波峰焊焊接步骤

poseidon

波峰焊焊接分为4个步骤：喷助焊剂-预热-焊接-冷却。
1. 喷助焊剂
待焊接的PCBA装载在治具（载具）里，治具把一些SMT元件，不需要波峰焊接的区域保护起来，只在插件元件附近区域有开口。载具在传送轨道上行进到锡炉。锡炉的喷雾系统有感应装置，待感应到载具的到来时触发启动，载具离开时停止工作。助焊剂喷雾系统采用扫描式喷雾方式，把助焊剂（Flux）均匀地喷洒在曝露的PCB区域。助焊剂的主要作用在于去除插件元件线脚及PCB金属化孔的氧化物，降低其表面张力以促进焊接过程。另外，焊接后助焊剂残留物能形成一层紧密的有机膜以保护焊点和基板，具有一定的防腐蚀性能，电气绝缘性能。
/ ?- D3 d; H1 a* F. J+ i助焊剂有清洗型和免清洗助焊剂两种，目前免清洗助焊剂得到广泛应用。如图3为使用了免清洗助焊剂的PCBA板底图片，外观无明显松香残留，表面干净无异物。传统的助焊剂喷雾系统感应到载具开始工作，载具离开时停止工作，其在工作过程中喷嘴匀速的来回移动，保证均量的助焊剂喷出。
不同的产品，元件的布局不同，一些不规则形状的服务器主板，如L型的PCB板，为电源预留空间的区域是空的，而有些区域插件元件密集。有些元件线脚比较密集，如DDR4, DDR5的内存槽等，PCB的金属化孔也小，锡的爬升难度比较大。而有些元件线脚稀疏，PCB孔大，如电源接口，上锡性好。所以PCBA的不同区域对助焊剂的需求量有所不同。上锡性差一些的区域可酌情加大助焊剂的量，上锡性好的区域可适当减少助焊剂的量。当前有一些锡炉的喷雾系统可以实现可编程，可局部调节助焊剂的使用量，在满足焊接品质的前提下减少助焊剂的使用。
( H. W! |8 B1 l# T2 J" \- N5 D, R2. 预热
预热段一般采用热辐射的方式，有三个预热区。PCBA在预热段行进过程中，板底助焊剂里的松香和活化剂分解活化，可去除插件元件线脚，PCB金属化孔上的氧化层和其他污染物，防止金属表面在高温下的两次氧化。另外，也可避免PCBA在浸锡过程的高温对PCB和元件带来的热冲击损害。预热段对PCB板底温度，温升率和预热时间均有要求。
" N2 b+ B1 B1 O) K  M( b3. 焊接
常用的锡炉JT-560采用双波峰设计，可视产品需要选取使用。焊接部分对焊接温度，浸锡时间，峰值温度均有要求。使用有铅或无铅锡棒，板子的大小，板上的元件多少，还有锡炉的类型选用不同，各种参数都有差异。图4为波峰焊示意图。

因成本考量，很多大型的PCB如服务器主板也使用OSP（Organic Solderability Preservatives 有机保焊膜）板。OSP板易氧化，在经过了两个回流焊制程，PCB开封又已经超过24小时的PCBA，对波峰焊的焊接质量是极大的挑战，很容易出现上锡高度不符合标准的问题。有一些厂家如德国埃莎（ERSA）有生产可使用液氮的锡炉，可很好地解决OSP板上锡高度不够的问题。图1为插件元件线脚上锡高度不够的范例图片。
# @! T6 M& a9 k
- I: K# }: q9 f图1 插件连接器上锡高度不够范例
# W$ M3 p7 j2 H( r$ [+ C4. 冷却
9 g9 E  [6 ^6 y% m( [  {+ U* G冷却部分，锡炉在锡槽后面有设置冷却风扇，一般要求出炉的温度要低于100度。对产品而言，拿取未冷却的PCBA，容易导致PCB变形而影响组装，也可能导致锡裂等问题。
除了以上提到的控制标准外，运输PCBA的轨道的斜度也是需要控制的参数。轨道的斜度太小容易连锡，斜度太大容易虚焊。
. T8 e4 g. T9 D0 M为了确保所有的实际参数是满足产品生产需求的，在转换线，白夜班开始时，都需要测试波峰焊的温度曲线（Profile）以确保机器工作正常。波峰焊的温度曲线测试所需要的设备和方法与SMT回流焊类似，标题为《PCBA生产之回流焊及常见问题》，这里不做赘述。
PCBA的波峰焊制程分享到这里，下一篇我们分享压件（press fit）制程。更新PCBA生产流程图如图2，增加压件流程。压件不是所有的PCBA都有，标记为可选项。
4 _7 |/ s8 c' J9 _. T' }9 \
图2 更新流程图增加压件

Taio

波峰焊焊接步骤。