波峰焊是通孔元件(THT)焊接的核心工艺,广泛应用于PCBA混装板生产。本文面向工艺工程师与采购人员,系统讲解波峰焊的基本原理、典型工艺流程、关键工艺参数、常见焊接缺陷及原因、设备选型要点。通过这篇波峰焊工艺介绍,帮助读者快速建立对该工艺的系统认知并用于实际工作。
一、什么是波峰焊:工作原理与适用范围
1、波峰焊的定义是:熔融焊料通过泵形成特定形状的波峰,与PCB底面接触,完成通孔元件的焊接。
从工作原理上看,PCB先经过助焊剂喷涂和预热区,随后底面接触焊料波峰。焊料泵将锡槽中的熔融焊料向上推动,经喷嘴形成稳定的波峰。波峰与PCB底面接触时,焊料填充元件引脚与孔壁之间的间隙,离开波峰后冷却固化。
2、该工艺的适用范围明确:通孔插件元件以及混合装配板(SMT+THT)。纯SMT板不使用波峰焊,而汽车电子、电源模块、家电控制板等存在大量插件的产品,仍高度依赖这一工艺。
3、与回流焊的分工:回流焊负责表面贴装元件,波峰焊负责通孔元件。在同一块混装板上,两种工艺先后配合完成全部焊接。
二、波峰焊的标准工艺流程
步骤1:PCB上板与涂覆助焊剂。 采用发泡或喷雾方式涂覆。喷雾更均匀,适应复杂板型,是当前主流方案。
步骤2:预热。 温度范围90~130°C,时间60~120秒。目的是活化助焊剂、去除PCB湿气、减少热冲击对元件的损伤。
步骤3:波峰焊接。 分为单波峰、双波峰或扰流波。双波峰结构中,扰流波用于消除阴影效应(元件密集区遮挡导致的不润湿),平波则拉出平整焊点。
步骤4:冷却与焊点固化。 快速冷却可细化焊点晶粒,提升机械强度。
步骤5:清洗。 根据助焊剂残留要求决定是否清洗。免清洗助焊剂可省略此步,但高可靠性产品(如汽车电子)仍需清洗。
三、关键工艺参数及其控制方法
1、助焊剂类型:松香型适用于通用场景,水基型更环保,无VOC型符合排放标准。选型依据为产品清洁度要求与后续三防涂覆工艺的兼容性。
2、预热参数:90~130°C,升温斜率控制在4°C/s以内。过低则助焊剂未充分活化,过高可能损坏元件或导致助焊剂过早失效。
3、锡炉温度:有铅245±5°C,无铅260±5°C。无铅合金熔点更高,工艺窗口更窄,控制精度要求更严。
4、传送速度与倾角:速度通常为0.8~1.8m/min,倾角5~7°。倾角过大导致透锡不足,过小则容易出现锡桥和拉尖。
5、波峰高度与接触长度:波峰高度以刚接触PCB底面为宜,接触长度一般控制在25~40mm。
6、温度曲线测试:制作专用测温板,将热电偶布置于典型元件的引脚处,随PCB一同进入设备实测各点温度,以此验证工艺窗口是否满足要求。