波峰焊原理及应用

　　概述：

　　波峰焊是电子组装常用的焊接设备，波峰焊出现之初，只有一个波峰，只适用于通孔元件的焊接。在SMT元件越来越多后，出现了双波峰的波峰焊机。双波峰焊机可同时焊接SMT和通孔元件。因为单波峰焊机的局限性，目前市场上已基本不再使用单波峰焊机。

　　波峰焊的构成及工作原理

　　一台波峰焊机，主要由传送带、加热器、锡槽、泵、助焊剂发泡（或喷雾）装置等组成。主要分为助焊剂添加区、预热区、焊接区。

　　锡槽里的焊料，在加热器的加热下，逐渐熔融，熔融的液态焊料﹐在机械泵（或电磁泵）的作用下﹐在焊料槽液面形成特定形状的焊料波﹐成为波峰。插装了元件的PCB置于传送装置上﹐经过某一特定的角度以及一定的浸入深度穿过焊料波峰而实现焊点焊接，所以称为波峰焊。

　　对单波峰而言，只有一个波峰，称为平流波对双波峰而言，第一个波峰称为扰流波，第二个波峰称为平流波（平滑波）。

　　扰流波的作用：SMT元件焊接及防止漏焊，它保证穿过电路板的焊料分布适当。焊料以较高速通过狭缝渗入，从而透入窄小间隙。喷射方向与电路板进行方向相同。对SMT元件而言，扰流波基本能完成焊接。但对通孔元件而言，扰流波本身并不能适当焊接元件，它给焊点上留下不平整和过剩的焊料，因此需要第二个波---平流波。

　　平流波的作用：消除由扰流波产生的毛刺和焊桥。平流波实际上就是单波峰焊机所使用的波峰，因此，当传统通孔元件在双波峰机器上焊接时，就可以把扰流波关掉，用平流波就可以完成焊接。平流波的整个波面基本上保持水平，象一个镜面。初看起来，好像锡波是静态的，实际上焊锡是在不停流动的，只是波峰非常平稳。

　　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﹐回落到锡槽中。

　　波峰焊的工艺过程：

　　线路板进入焊机---添加助焊剂---预热----扰流波---平流波---冷却---线路板出焊机

　　助焊剂的添加主要通过助焊剂发泡装置或助焊剂喷雾装置。

　　助焊剂发泡装置是在助焊剂槽下部接入均匀的压缩空气流，使助焊剂在表面形成一定高度且非常均匀的气泡，线路板经过时，底部接触到这些气泡，从而将助焊剂均匀的涂敷在板的底面。

　　助焊剂喷雾装置则是将助焊剂通过喷嘴在线路板通过时喷出，并形成雾状，喷嘴来回运动，

　　从而在板底涂敷上一层均匀的助焊剂。

　　预热的作用主要是使线路板在焊接前达到一定的温度，活化助焊剂，提高焊接品质，并避免线路板在焊接过程中变形。

　　波峰焊的发展现状：

　　随着电子元器件越来越小，PCB上零件分布也越来越密，在焊点之间发生桥连和短路的可能性也因此增加。为应对这种挑战，各个波峰焊机生产厂家也在不断尝试在波峰焊机里添加新的配置，以使焊接质量不受影响。

　　锡渣的形成和堆积也是一个老问题，不仅大幅增加成本，对焊点质量也非常有害。可以通过设计锡泵系统来避免这种问题，使其从锡槽的底部而不是锡渣聚集的顶部抽取锡。采用惰性气体也可减少锡渣并节省费用。在锡炉内充入氮气是常用的方法，但需承担氮气的费用和输送管道的先期投资。锡渣还原机也有厂家在使用，但还原效果不理想，所以没有普遍使用。应该说，锡渣问题是一个长期需要解决的问题，相信不久的将来，会有更好的方法来解决锡渣问题。

　　在一些特殊的场合，还有三波峰焊机在使用。但由于绝大多数产品并不需要，所以也很少见到。

　　总之，传统波峰焊作为电子组装中最重要也最古老的现代化设备，未来遇到的挑战会越来越多。

　　选择性波峰焊的诞生

　　随着电子产品高密度小型化的设计要求，电子产品的组装技术出现了以表面安装技术为主流的发展趋势，通孔元件的应用已越来越少。所以多数厂家在生产时，开始采用SMT双面回流焊工艺，而对少部分的通孔元件，则采取手工焊接，或制作治具遮住底面的SMT元件，再进行波峰焊接，不管是哪种情况，对生产效率、成本和产品品质都是不小的考验，这种情况下，选择性波峰焊应运而生。

　　选择性波峰焊与波峰焊类似，但是它的波峰是多个，且都是微小的波峰。这些波峰可根据使用者的要求开启或不开启。根据不同的产品，操作者在控制软件中输入焊接位置，设备就能根据软件中的数据准确无误的对这些位置喷涂助焊剂，然后焊接。对目前通孔元件越来越少的电子产品而言，无需再手工焊接，也无需再制作治具，只需一台选择性波峰焊，

　　就可轻松的实现双面回流焊制程---选择性波峰焊的工艺。

　　可以预见，随着元器件的小型化、产品小型化的深入，选择性波峰焊的前景会越来越广阔。