無鉛波峰焊工藝機(jī)理很簡(jiǎn)單，也很好理解，但是要在生產(chǎn)中獲得良好的焊點(diǎn)，就要嚴(yán)格控制各工藝參數(shù)，其中任何一個(gè)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生焊接不良。目前無鉛釬料的使用，給波峰焊工藝與設(shè)備帶來新的特點(diǎn)。下面廣晟德波峰焊給大家講解一下無鉛波峰焊工藝的特點(diǎn)。

1. 較高的焊接溫度

主要的無鉛釬料Sn0.7Cu熔點(diǎn)(227oC)較傳統(tǒng)SnPb(183oC)高44oC，設(shè)備的可加熱最高溫度也應(yīng)相應(yīng)提高至少44oC，所以設(shè)備材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須具有良好的耐熱性，在高溫下不變形。

另外無鉛波峰焊的焊接溫度較高(一般設(shè)定為260oC)，為減少印刷電路板組裝件與波峰接觸時(shí)的熱沖擊，需要增加預(yù)熱時(shí)間。最好的解決方法是增加設(shè)備的預(yù)熱區(qū)長(zhǎng)度，其長(zhǎng)度由產(chǎn)量和傳送速度來決定。無鉛化后預(yù)熱區(qū)的長(zhǎng)度由以前的90～100㎝變?yōu)?20～150㎝，增加了預(yù)熱時(shí)間。對(duì)于加熱方式來說，基本采用熱輻射方式進(jìn)行預(yù)熱，最常用的波峰焊預(yù)熱方法由強(qiáng)制熱風(fēng)對(duì)流，電熱板對(duì)流、電熱棒加熱和紅外線加熱等。

2.較長(zhǎng)的預(yù)熱時(shí)間

預(yù)熱階段主要是蒸發(fā)多余溶劑和PCB制造過程中夾帶的水分，增加粘性，并起到活化助焊劑的作用。如果粘度太低，助焊劑會(huì)被熔融釬料過早的排擠出，造成表面潤(rùn)濕不良。表2為無鉛免清洗助焊劑和水溶性助焊劑的活性參數(shù)。

對(duì)于不同的助焊劑的活性參數(shù)要求，需要的預(yù)熱區(qū)長(zhǎng)度可能有所變化，但差別不是很大。

預(yù)熱階段干燥助焊劑也可加強(qiáng)其表面活性，加快焊接過程。并且基板和元器件在預(yù)熱階段加熱到100℃以上，可以降低熱沖擊，較少基板翹曲的可能。另外預(yù)熱階段可以加快PCB板及元器件上揮發(fā)物質(zhì)的蒸發(fā)，避免在波峰上引起焊錫飛濺和PCB上的錫球。

不足的預(yù)熱時(shí)間和溫度會(huì)造成焊后殘留，或許活性不足，造成潤(rùn)濕性差。預(yù)熱低可能導(dǎo)致焊接時(shí)水蒸氣、液體助焊劑等氣體排放造成焊料球，這種情況在低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的水基助焊劑上特別明顯。過高則會(huì)導(dǎo)致助焊劑在到達(dá)波峰之前就已經(jīng)失去作用，導(dǎo)致焊錫表面張力增大，造成橋連或冰柱。

3.大量助焊劑的使用

由于可能要使用較大量的助焊劑，所以設(shè)備必須配備優(yōu)良的抽風(fēng)過濾系統(tǒng)，以最小化助焊劑中揮發(fā)物質(zhì)的污染。

4.噴霧式助焊劑涂覆方式

常用助焊劑用CFC等清洗劑清洗，其中含有的ODS（臭氧耗竭物質(zhì)）破壞生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重威脅人類安全。免清洗助焊劑和水溶性助焊劑解決了不使用CFC類清洗劑減少環(huán)境污染方面和解決因細(xì)間隙、高密度元器件組裝帶來的清洗困難問題，它們的使用已經(jīng)同無鉛焊料一樣，成為一種必然的趨勢(shì)。表1所示為三種不同助焊劑的物理參數(shù)的比較，分別代表傳統(tǒng)的松香基助焊劑、免清洗助焊劑和水溶性助焊劑。

5.較高的腐蝕性

高Sn含量（95％以上）的無鉛焊料在焊接溫度升高（30～50℃）的情況下，對(duì)錫爐采用的材料SUS304和SUS316型不銹鋼具有明顯腐蝕（圖1），一般為6個(gè)月，而且最容易受到腐蝕的是與流動(dòng)焊料接觸的部位，如泵的葉輪、輸送管和噴口。

6.更多氧化錫渣

焊料波的表面被一層均勻的氧化皮覆蓋，它在沿焊料波的整個(gè)長(zhǎng)度方向上幾乎都保持靜態(tài)，在波峰焊過程中，PCB接觸到焊料波的前沿表面，氧化皮破裂，PCB前面的焊料皮無褶皺的向前推進(jìn)，整個(gè)氧化皮與PCB以同樣的速度移動(dòng)。與Sn-Pb焊料相比，無鉛焊料將產(chǎn)生更多的錫渣(dross)，影響焊接質(zhì)量，同時(shí)也造成浪費(fèi)。典型的錫渣結(jié)構(gòu)都是90％的可用金屬在中心，外面包含10％的氧化物。這是因?yàn)椴煌瑴囟认耂nO2和PbO的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能不同，前者生成自由能低，容易產(chǎn)生，而后者不易。對(duì)于無鉛波峰焊設(shè)備最好配有自動(dòng)刮除錫渣裝置和焊錫液面高度自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。

7.采用雙波峰系統(tǒng)

雙波峰系統(tǒng)前面的湍流波可滲入到所有待焊表面以保證良好潤(rùn)濕后面的雙向?qū)捚讲鲃?dòng)緩慢且平坦，有利于保證印刷電路板在流動(dòng)速率最小點(diǎn)處脫離焊料波峰，進(jìn)而最大限度地抑制橋連(bridge)、毛刺(icicle)等焊接缺陷的產(chǎn)生。

8.Lift-off（剝離）缺陷

剝離現(xiàn)象如圖  所示，焊點(diǎn)與焊盤在應(yīng)力的作用下開裂，焊點(diǎn)邊緣翹起。剝離現(xiàn)象一般在40X工業(yè)檢測(cè)放大鏡下就可以觀測(cè)到，對(duì)電性能幾乎沒有影響，但是對(duì)可靠性會(huì)造成很大的威脅。

9.焊錫成分的準(zhǔn)確性

波峰焊中，由于焊料的氧化和母材金屬的溶解，使焊料槽中釬料的成分發(fā)生變化，偏離共晶點(diǎn)，導(dǎo)致流動(dòng)性差，出現(xiàn)連焊、虛焊、焊點(diǎn)強(qiáng)度不夠，影響整機(jī)的可靠性。焊錫中Cu含量超過0.85wt%時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接不良，當(dāng)Cu溶解于釬料鍋內(nèi)時(shí)，會(huì)在熔融釬料內(nèi)形成Cu6Sn5金屬間化合物，Cu6Sn5化合物相的密度為8.3g/mm3，而常用無鉛釬料的密度則為7.4g/mm3，從而形成的金屬間化合物沉淀在熔融釬料鍋的底部不易清除，縮短焊錫鍋壽命。