本文介紹,爲了使波峰焊接在電子工業中完全被接受,冶金學者、工業與主管機構必須一起工作,進行廣泛的研究。
自從開始,波峰焊接一直在不斷地進化。在焊接中涉及的基本冶金學原理已經被許多非冶金人士所忽視,他們爲了尋找滿足今天要求和更加環境友好的適當材料。爲了決定與理解對波峰焊接工藝中被廣泛接受的焊錫作“插入式”替代的理論基礎,作一些研究是必要的。因此在這裏有必要回顧一下基礎的冶金學原理,開發和理解爲將來建議使用的替代材料。
波峰焊接的進化
從二十年代到四十年代,連接是使用焊接烙鐵連線方法。印刷電路板 (PCB) 的發展需要一個更加經濟和穩健的形成焊接連接的方法。最早的大規模焊接概念是在英國的浸焊 (dip soldering) 。在八十年代,開發出被稱爲波峰焊接的概念。這個方法今天還廣泛使用,但是機器和操作員控制已經變得更好了。焊接的基礎仍然是相同的。焊接形成只是變化來滿足設備的要求;可是,化學成分和理論動力學還是基本的和簡單的。附著方法基本上只需要助焊劑,熱和焊錫,以形成冶金連接。助焊劑用來清潔需要焊接的、已被氧化的表面。加熱去掉助焊劑載體和減少溫度衝擊,將增加的熱量加給構成電路裝配的非類似的材料。在一個裝配上發現的材料包括:塑膠、陶瓷、金屬、塗料、化學品及其廣泛不同的化學成分。大規模的波峰焊接的使用爲元件的可焊性提出一個關注的問題,因爲需要第一次就産生適當的連接,並在裝配上不進行返修,今天的産品不如過去那些較不複雜裝配那麽寬容。需要第一次就正確形成的可靠焊接點來經受 PCB 所暴露的環境。在保證適當信號傳輸、消除串音和不可接受的垂直波比的同時,必須分析每一種情況中引發的溫度與機械應力。 1
最早的浸焊方法有一些問題:很難重新産生所希望的合格率;將板放在熔化的焊錫上在底下夾住氣體,幹擾熱傳導與焊錫接觸;焊錫只能熔濕 (wet) 到金屬表面;錫渣 ( 氧化物與燃燒的助焊劑的化合物 ) 必須撇去,不斷地阻礙生産 2 。這一整套問題導致波峰焊接的引入。該方法使用從錫鍋升起的熔化焊錫波或大塊表面來匯合 PCB ,然後 PCB 從波上傳送過去。波峰焊接縮短一半以上的接觸時間。傳送帶系統通常在一個角度上,因此當板通過波峰時,不會夾住任何東西在 PCB 下面。這樣傾斜也允許熔化的焊錫脫落進入錫鍋,減少相鄰焊接點之間的橋接。因爲熔化的金屬是從熔化池表面之下泵出的,只有清潔、無氧化的金屬引入裝配。