波峰焊焊接质量控制方法的研究
【】波峰焊焊接设备是由喷雾区域，预热区域，焊锡区域等几个部分组成替代人工焊锡技术的自动化设备，它的出现，极大地提高了PCB板的焊接效率和质量。在未来数年内我国与电子相关的制造业良好的发展趋势，为波峰焊设备行业的发展提供了良好的市场基础，而提高波峰焊接对PCB板的焊接质量，优化产能，无疑是间接推动工业进程。本文设计的方向是提升波峰焊对PCB板的焊接品质方法的研究。通过对公司波峰焊设备优化，PCB板过炉参数的调试，过炉治具设计，氮气保护等方面研究，结合实际的生产操作 ，保证焊接品质，提高直通率。
目 录
引言 1
一、波峰焊设备的概述
（一） 中国波峰焊焊接设备的发展史 2
（二）波峰焊焊接技术的应用 3
（三）本课题主要研究内容 3
二、波峰焊系统的组成 3
（一） 波峰焊设备焊接原理 3
（二） 波峰焊五大区域各自的工作作用 9
三、影响波峰焊接品质因素及解决方法 10
（一）常见PCB板焊接不良原因分析
（二） 波峰焊一般故障和解决对策 11
（三） 使用无铅焊料，加有氮气保护对波峰焊焊接质量起到的作用 12
（四） 过炉PCB板的参数设定标准化及过炉治具设计的影响 15
（五） 波峰设备正确调机操作 15
结 论 17
参考文献 18
致 谢 19
引言
电子线路板的研制成功，开始将晶体管以及通孔直接焊接在印制板上，使电子产品结构紧凑、体积开始缩小。到了50年代，英国研制世界上第一台波峰焊机，由此电子大规模工业化时代开始到来，随着世界工业化的进程，越来越多的企业开始使用自动化设备从而取代人工，从而降低生产成本。PCB板成为工控行业发展不可或缺的组成部分，从而开辟了波峰焊的市场。波峰焊设备包括消费电子制造业、汽车电子制造业、通信设备制造业等。波峰焊设备是制造行业的必需设备和基础设施，本行业产生很大的需求，而设备的焊接质量直接关乎着PCB板的质量，从而间接地影响了电子产品，自动化产品等多种设备的使用寿命。
本文设计的方向是提升波峰焊对PCB板的焊接品质方法的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
。对波峰焊设备优化，PCB板过炉参数的调试，过炉治具设计，氮气保护等方面研究，结合实际的生产操作 ，目的在于保证PCB板焊接品质，提高直通率。
波峰焊设备的概述
（一）中国波峰焊焊接设备的发展史
电子线路板的研制成功，开始将晶体管以及通孔直接焊接在印制板上，使电子产品结构紧凑、体积开始缩小，到了50年代，英国研制世界上第一台波峰焊机，由此电子大规模工业化时代开始到来，它对世界电子工业生产技术发展的贡献是无法估量的。在中国，行业发展的初期，主要的技术都由国外设备厂家掌握，经过多年的发展，我国已成为全球最重要的电子信息产品生产基地，产业规模位居世界前列，庞大的加工制造能力为国内电子整机装联设备行业的发展创造了有利的市场环境。国内电子整机装联设备供应商依托国内市场和已有产业基础，通过自主创新，引进、消化吸收再创新等多种方式，在相关的技术方面取得了长足的发展。
在不断地吸取世界先进技术，与结合国情的自主研发道路上，涌现出许多优秀的企业，如深圳市劲拓自动化设备股份有限公司，日东科技控股有限公司，深圳市迈瑞自动化设备有限公司，科隆威公司等。国内部分优秀的企业已经很好地掌握了生产焊接设备所需的核心技术，并能将这些技术加以应用和产业化，国内中低端焊接设备(图11）已完全能实现进口替代。在不久的将来，将完全替代国外设备。
图11 含氮气保护的无铅（劲拓）波峰焊设备
（二）波峰焊焊接技术的应用
波焊峰焊接主要运用于传统通孔插装印制电路板的组装工艺以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。
（三）本课题主要研究内容
以工作实践出发，本着实事求是的宗旨，分析影响波峰焊焊接质量的因素并采取相应的解决措施。在研究过程中主要要解决以下几个问题：
①加有氮气保护，使用无铅焊料对波峰焊焊接质量起到的作用
②过炉PCB板的参数优
③过炉治具设计以及各种元器件的影响
④针对不同类型PCB板，正确调机操作
二、波峰焊系统的组成
（一）波峰焊设备焊接原理（如图12焊接流程图）
波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波,使预先装有元器件的印制板通过焊料波，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊机主要是由运输带，助焊剂添加区，预热区和波锡炉组成。
波面的表面均被层氧化皮覆盖，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，PCBA前面的锡波皲褶地被推向前进，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PCBA进入波面前端(A)时，基板与引脚被加热，并在未离开波面（B）前，整个PCB浸在焊料中，即被焊料所桥联，但在离开波尾端的瞬间，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小状态，此时焊料与焊盘间的润湿力大于两焊盘间的焊料的内聚力。因此会形成饱满，圆整的焊点，离开波尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到锡锅中。
过程：送入完成插件之PCB→喷涂助焊剂→预加热→波峰焊锡→冷却→取出完成焊接之PCB
图12 波峰焊焊接流程图
（二）波峰焊五大区域各自的工作作用
波峰焊设备组成部分（如图22）：输送系统，喷雾系统，预热系统，焊接系统，冷却系统组成，其各自承担着不同的做用。：
图22波峰焊接设备系统构造图
1、 运输系统（如图23）
吸附机构是由吸盘及真空器等在链条上安装组成，吸盘安装在吸盘支撑板上，因为连杆和链条连接板之前摩擦力不够或导致滑动，所以通过连杆及弹簧两个零件连接吸盘支撑板和链条连接板。
图23运输系统
2、 喷雾系统（如图24）
喷雾系统是保证焊接质量的第一个环节，其主要功能是在PCB和元器件焊接表面均匀地涂覆助焊剂，去除焊接表面氧化层和防止焊接过程中再氧化。
图24 喷雾系统
3、 预热系统（如图25）
使PCB板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。并使助焊剂中含有的有机溶剂挥发，激活助焊剂中的活性成份。其具体作用有：
图25 预热系统
（1）助焊剂中的溶剂成份通过预热器时，将会受热挥发。从而避免溶剂成份在经过锡面时高温气化造成炸裂的现象发生，最终防止产生锡珠的品质隐患。。
（2）待焊锡的插件PCB板在通过预热器时缓慢升温，可避免过波峰时因骤热（热冲击）产生的物理作用造成元器件损伤破坏。
目 录
引言 1
一、波峰焊设备的概述
（一） 中国波峰焊焊接设备的发展史 2
（二）波峰焊焊接技术的应用 3
（三）本课题主要研究内容 3
二、波峰焊系统的组成 3
（一） 波峰焊设备焊接原理 3
（二） 波峰焊五大区域各自的工作作用 9
三、影响波峰焊接品质因素及解决方法 10
（一）常见PCB板焊接不良原因分析
（二） 波峰焊一般故障和解决对策 11
（三） 使用无铅焊料，加有氮气保护对波峰焊焊接质量起到的作用 12
（四） 过炉PCB板的参数设定标准化及过炉治具设计的影响 15
（五） 波峰设备正确调机操作 15
结 论 17
参考文献 18
致 谢 19
引言
电子线路板的研制成功，开始将晶体管以及通孔直接焊接在印制板上，使电子产品结构紧凑、体积开始缩小。到了50年代，英国研制世界上第一台波峰焊机，由此电子大规模工业化时代开始到来，随着世界工业化的进程，越来越多的企业开始使用自动化设备从而取代人工，从而降低生产成本。PCB板成为工控行业发展不可或缺的组成部分，从而开辟了波峰焊的市场。波峰焊设备包括消费电子制造业、汽车电子制造业、通信设备制造业等。波峰焊设备是制造行业的必需设备和基础设施，本行业产生很大的需求，而设备的焊接质量直接关乎着PCB板的质量，从而间接地影响了电子产品，自动化产品等多种设备的使用寿命。
本文设计的方向是提升波峰焊对PCB板的焊接品质方法的研究 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
。对波峰焊设备优化，PCB板过炉参数的调试，过炉治具设计，氮气保护等方面研究，结合实际的生产操作 ，目的在于保证PCB板焊接品质，提高直通率。
波峰焊设备的概述
（一）中国波峰焊焊接设备的发展史
电子线路板的研制成功，开始将晶体管以及通孔直接焊接在印制板上，使电子产品结构紧凑、体积开始缩小，到了50年代，英国研制世界上第一台波峰焊机，由此电子大规模工业化时代开始到来，它对世界电子工业生产技术发展的贡献是无法估量的。在中国，行业发展的初期，主要的技术都由国外设备厂家掌握，经过多年的发展，我国已成为全球最重要的电子信息产品生产基地，产业规模位居世界前列，庞大的加工制造能力为国内电子整机装联设备行业的发展创造了有利的市场环境。国内电子整机装联设备供应商依托国内市场和已有产业基础，通过自主创新，引进、消化吸收再创新等多种方式，在相关的技术方面取得了长足的发展。
在不断地吸取世界先进技术，与结合国情的自主研发道路上，涌现出许多优秀的企业，如深圳市劲拓自动化设备股份有限公司，日东科技控股有限公司，深圳市迈瑞自动化设备有限公司，科隆威公司等。国内部分优秀的企业已经很好地掌握了生产焊接设备所需的核心技术，并能将这些技术加以应用和产业化，国内中低端焊接设备(图11）已完全能实现进口替代。在不久的将来，将完全替代国外设备。
图11 含氮气保护的无铅（劲拓）波峰焊设备
（二）波峰焊焊接技术的应用
波焊峰焊接主要运用于传统通孔插装印制电路板的组装工艺以及表面组装与通孔插装元器件的混装工艺。
（三）本课题主要研究内容
以工作实践出发，本着实事求是的宗旨，分析影响波峰焊焊接质量的因素并采取相应的解决措施。在研究过程中主要要解决以下几个问题：
①加有氮气保护，使用无铅焊料对波峰焊焊接质量起到的作用
②过炉PCB板的参数优
③过炉治具设计以及各种元器件的影响
④针对不同类型PCB板，正确调机操作
二、波峰焊系统的组成
（一）波峰焊设备焊接原理（如图12焊接流程图）
波峰焊是指将熔化的软钎焊料（铅锡合金），经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波,使预先装有元器件的印制板通过焊料波，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊机主要是由运输带，助焊剂添加区，预热区和波锡炉组成。
波面的表面均被层氧化皮覆盖，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，PCBA前面的锡波皲褶地被推向前进，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PCBA进入波面前端(A)时，基板与引脚被加热，并在未离开波面（B）前，整个PCB浸在焊料中，即被焊料所桥联，但在离开波尾端的瞬间，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小状态，此时焊料与焊盘间的润湿力大于两焊盘间的焊料的内聚力。因此会形成饱满，圆整的焊点，离开波尾部的多余焊料，由于重力的原因，回落到锡锅中。
过程：送入完成插件之PCB→喷涂助焊剂→预加热→波峰焊锡→冷却→取出完成焊接之PCB
图12 波峰焊焊接流程图
（二）波峰焊五大区域各自的工作作用
波峰焊设备组成部分（如图22）：输送系统，喷雾系统，预热系统，焊接系统，冷却系统组成，其各自承担着不同的做用。：
图22波峰焊接设备系统构造图
1、 运输系统（如图23）
吸附机构是由吸盘及真空器等在链条上安装组成，吸盘安装在吸盘支撑板上，因为连杆和链条连接板之前摩擦力不够或导致滑动，所以通过连杆及弹簧两个零件连接吸盘支撑板和链条连接板。
图23运输系统
2、 喷雾系统（如图24）
喷雾系统是保证焊接质量的第一个环节，其主要功能是在PCB和元器件焊接表面均匀地涂覆助焊剂，去除焊接表面氧化层和防止焊接过程中再氧化。
图24 喷雾系统
3、 预热系统（如图25）
使PCB板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。并使助焊剂中含有的有机溶剂挥发，激活助焊剂中的活性成份。其具体作用有：
图25 预热系统
（1）助焊剂中的溶剂成份通过预热器时，将会受热挥发。从而避免溶剂成份在经过锡面时高温气化造成炸裂的现象发生，最终防止产生锡珠的品质隐患。。
（2）待焊锡的插件PCB板在通过预热器时缓慢升温，可避免过波峰时因骤热（热冲击）产生的物理作用造成元器件损伤破坏。
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