电子焊接工艺技术
② 接触压力：烙铁头与工件接触时应略施压力，以对工件表面不造成损伤为原则。
（2）焊锡的供给方法
焊锡的供给方法主要掌握3个要领，即供给时间、位置和数量。 ① 供给时间：原则上是工件升温达到焊料的熔解温度时立即送上焊锡。
② 供给位置：送锡时焊锡丝应接触在烙铁头的对侧，如图7b所示，因为熔融焊锡具有向温度高的方向流动的特性，因此在对侧加锡，它会很快流向烙铁头接触部位，以保证焊点四周均匀布满焊锡。若供给时锡丝直接与烙铁头接触，锡丝很快熔化，覆盖在焊接处，假如工件尚未达到焊接温度，必然形成假焊点。
③ 供给数量：要求在焊接部位薄薄地盖上一层焊锡，焊点圆滑，但又能看出内部工件的轮廓，俗称“皮包骨头”。总之锡量要适中，焊锡太多呈“馒头”状会掩盖假焊点；而焊锡太少会影响强度。对于需要支撑较重元器件（如散热器的支撑脚）或需要通过大电流的焊点（几百毫安以上），情况就应例外，焊点处需堆积较多的焊锡，一般称为加强焊。
（3）烙铁头的脱离方法
烙铁头脱离焊点的要领主要应掌握脱离时间和脱离动作2点，它对焊点的质量和外观有很大影响。
① 脱离时间：观察焊锡已充分润湿焊接部位，而焊剂尚未完全挥发，形成光亮的焊点时立即脱离，若焊点表面变得无光泽而粗糙，则说明脱离时间太晚了。
② 脱离动作：脱离时动作要迅速，一般沿焊点的切线方向拉出或沿引线的轴向拉出，即将脱离时又快速的向回带一下，然后快速地脱离，以免焊点表面拉出毛刺。
4、波峰焊
波峰焊是一种传统的机械自动焊接方式，它是为适应通孔插装印制电路板的焊接而产生的，但在表面安装技术普遍应用的今天，它仍不失为一种主要的焊接手段。波峰焊因具有焊点可靠、一致性好、效率高、成本低等特点，明显优于烙铁焊，在规模生产中，已普遍采用这种焊接方式。
在印制电路板的装联焊接中，常用的机械自动焊接方式有3种：浸焊、波峰焊和再流焊。浸焊时印制电路板在夹具的控制下降落与锡面接触，并停留3～5s后离开锡面，由于它的锡面是静止的，所以只能适用于通孔插装形式的装联焊接，一般具有小批量、多品种生产特点的企业选用这种方式。波峰焊的锡面是流动的，熔化的焊锡从喷嘴中不断地喷出形成波峰，印制板在波峰上通过完成焊接过程，因为波峰焊的锡面是动态的，对于促进润湿及扩散显然是有利的，所以波峰焊的应用最为广泛，它不仅适用于通孔插装组件的装联焊接，而且也适用于通孔与表面混合安装组件的焊接。再流焊是一种新型的自动群焊方式，它是为适应细间距的表面安装技术而产生的，有关再流焊的工艺技术将在5节中介绍。
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4.1 波峰焊工艺流程 （a）短插 / 一次焊接流程 进 焊接 冷却 出 涂敷助焊剂 预热 进 出 冷却 波峰焊 涂敷助焊剂 预热 浸焊 冷却 切头 预热 涂敷助焊剂 除去线头 （b）长插 / 二次焊接流程 图8 波峰焊接的工艺流程 波峰焊接的工艺流程通常有2种形式（针对通孔插装组件），即短插/一次焊接和长插/二次焊接，它们分别如图8a、b所示。这2种流程实际上是为适应2种不同的手工插件方式而确定的，当插件方式为长脚插时，必须采用二次焊接，第一次焊接的目的是对元器件作预焊固定（通常采用浸焊），然后进入切削器，通过旋风切削的方式将多余引脚切去，再进入第二次焊接（通常采用波峰焊）。这里要强调的是，经旋风切削后的第二次焊接是绝对不允许省略的，因为经过切削后焊点头部已有切口，必须进行第二次焊接。而短脚插时，元器件引脚已预先切短，因此不需在焊接期间再切脚，所以只需一次焊接完成。在表5中我们对2种焊接方法的特点进行比较，显然，短插/一次焊接明显优于长插/二次焊接，所以在选择焊接方案时，应该尽量选用短插/一次焊接方式，尤其在焊接通孔插装与表面安装混合安装组件时，必须采用短插/一次焊接方式。
表5 二种焊接方法的比较
简 要 说 明 ① 焊接采用一次波峰焊。 优 点 ① 流程短，工序少，节约工时及原材料。 ② 对元器件没有损伤。 ③ 设备造价低。 ④ 适合焊接表面安装组件。 ① 元器件不必预成形。 ① 旋风切削对某些元器件有损伤。 ② 元器件要经受再次热冲击。 ③ 切削刀具易磨损。 ④ 原材料及能源消耗大。 ⑤ 设备造价高。 ⑥ 不能用于表面安装。 缺 点 在手工插装时： ① 元器件需预先成形。 ② 补焊时增加修剪工作量。 一次焊接② 机械自动插件后的手工插采用短脚直插，元器件引线需预先加工至规定长度。 ③ 焊接完成后，对焊接面进行修补时，需要对少量超出规定长度的引脚进行修剪。 ① 焊接采用第一次浸焊，第二次波峰焊。 二次焊接② 插件采用长脚直插，引脚长度没有要求。 ② 补焊工作量减少。 ③ 第一次焊接后需要通过旋风切削，将引脚切到规定长度。
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4.2 波峰焊工艺 1．主要步骤
通过对工艺流程的了解，我们知道印制电路板组件的焊接主要由3个基本步骤组成，即：涂敷助焊剂、预热和焊接，前二个步骤虽然是焊接前的预处理，却是必不可少的步骤。
（1）涂敷助焊剂
当印制电路板组件进入波峰焊机后，在传送机构的带动下，首先在盛放液态助焊剂槽的上方通过，设备将通过一定的方法在其表面和元器件的引出端均匀涂上一层薄薄的助焊剂，涂敷助焊剂的主要目的为：
① 熔解焊盘及元器件引脚表面的氧化膜，并覆盖在其表面防止它们在焊接高温下的再
氧化。
② 降低熔融焊料的表面张力，使润湿性能明显提高。
（2）预热
印制电路板表面涂敷助焊剂后，紧接着按一定的速度通过预热区加热，使表面温度逐步上升至90～110oC的范围。预热的主要目的为：
① 挥发助焊剂中的溶剂。因为，液态助焊剂内有大量的易挥发的溶剂，主要是无水酒精，如直接进入锡缸，在高温下会急剧挥发，产生大量的气体，使焊料飞溅，在焊点内形成气孔，影响焊接质量。通过预热将焊剂内的溶剂基本挥发掉，使覆盖在板面的助焊剂呈胶粘状。
② 活化助焊剂，增加助焊能力。因为在室温下助焊剂还原氧化膜的作用是很缓慢的，必须通过加热使助焊剂的活性提高，起到加速清除氧化膜的作用。
③ 减少焊接高温对被焊母材的热冲击。焊接时，熔融焊锡的温度一般在245oC左右，而处在室温下的印制电路板和元器件若直接进入锡槽，急剧的升温会对它们造成不良影响，因此通过预热减少温差，缓解高温对元器件的热冲击，防止印制电路板变形。
④ 减少锡槽的温度损失。未经预热的印制电路板与锡面接触时，由于溶剂的大量挥发而消耗热量，锡面温度会明显下降，从而影响润湿、扩散的进行，而且还会因印制板离开锡面时，多余的焊锡来不及注入锡缸就凝固了，造成焊点间的桥连和拉尖。因此必须通过预热来减少锡槽内热量的损失，才能形成良好焊点。
（3）焊接
印制电路板组件经过涂敷助焊剂和预热后，可正式进行焊接，锡槽通过自动温控使熔融焊锡的温度始终保持在245＋5oC的最佳焊接温度，印制电路板组件在传送机构的带动下按一定的速度缓慢地通过锡峰，使每个焊点与锡面的接触时间均为3～5s，在此期间，熔融焊锡对焊盘和元器件引出端充分润湿、并扩散形成冶金结合层，从而获得良好的焊点。
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2．焊接工艺参数的设定
焊接工艺参数是指在焊接的全过程需要控制的一些工艺技术数据，它们是在长期生产实践中总结出来的。
一般情况下，在焊料、助焊剂、元器件、印制电路板和设备都具备良好焊接特性的前提下，只要对下述工艺参数进行严格控制，必定能获得良好的焊点。在波峰焊接中应该严格控制的工艺参数有下列各项：
（1）助焊剂比重
波峰焊使用的助焊剂是液态的，通常是将固态的助焊剂与溶剂按一定的比例配置而成，助焊剂比重实际上是反映溶液中助焊剂成分的多少，一般可取0.79～0.83㎏/m3。
若比重太大，焊接后板面残余焊剂太多；而比重太低，则助焊性能不够，影响焊接质量。自动焊接设备中，一般均具有自动检测及自动调整功能，如果无此功能，则操作者应每隔1小时用比重计检测一次，以便及时调整。
（2）预热温度（100＋10oC）
预热温度是指预热结束，印制板进入锡槽焊接前铜箔面的温度，一般要求达到100＋10oC，这时印制电路板上的助焊剂正好处于胶粘状态。
若预热温度不足，就不能实现预热的目的；而预热温度过高，焊剂过早挥发和焦化，会合焊点粗糙，另外，由于助焊性能下降，会影响润湿及扩散的进行，引起假焊和焊角缩锡，同时，也会由于不能减小焊料的表面张力，而导致焊料过多，造成桥连等缺陷。
在实际生产中，预热温度是通过控制预热时间来达到目的，对于自动化的焊接设备，则可通过调节印制板经过预热区的速度来实现。
（3）焊接温度（245＋5oC）
波峰焊使用的焊料熔点为183oC，为取得良好的焊接效果，焊接温度应高于熔点约50～65oC，一般控制在245＋5oC为宜。
焊接温度并非越高越好，温度过高，焊料与母材表面会加速氧化，焊接被烧坏，表面张力增加，附着力减小，高温还会使母材表面粗糙，毛细作用减少，影响可焊性。
（4）焊接时间（3～5s）
焊接时间是指每个焊点接触到焊料至离开焊料的这段时间。在考虑焊件的可焊性并兼顾耐焊性的情况下，一般将焊接时间控制在3～5s的范围。在实际生产中，对于每一个被焊组件，在3～5s的范围内应该有一个最佳值，在新产品开始投产时，应取10块板作试焊，通过调整传送速度，观察焊接质量的变化，确定最佳的焊接时间。
若焊接时间过长，使焊剂过多的挥发掉，助焊剂在印制板表面不能成膜，使焊点及板面干燥、焊点粗糙，而且会形成过厚的金属间化合物，导致焊点的机械强度下降；而焊接时间过短（小于2s），会出现桥连、假焊，一部分较大的焊点还会出现拉尖现象，同时会导致板面
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的焊剂残留物增加。
（5）锡峰高度（如图9所示）
锡峰高度是指印制电路板通过锡峰时，锡峰顶部被压低的高度，其高度应控制在印制板厚度的2/3。
若锡峰过高，焊料容易冲上印制电路板的元器件装配面而造成焊件报废；锡峰过低，印制板焊接面受锡流的压力不够，焊缝透气性差，对毛细作用不利，使焊接质量下降，同时，由于印制板受锡流的压力不够，冲刷力也减小，导致板面的焊剂残留物增多。
（6）传送角度（5～7o）
传送角度是指印制板通过锡峰时与水平面的夹角。改变传送角度或速度，实质上是找寻传送速度与波峰锡流流速相等的一点（即传送速度与锡流相对速度为零），如果焊点在这一点离开锡面，就相当于焊点垂直取出，这种分离角为焊料的回流和脱落提供了良好的条件，防止了桥连和拉尖的形成。通常我们可以用试件经过波峰焊后拉尖的方向来判别印制板传送的速度是否与锡流的速度相等，如图10所示。若拉尖方向与V3的方向一致（如图10a），说明V2 ＞V3 。若拉尖方向与V3 的方向相反（如图10b），说明V2 ＜V3 。若无拉尖或拉尖方向与引线垂直向下（如图10c），说明V2 ＝V3 或接近V3 ，此时的传送角度是正确的（垂直向下的拉尖是由于温度不够引起的）。
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