PCB组装形式及波峰焊工艺介绍，含常用主料辅料说明

PCB组装形式及波峰焊工艺介绍，含常用主料辅料说明

PCB组装也叫PCBA，包含两种制作方式，一种是贴片加工，也就是SMT贴片，另一种是通孔插件，也称作PTH或DIP。现在PCBA的通孔焊接普遍采用波峰焊技术，这个技术也叫做PTH和DIP。PTH是Plate Hole的缩写，常被欧美公司使用，指的是PCB电路板的通孔加工流程。另有一种叫DIP，它源自波峰焊接工艺，原理是将元件引脚浸入熔融焊锡中完成连接，这种技术多见于日本公司，业内普遍将DIP等同于插针通孔技术。

波峰焊接是PCBA生产装配中的一个重要环节，例如常见的双面混装板，需要经过这个步骤来完成。

波峰焊工艺流程图

一、常用主料辅料介绍

1、焊料

1）有铅锡条

该物质是锡和铅形成的合金，含锡比例达百分之六十三，含铅比例为百分之三十七；其熔化温度为183摄氏度。

2）无铅锡条

该物质是一种合金混合物，主要包含锡、银和铜，其中锡占96.5%，银占3.0%，铜占0.5%，它的熔化温度为217摄氏度。

2、助焊剂的成份和作用

1）成份

碳氢化合物溶液、松香树胶及其相关产物，人造聚合物表面活性物质，有机酸催化剂，抗锈蚀添加剂，溶剂辅助剂，涂层形成助剂。

2）作用

清除焊接金属上的锈迹，引导热量从热源流向接合部位，减小熔融焊料的内聚力，提升附着力，避免焊接过程中焊料与接触面再次生锈。

二、波峰焊简介

波峰焊接是针对安装元件的一种连接技术，将液态焊料通过泵的驱动，在焊料池表面构成特定形态的焊料波，装有电子元件的电路板在传送带上，以特定角度和一定深度，穿过焊料波峰，从而完成焊接点。

三、常见金属化通孔插件焊接工艺流程:

加工完成之后，进行人工或机械辅助的元件安装，接着通过波峰焊接工艺处理，然后进行必要的修补工作，之后实施清洁程序，再进行切割分离，完成检测环节包括电气功能和性能测试，随后涂覆防护涂层，最后准备入库。

四、元器件引脚成型

1）手工整形：直插件弯可以借助工具对引脚整形，如下图所示。

元器件引脚手工整型

工装塑形，需要把料盒中尚未成型的零件，用手一个个放到特制的模具里，用力压下去，使其变成预定的装配形态。

元器件工装整形-即利用治具成型

3）机器剪脚并成型

机器剪脚并成型

依据零件的规格以及加工完成后的质量要求，需要对设备进行相应的设置，零件的形状规整工作，是借助特定的成型工具来实现的。

元件成型检测要求：元件引脚置入PCB基板时，外露的引脚尺寸在2mm上下浮动0点5毫米。集成电路的公差界限为正负零点五毫米。三极管检测规范置入PCB后，显露的引脚尺寸介于零点八毫米至一点六毫米之间。

五、通孔插装技术

手工插装和机器自动插装

1、手工插件

依照标准作业流程，需将指定部件，依据电路板上的标记方位和安装准则，置入电路板相应位置的操作步骤。

2、机器自动插装

借助自动化设备，依据既定程序，将具备特定规格的电子元件精准地置入电路板的连接孔位中，实现规范化的装配过程。

手工插件与机器自动插件对比

六、波峰焊简介

1、定义

软钎焊设备用于熔化软钎焊料，通过电动泵将其喷流成符合设计规范的焊料波峰，让装有元器件的电路板穿过这些波峰，从而完成元器件焊端或引脚同电路板焊盘间的物理与电气结合。

波峰焊设备

2、主要部件构成

传送带和加热器以及锡槽还有泵和助焊喷雾装置是构成这种焊接设备的主要部件。它整体被划分为几个区域，包括添加助焊剂的部位，用来预热的区域，实际进行焊接的地方，以及进行冷却的段落，具体布局请参考附图。

波峰焊机内部组成结构

3、工作原理

波峰焊接工艺通过专用设备一次性实现电路板上所有焊点的连接作业，核心部件包含一个能自动调节温度的熔融锡液槽体，槽内配置有机械泵和特殊设计的喷嘴装置。机械泵依据焊接工艺参数，持续不断地将液态锡液从喷嘴中压出，当电路板由传送装置以设定速率通过时，熔融焊锡会形成波状峰顶，不断漫延至电路板表面完成连接。整个操作过程依次经历以下阶段：事先准备，接着涂覆助焊剂，然后进行预热处理，随后执行波峰焊接步骤，最后冷却定型。

4、有铅与无铅锡制程

设定之参数比较如下

有铅与无铅锡制程参数设定比较

5、波峰形式

根据銲料波峰形态的不同，这些设备基本上能够分为两种，一种是单一波峰型，另一种是复合波峰型。

1）单向波峰式

喷嘴中熔料呈单向波形喷出的构造，现今除了空心波形，其余的单向波形在较新的设备上已较少应用。

2）双向波峰式

熔敷金属自喷嘴内部流出，抵达喷嘴顶端位置，随即向前后两个方位散开。

第一个波峰是窄口喷出的，速度快，对焊接区域有强的穿透力。它向上的冲击力能帮助焊剂气体排出，降低漏焊和垂直填充不够的问题。

第二波峰属于平缓波形，其熔融焊料移动迟缓，能够清除引脚上多余的焊料，确保所有焊点得到均匀浸润，同时还能充分调整第一波峰可能引起的引脚突起和短路现象。

6、波峰焊接温度曲线原理图

波峰焊接温度曲线原理图

7、波峰焊焊接过程

波峰焊焊接过程

1) 喷涂助焊剂

电路板以特定角度和传送速率送入波峰焊接设备中，接着由不断运转的链条抓手固定，经过感应装置检测，喷嘴在工装起始位置来回稳定地喷洒，让电路板的裸露焊盘、焊盘过孔以及元件引脚获得一层适量的助焊剂。

2) PCB板预加热

开始进入准备区间，电路板焊接位置被加热至足以润湿的程度，与此同时，因为零件温度的逐步上升，可以防止在浸入液态焊料时承受剧烈的温度变化，准备期间，电路板表面的温度保持在七十五度到一百度一十度之间比较合适。

3) 温度补偿

在启动温度调整程序后，修正过的电路板在实施热浸镀时能降低温度骤变的影响。

4) 焊点的形成过程

当PCB抵达波峰的起始端到结束端期间，PCB上的焊盘和引脚完全浸没在焊料中，被焊料充分覆盖，随即启动扩散过程，在这个阶段焊料会连成一片，形成桥连现象。PCB脱离波峰末端时，焊盘和引脚表面与焊料间的金属间合金层结合紧密，导致各焊盘的焊料彼此分离，同时表面张力促使焊料围绕引脚，收缩至最小尺寸，最终构成圆润、呈月牙状的焊点。

8、使用阻焊治具波峰焊接工艺技术

常规的波峰焊接方法难以处理间距小、密度大的表面贴装元件，于是借助遮盖件遮挡元件，专门对安装引脚进行波峰焊接的技术应运而生。

PCBA采用阻焊治具波峰焊接技术时，仍使用原有的锡炉，变化在于电路板需置于过锡炉载具或托盘上，这就是通常所说的过炉阻焊治具。

2）屏蔽模具材料

成型工具须抗静电干扰，常用材质包括：铝合金，人造石材，纤维板材。选用人造石材时，为防止焊接检测装置无法识别，最好不要选用深色人造石材。模具基材的厚度宜在五毫米到八毫米之间。

过炉阻焊治具

当前主要使用的方法包括，用金属铁块进行压制，通过模具上的压扣实施压件，另外还生产用于防止漂浮的高压件专用工具。

9、波峰焊品质缺陷

波峰焊接主要在PCB板上实施，因此PCB板上的焊接问题多表现为虚焊、焊点形态不佳、桥连、拉尖、气孔、颜色过暗的焊点或颗粒状焊点等情况。

波峰焊品质缺陷示例

七、补焊

手工修补：针对波峰焊接环节中，通过人工审视确认存在瑕疵且贴有瑕疵标识的接点实施修正，修整完毕后需对修正部位实施查验并予以清洁。

手工补焊

八、清洗

它的功能是清除组装完成的电路板表面存在的对人类身体有害的焊接残留，例如助焊剂等物质。同时，它也去除堵塞孔洞的胶水，高温胶带留下的黏性残留物，以及手部接触留下的痕迹和空气中的尘埃颗粒。

电路板清洁方法包括，水基清洁方式，半水基清洁方式，无清洗方式，溶剂清洁方式。

电路板清洁剂种类：因为电路板包含大量电子元件，所以不宜采用水进行清洁，需要使用专用清洁液，包括碳氢类清洁剂或水性清洁剂进行清洁。

清洗组装好的PCB电路板

九、分板

电路板切割加工，采用专用机器对组合电路板进行分解，分成单个电路板，具体方法包括，人工切割带V型槽的电路板，使用数控铣刀高速旋转来分割电路板，以及使用V型槽切割机进行切割，该机器又分为沿导轨移动和电路板移动两种类型。

电路板分板

十、单板测试

ICT的完整表述为：IN Test，也就是线上测试，它通过检查电路板上的所有元件，诸如电阻、电容、电感、二极管、晶体管、FET、SCR、LED以及集成电路等，来发现电路板产品存在的各类问题，例如线路接触不良、线路中断、元件缺失、元件错误、元件质量不佳或安装不当等，并且能够精确标示出问题的具体位置，此外，ICT还可以用于给电路板载入程序指令。

电路板ICT在线测试

FCT的英文全称是功能测试，这个测试通常针对PCBA通电后的各项功能进行验证，具体涵盖多个方面，例如电压的检测，电流的测量，功率的评估，功率因数的分析，频率的确定，占空比的判断，位置信息的获取，LED亮度和颜色的辨识，LCD上文字及颜色的分辨，声音特征的识别，温度的监测与调整，压力的检测与调控，精密微小的运动管理，以及FLASH和在线烧录的操作等功能的参数验证。通俗来讲，就是要给电路板施加恰当的激励和负载，检测其输出端反应是否符合设计标准。

PCBA的FCT功能测试

十一、三防涂覆

三防涂覆工艺，在IPC-A-510D标准里记为( )这个“三防”概念，一般包含三个方面的防护功能，即抵御潮湿环境，抵抗盐分侵蚀，以及抑制霉菌滋生。

PCBA三防涂覆工艺

根据成分差异，可分为三类防护涂料，包括耐化学腐蚀型与荧光防护型；按照固化途径，又可区分为借助溶剂挥发型，常温下自行聚合型，高温促进聚合型以及紫外线引发聚合型。

三防漆工艺有：喷涂工艺、刷涂工艺、淋涂工艺和浸涂工艺。

十二、包装出货

采用防静电气泡袋进行包裹，随后套上泡棉进行二次防护，目的是为了提升抗外力冲击能力，确保缓冲效果，泡棉需超出电路板边缘五厘米以上，并且借助胶带进行牢固固定，产品在运输箱内需加装隔离板，叠放时必须避免压到PCBA，胶箱内部要求整洁无尘，外箱上的标识信息必须明确无误。

总结

要确保电路板焊接效果最佳，并满足客户要求，必须严格把控焊接前后的各个环节，波峰焊接时产生的故障往往表现为多种问题交织，要彻底查明其根本症结，并非易事。必须严格管控所有变量，包括时间与温度，焊料分量，助焊剂构成，以及传送速率等，迅速找出问题根源，开展故障排查，实施纠正方案，将可能影响品质的各种瑕疵扼杀在初始阶段，如此才能确保制造出的物件全部满足技术标准。

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