本文以 DIP 工艺核心环节波峰焊为核心,详细介绍了波峰焊的诞生背景与发展历程,解析了其核心设备构成、工作原理及单机式、联机式两类工艺流程,客观阐述了波峰焊在生产效率、焊接质量、成本控制等方面的工艺优势,同时结合电子制造行业的技术发展趋势,分析了波峰焊当下的应用现状与未来发展方向。文章贴合电子制造实际生产场景,语言平实专业,展现了波峰焊在电子封装焊接领域的核心价值与发展潜力,适合电子制造行业的工艺技术人员、生产管理人员参考学习。
波峰焊作为双列直插封装(DIP)工艺里的核心焊接环节,是电子制造中通孔元件焊接的经典技术,其核心是将插装好元器件的 PCB 板,以特定角度和浸入深度穿过焊锡槽中由泵体形成的熔融焊料波峰,让焊锡充分浸润元件引脚与 PCB 通孔焊盘,形成牢固的冶金结合,完成批量焊接作业。这项技术的出现,让 PCB 焊接从人工烙铁逐点焊接迈入自动化批量焊接阶段,大幅推动了电子制造行业的工业化发展,宁波中电集创在 DIP 工艺的落地与优化实践中,对波峰焊的工艺把控和设备适配积累了诸多贴合实际生产的经验。
波峰焊的诞生与 PCB 和电子元件的发展密不可分,在 PCB 出现之前,电子设备的线路依赖大量电线连接,不仅布局杂乱、占用空间,还极易出现短路问题。德国发明家阿尔伯特 - 汉森率先提出 PCB 的多层平面概念,也勾勒出通孔元件安装方法的雏形,为后续焊接工艺发展奠定了基础。而现代 PCB 的工艺雏形由保罗・艾斯勒在 1936 年开发,再到 1947 年晶体管的发明让电子元件尺寸大幅缩小,此时的电子元件仍以通孔类型为主,人工逐个焊接的方式已无法满足生产需求,1956 年英国 Fry’s Metal 公司发明的印制电路板波峰焊法,就此解决了这一行业痛点,让电子制造的焊接环节真正实现自动化,在提升生产效率、降低焊点瑕疵、改善工人劳动强度等方面发挥了关键作用。
波峰焊的顺利实现,依托于由运输带、助焊剂添加区、预热区、锡炉构成的核心设备系统,各部分协同运作才能保障焊接效果。运输带负责将 PCB 板平稳输送至各加工区域,助焊剂添加区通过红外线感应器识别 PCB 板宽度,再由喷嘴精准涂覆助焊剂,在焊接面形成保护膜,去除氧化层同时提升焊锡润湿性;预热区通过红外线发热让 PCB 板受热均匀,为形成良好焊点奠定温度基础,避免焊接时因温差过大产生应力损伤;锡炉则是核心焊接区域,如今主流的双波峰系统中,湍流波能让焊锡高速透入 PCB 窄小间隙,防止漏焊问题,而层流波则能消除湍流波留下的毛刺和焊桥,让焊点更平整,若焊接传统通孔组件,还可关闭湍流波单独使用层流波,适配不同焊接需求。
波峰焊的工艺流程分单机式和联机式两种,虽操作步骤略有差异,但核心环节一致,均围绕元器件插装、助焊剂涂覆、预热、波峰焊接、冷却、检验清洗展开,只是联机式工艺更适配规模化量产,能实现插装、切脚、焊接、检验的连续化作业,进一步提升生产效率。而波峰焊能成为 DIP 工艺的核心,也源于其诸多工艺优势,不仅能省工省料,实现手工操作无法完成的批量焊接,大幅提升生产效率、降低生产成本,还能通过标准化的设备操作,消除人为因素对焊接质量的干扰,让焊点质量和产品安装一致性更有保障。同时,PCB 板接触高温焊锡的时间短,能减轻翘曲变形,焊料在设备内活动充分也利于提升焊点可靠性,搭配良好的排气系统和焊锡抗氧化措施,还能改善操作环境、减少焊锡浪费。
如今随着表面贴装技术(SMT)的快速发展,通孔元件在诸多大规模电子应用中被表面贴装元件取代,回流焊也逐渐成为主流焊接工艺,波峰焊的应用场景虽有所收缩,但并未被淘汰。在大型功率器件、高引脚数连接器等不适合使用 SMT 的领域,以及部分以简单通孔技术为主的家用电器制造中,波峰焊仍凭借其独特的焊接优势占据重要地位,即便选择性焊接等新工艺的应用不断增加,波峰焊因批量焊接的效率和成本优势,依旧是 PCB 组装中极具可行性的选择。未来波峰焊技术也将持续优化,在设备自动化、工艺精准化、材料环保化方面不断升级,更好地适配电子制造行业的发展需求,在专属应用领域中持续发挥作用。
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