敏感器件要配戴导电腕带)插件应坚持在工位前等设备运行

M. 根据实际情况调整运送速度，使其与焊接速度相匹配；

N. 开通冷却风机；

O. 将夹具放在导轨上，将其调至所需焊接印制板的尺寸；      

P. 焊接运行前，由专人将倾斜的元件扶正，并验证所扶正的元件正误；     

Q. 高大元器件一定在焊前采取加固措施，将其固定在印制板上；      

R. 待程序全部完成后，则可打开波峰焊机行程开关和焊接运行开关进行插装和焊接。（切记在整个焊接过程中要小心pcb板放置要注意，不要掉一地）       

焊后操作
a．关闭气源；
b．关闭预热器开关；
c．关闭清洗机开关；
d．调整运送速度为零，关闭传送开关；
e．关闭总电源开关；
f．将冷却后的助焊剂取出，经过滤后达到指标仍可继续使用，将容器及喷涂口擦洗干净；
g．将波峰焊机及夹具清洗干净。

焊点标准：

1. 具有良好的导电性及强度：即焊锡与被焊金属物面相互扩散形成合金层，条件是有足够的焊接时间（1～2S，焊点越大时间越长）及合适的湿度。

2. 焊锡量要适当，过少则机械强度低，易造成虚焊及脱焊，过多则浪费，易造成推焊或包焊。                       

3. 焊点表面应有良好的光泽，表面光滑，清洁、无毛刺及拉尖、无缝隙、无气泡及针眼（引脚有虚焊）、无焦块及污垢。

焊接过程中的管理

a．操作人必须坚守岗位，随时检查设备的运转情况； 
b．操作人要检查焊板的质量情况，如焊点出现导常情况，如一块板虚焊点超过百分之二应立即停机检查； 
c．及时准确做好设备运转的原始记录及焊点质量的具体数据记录； 
焊完的印制板要分别插入专用运输箱内，相互不得碰压，更不允许堆放(如有静电敏感元件一定要使用防静电运输箱).

作业要求：

1. 所有元件不可漏插/错插。

2. 有极性元件不可反向，浮高高度不可超过标准（按照DIP工艺标准）。

3. 所有元件印刷标识字体清晰。

4. 所有元件不可有烫伤/破裂现象。

5. 焊锡面不可有虚焊/空焊/连焊/不良焊点。

6. 元件脚长不可超过2.5。

7. 后焊元件不可反向、漏焊、浮高及其他现象。

8. 芯片底部无锡渣。

9. 插件流水操作时易震动，小心移动板子，注意板子上小元件的抖落。

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