本文围绕波峰焊工艺展开讲解,介绍该工艺适用的电路板与元器件类型,结合双波峰焊机梳理完整作业流程与运行原理,同时列明元器件、电路板在工艺使用中的各项规范要求,也详细说明主流焊料的成分标准、杂质限值以及日常检测维护方式,结合实际生产场景客观呈现波峰焊全流程相关技术规范。
波峰焊是电子装配环节里常用的焊接方式,多用于传统通孔插装电路板加工,也可应对表面器件与通孔器件组合安装的混合装配场景。宁波中电集创在长期对接各类电子生产产线的过程中,接触到大量适配该工艺的生产案例,能够结合现场实操情况梳理相关应用要点。适合采用波峰焊加工的表面贴装器件包含矩形、圆柱形片式元件,SOT 封装器件以及体积偏小的 SOP 封装器件等,这类元器件的结构特性可以匹配波峰焊的作业模式,也是行业内应用频次较高的品类。当下行业里用于表面器件焊接的波峰焊设备,主流类型分为双波峰机型与电磁泵波峰焊机两大类,其中双波峰焊机的工序流程具备代表性,业内也常以此为例讲解整套作业逻辑。
完成点胶或刷胶、器件贴装、胶水固化以及通孔元器件插装等前置工序后,电路板会随着传送带进入波峰焊机内部,从入口位置逐步向前移动。电路板首先经过焊剂处理区域,依靠发泡或者喷雾的方式,让板体下侧焊盘、元器件端头与引脚表面均匀覆盖一层薄焊剂,这一步是为后续焊接做好基础准备。板材继续行进至预热区域,焊剂内部的溶剂会逐步挥发,其中的松香与活性物质开始发生变化并产生作用,电路板焊盘、器件端头和引脚表面附着的氧化层与各类污物随之被清理,同时电路板和各类元器件也在此阶段完成升温,减少后续接触高温焊料时出现异常的可能。
经过预热处理的电路板继续向前输送,板体底面会先接触一道熔融焊料波,这一道焊料波为紊流形态,流动状态相对杂乱,能够让液态焊料充分接触电路板底部所有焊盘、器件焊端以及引脚,借助焊剂预处理后的金属表面特性,焊料慢慢附着并铺展开来。完成该道焊料接触后,板材随即抵达二道焊料波位置,这道焊料波表面平顺规整,可以梳理器件引脚与焊端之间多余的焊料,改善引脚之间出现的连桥问题,同时弱化焊点处常见的拉尖缺陷。当电路板离开二道焊料波后,不再接触高温介质,在自然环境中慢慢降温,焊料逐步凝固形成稳定焊点,整套波峰焊焊接工序就此完成。
想要让波峰焊保持稳定运行状态,元器件、电路板都需要满足对应的条件,这也是现场生产中需要把控的基础内容。应用在该工艺中的表面贴装器件,金属电极普遍采用三层端头结构,器件本体和焊接端头需要承受多次 260 摄氏度的温度冲击,经过焊接作业后,器件本体不能出现破损、形变,片式元件的金属端头也不能发生脱落问题。若是采用短插一次焊的加工模式,通孔插装元器件需要提前做好引脚塑形,成型之后的引脚露出电路板表面的长度控制在 0.8 毫米至 3 毫米之间。电路板基材同样要耐受 260 摄氏度、时长 50 秒的高温冲击,板材表面铜箔要有不错的附着能力,板体上的阻焊涂层在高温环境下依旧可以牢牢贴合板面,不会出现起皱现象,行业内大多选用 RF4 环氧玻璃纤维布材质的电路板来适配波峰焊作业。另外电路板整体的翘曲幅度也要加以规整,数值需要维持在 0.8% 到 1.0% 以内。在电路板设计阶段,针对搭配贴装器件使用波峰焊的板材,也要结合器件特点规划布局,体积偏小的器件安排在靠前位置,同时尽量规避器件之间相互遮挡的情况,保障焊料可以顺利接触各个焊接点位。
除了器件与电路板,工艺所用材料的品质也会影响波峰焊的作业效果,焊料是其中较为关键的材料之一。目前行业普遍使用 Sn63/Pb37 配比的棒状共晶焊料,这类焊料熔点为 183 摄氏度。在持续使用的过程中,锡、铅两种主要成分的含量波动范围要调整在正负 1% 以内,其中锡的含量标准设置得比较低,不能低于 61.5%。焊料内部各类杂质也有明确限值,铜元素占比小于 0.08%,铝元素小于 0.005%,铁元素小于 0.02%,铋元素小于 0.1%,锌元素小于 0.002%,锑元素小于 0.02%,砷元素小于 0.05%。结合设备运行状态,生产方需要每隔三个月到半年对焊料成分、杂质含量进行检测,一旦检测结果达不到使用标准,就要更换全新焊料,也可以根据实际成分缺口补充对应材料,比如锡含量不足时添加纯锡进行调配。宁波中电集创在协助企业维护产线时,也会提醒合作方定期完成焊料检测工作,以此维持波峰焊工艺的运行状态。
宁波中电集创深耕微组装产线领域,拥有多项自主专利与完备的生产制造能力,主营自动芯片引脚成型机、超景深数字显微镜、半钢电缆折弯成型机、TR-50S 芯片引脚整形机等核心设备,产品投放市场后获得广大客户的广泛认可。公司持续加大研发投入与技术创新,深耕微组装精密制造领域,助力行业高质量发展。

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