波峰焊接（Wave Soldering）技术主要用于传统 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，适合波峰焊接的 表面贴装元器件有矩形和圆柱形片式元件、小外 型晶体管SOT（Small Outline Transistor）以及 较小的小外廓型封装SOP（Small Outline Package）等。波峰焊成为应用最普遍的一种焊接 印制电路板的工艺方法，这种方法适宜成批、大 量的焊接一面装有分立元件和集成电路的印制线 电路板。与手工焊接相比较，波峰焊具有生产效 率高、焊接质量好、可靠性高等优点。
7.1 波峰焊接原理及分类 7.1.1 热浸焊 波峰 焊技术是由早期的热浸焊接（Hot Dip Soldering ）技术发展而来。 热浸焊接是把整块插好电子元 器件的PCB与焊料面平行地浸入熔融焊料缸中，使 元器件引线、PCB铜箔进行焊接的流动焊接方法之 一。如图所示，PCB组件按传送方向浸入熔融焊料 中，停留一定时间，然后再离开焊料缸，进行适 当冷却。有时焊料缸还作上下运动。
7.1.2 波峰焊接原理 波峰焊机是在浸焊机的基 础上发展起来的自动焊接设备，两者最主要的区 别在于设备的焊锡槽。波峰焊是利用焊锡槽内的 机械式或电磁式离心泵，将熔融焊料压向喷嘴， 形成一股向上平稳喷涌的焊料波峰，并源源不断 地从喷嘴中溢出。装有元器件的印制电路板以直 线平面运动的方式通过焊料波峰，在焊接面上形 成浸润焊点而完成焊接。图是波峰焊机的焊锡槽 示意图。
现在，波峰焊设备已经国产化，波峰焊成为应用 最普遍的一种焊接印制电路板的工艺方法。这种 方法适宜成批、大量地焊接一面装有分立元件和 集成电路的印制线路板。凡与焊接质量有关的重 要因素，如焊料与焊剂的化学成分、焊接温度、 速度、时间等，在波峰焊机上均能得到比较完善 的控制。图是波峰焊机的外观图。
传统插装元件的波峰焊工艺基本流程如图所示， 包括准备、元器件插装、波峰焊、清洗等工序。
7.1.3 波峰焊的分类 1．单波峰焊 单波峰焊是 借助焊料泵把熔融状焊料不断垂直向上地朝狭长 出口涌出，形成20～40mm高的波峰。这样可使焊 料以一定的速度与压力作用于PCB上，充分渗透入 待焊接的元器件引线与电路板之间，使之完全湿 润并进行焊接。
2．斜坡式波峰焊 这种波峰焊机和一般波峰焊机 的区别，在于传送导轨以一定角度的斜坡方式安 装，如图所示。这样的好处是，增加了电路板焊 接面与焊锡波峰接触的长度。假如电路板以同样 速度通过波峰，等效增加了焊点浸润的时间，从 而可以提高传送导轨的运行速度和焊接效率；不 仅有利于焊点内的助焊剂挥发，避免形成夹气焊 点，还能让多余的焊锡流下来。
3．高波峰焊 高波峰焊机适用于THT元器件“长脚 插焊”工艺，它的焊锡槽及其锡波喷嘴如图所示 。其特点是，焊料离心泵的功率比较大，从喷嘴 中喷出的锡波高度比较高，并且其高度h可以调节 ，保证元器件的引脚从锡波里顺利通过。一般， 在高波峰焊机的后面配置剪腿机，用来剪短元器 件的引脚。
4．空心波峰焊 顾名思义，空心波的特点是在熔 融铅锡焊料的喷嘴出口设置了指针形调节杆，让 焊料熔液从喷嘴两边对称的窄缝中均匀地喷流出 来，使两个波峰的中部形成一个空心的区域，并 且两边焊料熔液喷流的方向相反。由于空心波的 伯努利效应（Bernoulli Effect，一种流体动力 学效应），它的波峰不会将元器件推离基板，相 反使元器件贴向基板。
5．紊乱波峰焊 用一块多孔的平板去替换空心波 喷口的指针形调节杆，就可以获得由若干个小子 波构成的紊乱波，如图所示。看起来像平面涌泉 似的紊乱波，也能很好地克服一般波峰焊的遮蔽 效应和阴影效应。
6．宽平波峰焊 如图所示，在焊料的喷嘴出口处 安装了扩展器，熔融的铅锡熔液从倾斜的喷嘴喷 流出来，形成偏向宽平波（也叫片波）。逆着印 制板前进方向的宽平波的流速较大，对电路板有 很好的擦洗作用；在设置扩展器的一侧，熔液的 波面宽而平，流速较小，使焊接对象可以获得较 好的后热效应，起到修整焊接面、消除桥接和拉 尖、丰满焊点轮廓的效果。
7．双波峰焊 双波峰焊机是SMT时代发展起来的 改进型波峰焊设备，特别适合焊接那些THT＋SMT 混合元器件的电路板。双波峰焊机的焊料波型如 图所示，使用这种设备焊接印制电路板时，THT元 器件要采用“短脚插焊”工艺。电路板的焊接面 要经过两个熔融的铅锡焊料形成的波峰：这两个 焊料波峰的形式不同，最常见的波型组合是“紊 乱波”＋“宽平波”。
8．选择性波峰焊 近年来，SMT元器件的使用率不 断上升，在某些混合装配的电子产品里甚至已经 占到95%左右，按照以往的思路，对电路板A面进 行再流焊、B面进行波峰焊的方案已经面临挑战。 在以集成电路为主的产品中，很难保证在B面上只 贴装耐受温度的SMC元件、不贴装SMD——集成电 路承受高温的能力较差，可能因波峰焊导致损坏 ；假如用手工焊接的办法对少量THT元件实施焊接 ，又感觉一致性难以保证。为此，国外厂商推出 了选择性波峰焊设备。这种设备的工作原理是： 在由电路板设计文件转换的程序控制下，小型波 峰焊锡槽和喷嘴移动到电路板需要补焊的位置， 顺序、定量喷涂助焊剂并喷涌焊料波峰，进行局 部焊接。
7.2 波峰焊主要材料及波峰焊机设备组成 7.2.1 波峰焊主要材料 1．焊料 2．助焊剂 3．焊料添 加剂
7.2.2 波峰焊机设备组成 从图中可以知道一般 波峰焊机由焊料波峰发生器、助焊剂涂覆系统、 预热系统、焊接系统、传送系统、冷却系统、控 制系统等几部分组成。
7.2.3 波峰焊接中合金化过程 波峰焊接中PCB通 过波峰时其热作用过程大致可分为三个区域，如 图所示。
7.3 波峰焊接工艺 7.3.1 插装元器件波峰焊接 工艺 1．上机前的烘干处理 2．预热温度 3．焊 料温度 4．夹送速度 5．夹送倾角 6．波峰高度
7.3.2 表面安装组件（SMA）的波峰焊接技术 1 ．SMA波峰焊接工艺的特殊问题 2．SMC/SMD的焊 接特性和安装设计中应注意的事项 3．SMA波峰 焊接工艺要素的调整 4．典型的表面组装元器件 波峰焊的温度曲线 图为典型表面组装元器件波 峰焊的温度曲线图，从图中可以看出，整个焊接 过程被分为三个温度区域：预热、焊接、冷却。 实际的焊接温度曲线可以通过对设备的控制系统 编程进行调整。
7.4 波峰焊接缺陷与分析 7.4.1 合格焊点 锡必 须与基板形成共结晶焊点，让锡成为基层的一部 分，故要求： 1．在PCB焊接面上出现的焊点应为 实心平顶的锥体；横切面之两外圆应呈现新月型 之均匀弧状。通孔中之填锡应将零件均匀完整的 包裹住。 2．焊点底部面积应与板子上的焊盘一 致； 3．焊点之锡柱爬升高度大约为零件脚在电 路板面突出的3/4，其最大高度不可超过圆形焊盘 直径之一半或80%（否则容易造成短路）； 4．锡 量的多少应以填满焊盘边缘及零件脚为宜，而焊 接接触角度应趋近于零，接触角度越小越好，表 示有良好之沾锡性； 5．锡面应呈现光泽性，表 面应平滑、均匀， 6．对贯穿孔的PCB而言，焊锡 应自焊锡面爬进孔中升至零件面。（一般要求超 过PCB厚度的50%以上） 满足以上6个条件的焊点 即被称为合格焊点，见合格焊点剖面图。
7.4.2 不良焊接发生原因： 分析不良焊点的产 生是一个复杂的问题，首先须判断是设计不良、 焊接性问题、焊锡材料无效或是处理过程及设备 的问题。此外，很多被认为不良的焊点，事实上 是没有问题的，不过太多广被认同的检验标准， 错误的强调焊点的美观而忽略了它的功能。针对 一些问题我们做如下讨论：问题解决概论当问题 发生时，首先必须检查的是制造过程的基本条件 ，我们将它归类为以下三大因素: 1．材料问题 2．焊锡性的不良 3．生产设备的偏差
7.4.3 常见缺陷分析 1．润焊不良、虚焊 （1） 现象： 锡料未全面而且不均匀包覆在被焊物表面 ，让焊接物表面金属裸露，如图所示。润湿不良 在焊接作业中是不能被接受的，它严重地降低了 焊点的“耐久性”和“延伸性”，同时也降低了 焊点的“导电性”及“导热性”。
（2）产生原因： a．元件焊端、引脚、印制板基 板的焊盘氧化或污染，或PCB受潮。 b．Chip元 件端头金属电极附着力差或采用单层电极，在焊 接温度下产生脱帽现象。 c．PCB设计不合理， 波峰焊时阴影效应造成漏焊。 d．PCB翘曲，使 PCB翘起位置与波峰焊接触不良。 e．传送带两 侧不平行（尤其使用PCB传输架时），使PCB与波 峰接触不平行。 f．波峰不平滑，波峰两侧高度 不平行，尤其电磁泵波峰焊机的锡波喷口，如果 被氧化物堵塞时，会使波峰出现锯齿形，容易造 成漏焊、虚焊。 g．助焊剂活性差，造成润湿不 良。 HPCB预热温度过高，使助焊剂碳化，失去 活性，造成润湿不良。 h．设置恰当的预热温度 。
（3）解决方法： a．元器件先到先用，不要存在 潮湿的环境中，不要超过规定的使用日期。对PCB 进行清洗和去潮处理； b．波峰焊应选择三层端 头结构的表面贴装元器件，元件本体和焊端能经 受两次以上的260℃波峰焊的温度冲击。 c． SMD/SMC采用波峰焊时元器件布局和排布方向应遵 循较小元件在前和尽量避免互相遮挡原则。另外 ，还可以适当加长元件搭接后剩余焊盘长度。 d ．PCB板翘曲度小于0.8～1.0%。 e．调整波峰焊 机及传输带或PCB传输架的横向水平。 f．清理波 峰喷嘴。 g．更换助焊剂。 h．设置恰当的预热 温度。
2．锡球 （1）现象 锡球大多数发生在PCB表面 ，因为焊料本身内聚力的因素，使这些焊料颗粒 的外观呈球状。它们通常随着助焊剂固化的过程 附着在PCB表面，有时也会埋藏在PCB塑胶物表面 如防焊油墨或印刷油墨表面，因为这些油墨焊接 时会有一段软化过程，也容易产生锡球。 （2） 产生原因: a．PCB预热不够，导致表面的助焊剂 未干。 b．助焊剂的配方中含水量过高。 c．工 厂环境湿度过高。
3．冷焊 （1）现象 冷焊的定义是焊点表面不平 滑，如“破碎玻璃”的表面一般。冷焊是焊点凝 固过程中，零件与PCB相互的移动所形成，如图， 这种相互移动的动作，影响锡铅合金该有的结晶 过程，降低了整个合金的强度。当冷焊严重时， 焊点表面甚至会有细微裂缝或断裂的情况发生。
（2）产生原因: a．输送轨道的皮带振动不平衡 。 b．机械轴承或马达转动不平衡。 c．抽风设 备或电扇太强。 d．PCB已经流过输送轨道出口， 锡还未干。 （3）解决方法： PCB过锡后，保持 输送轨道的平稳，让锡铅合金固化的过程中，得 到完美的结晶，即能解决冷焊的因扰。当冷焊发 生时可用补焊的方式整修，若冷焊严重时，则可 考虑重新过一次锡。有关于零件的振动而影响焊 点的固化，使焊点表面不平整或外形不完全的情 况，厂内的品管单位，必须建立一套焊点外观标 准，让参与焊锡作业的人员有判断的依据。
4．焊料不足 （1）现象 焊点干瘪、不完整、有 空洞，插装孔及导通孔焊料不饱满，焊料未爬到 元件面的焊盘上。 焊料不足在电子业流传使用的 名称很多，如“吹气孔”、“针孔”、“锡落” 、“空洞”等。 （2）产生原因: a．PCB预热和 焊接温度过高，使焊料的黏度过低； b．插装孔 的孔径过大，焊料从孔中流出； c．插装元件细 引线大焊盘，焊料被拉到焊盘上，使焊点干瘪； d．金属化孔质量差或阻焊剂流入孔中； e． PCB爬坡角度偏小，不利于焊剂排气。 （3）解决 方法： a．预热温度90-130℃，元件较多时取上 限，锡波温度250+/-5℃，焊接时间3～5S。 b． 插装孔的孔径比引脚直径大0.15～0.4mm，细引线 取下限，粗引线取上线。 c．焊盘尺寸与引脚直 径应匹配； d．反映给PCB加工厂，提高加工质量 ； e．PCB的爬坡角度为3～7℃。
5．包锡 （1）现象 包锡即焊料过多。焊点的四 周被过多的锡包覆而不能断定其是否为标准焊点 ，如图所示。过多的锡隐藏了焊点和PCB间润焊（ wetting）的曲度，它也可能覆盖零件脚该露出之 部份，使肉眼看不到。而且包锡并不能加强焊接 物的坚牢度或导电度，只是浪费罢了。
（2）产生原因: a．焊接温度过低或传送带速度 过快，使熔融焊料的黏度过大； b．PCB预热温度 过低，焊接时元件与PCB吸热，使实际焊接温度降 低； c．助焊剂的活性差或比重过小； d．焊 盘、插装孔或引脚可焊性差，不能充分浸润，产 生的气泡裹在焊点中； e．焊料中锡的比例减少 ，或焊料中杂质Cu的成份高，使焊料黏度增加、 流动性变差。 f．焊料残渣太多。 （3）解决方 法： a．锡波温度250+/-5℃，焊接时间3～5S。 b．根据PCB尺寸、板层、元件多少、有无贴装元 件等设置预热温度，PCB底面温度在90-130℃。 c ．更换焊剂或调整适当的比例； d．提高PCB板 的加工质量，元器件先到先用，不要存放在潮湿 的环境中； e．锡的比例<61.4%时，可适量添加 一些纯锡，杂质过高时应更换焊料； f．每天结 束工作时应清理残渣。
6．冰柱 （1）现象 冰柱是指焊点顶部如冰柱 状，如图所示
（2）产生原因 a PCB预热温度过低，使PCB与元 器件温度偏低，焊接时元件与PCB吸热； b焊接 温度过低或传送带速度过快，使熔融焊料的黏度 过大； c电磁泵波峰焊机的波峰高度太高或引脚 过长，使引脚底部不能与波峰接触。因为电磁泵 波峰焊机是空心波，空心波的厚度为4～5mm； d ．助焊剂活性差； e．焊接元件引线直径与插装 孔比例不正确，插装孔过大，大焊盘吸热量大。 （3）解决办法 a．根据PCB、板层、元件多少、 有无贴装元件等设置预热温度，预热温度在90- 130℃； b．锡波温度为250+/-5℃，焊接时间3 ～5S。温度略低时，传送带速度应调慢一些。 c ．波峰高度一般控制在PCB厚度的2/3处。插装元 件引脚成型要求引脚露出PCB焊接面0.8～3mm d ．更换助焊剂； e．插装孔的孔径比引线直径大 0.15～0.4mm（细引线取下限，粗引线取上线）。
7．桥接 （1）现象 桥接是指将相邻的两个焊点 连接在一块。架桥发生时会造成PCB短路，其原因 可能来自吃锡过剩如图所示，但造成短路有原因 不单纯是架桥而已，问题可能发生在PCB防焊油墨 包覆下的金属线路，或零件本身。当短路因PCB表 面焊点的相连，才定义为桥接。
（2）产生原因： a．PCB设计不合理，焊盘间距 过窄； b．插装元件引脚不规则或插装歪斜，焊 接前引脚之间已经接近或已经碰上； c．PCB预热 温度过低，焊接时元件与PCB吸热，使实际焊接温 度降低； d．焊接温度过低或传送带速度过快， 使熔融焊料的黏度降低； e．助焊剂活性差。 （3）解决办法 a．按照PCB设计规范进行设计。 两个端头Chip元件的长轴应尽量与焊接时PCB运行 方向垂直，SOT、SOP的长轴应与PCB运行方向平行 。将SOP最后一个引脚的焊盘加宽（设计一个窃锡 焊盘）。 b．插装元件引脚应根据PCB的孔距及 装配要求成型，如采用短插一次焊工艺，焊接面 元件引脚露出PCB表面0.8～3mm，插装时要求元件 体端正。 c．根据PCB尺寸、板层、元件多少、有 无贴装元件等设置预热温度，PCB底面温度在90- 130。 d．锡波温度250+/-5℃，焊接时间3～5S。 温度略低时，传送带速度应调慢些。 f．更换助 焊剂。
8．其它缺陷 （1）板面脏污：主要由于助焊剂 固体含量高、涂敷量过多、预热温度过高或过低 ，或由于传送带爪太脏、焊料锅中氧化物及锡渣 过多等原因造成的； （2）PCB变形：一般发生在 大尺寸PCB，由于大尺寸PCB重量大或由于元器件 布置不均匀造成重量不平衡。这需要PCB设计时尽 量使元器件分布均匀，在大尺寸PCB中间设计工艺 边。 （3）掉片（丢片）：贴片胶质量差，或贴 片胶固化温度不正确，固化温度过高或过低都会 降低粘接强度，波峰焊接时经不起高温冲击和波 峰剪切力的作用，使贴装元件掉在料锅中。 （4 ）看不到的缺陷：焊点晶粒大小、焊点内部应力 、焊点内部裂纹、焊点发脆、焊点强度差等，需 要X光、焊点疲劳试验等检测。这些缺陷主要与焊 接材料、PCB焊盘的附着力、元器件焊端或引脚的 可焊性及温度曲线等因素有关。