PCB組裝，又稱為PCBA，分為貼片加工（即SMT貼片）與通孔插件（即PTH或DIP）兩種形式。目前PCBA通孔焊接最廣泛使波峰焊工藝，也簡(jiǎn)稱PTH和DIP，PTH是Plate Through Hole 的簡(jiǎn)稱，多用于歐美系企業(yè)，意思為PCB電路板通孔制程。另一種稱為DIP，其源于波峰焊制程中零件引腳浸在錫波中從而達(dá)到焊接的目的，此稱用于日系企業(yè)，業(yè)界內(nèi)認(rèn)為DIP=PTH。

波峰焊接是我們PCBA生產(chǎn)裝配過程中的一道非常關(guān)鍵的工序，如常見的雙面混裝板。

▲波峰焊工藝流程圖

一、常用主料輔料介紹

1、焊料

1）有鉛錫條

成份：由錫和鉛組成的共晶化合物，Sn：63%、Pb：37%；熔點(diǎn)：183°C；

2）無鉛錫條

成份：由錫、銀和銅組成的合金化合物，Sn：96.5%、Ag：3.0%；Cu：0.5%熔點(diǎn)：217°C；

2、助焊劑的成份和作用

1）成份

有機(jī)溶劑、松香樹脂及其衍生物、合成樹脂表面活性劑、有機(jī)酸活化劑、防腐蝕劑、助溶劑、成膜劑。

2）作用

去除被焊金屬表面的氧化物；促使熱從熱源向焊接區(qū)傳遞；降低融熔焊料表面張力，增強(qiáng)潤(rùn)濕性；防止焊接時(shí)焊料和焊接面的再氧化。

二、波峰焊簡(jiǎn)介

波峰焊是針對(duì)于插件器件的一種焊接工藝，將熔融的液態(tài)焊料，借助于泵的作用，在焊料槽液面形成特定形狀的焊料波，插裝了元器件的PCB在傳送鏈上經(jīng)過某一特定的角度以及一定的浸入深度穿過焊料波峰而 實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)。

三、常見金屬化通孔插件焊接工藝流程:

成型→手工（機(jī)器）插件→波峰焊→補(bǔ)焊→清洗→分板→測(cè)試（ICT、FCT）→三防→包裝。

四、元器件引腳成型

1）手工整形：直插件彎可以借助工具對(duì)引腳整形，如下圖所示。

▲元器件引腳手工整型

2）工裝整形：將料盒里面的未成型的元件，手工放到自制成型工裝上用力按下，形成所需要的插裝形狀。

▲元器件工裝整形-即利用治具成型

3）機(jī)器剪腳并成型

▲機(jī)器剪腳并成型

根據(jù)元件的型號(hào)及加工后接受的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整機(jī)器，元器件的機(jī)器整形是用專用的整形機(jī)械來完成。

元件成型檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：元件的管腳插入PCB板后，漏出的管腳長(zhǎng)度為2±0.5mm。IC的誤差范圍±0.5mm。三極管檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)插入PCB以后，漏出的管腳長(zhǎng)度為0.8-1.6mm之間。

五、通孔插裝技術(shù)

手工插裝和機(jī)器自動(dòng)插裝

1、手工插件

按照SOP規(guī)定，將所要插的元件以PCB上絲印位置和插件規(guī)則，插在PCB板上的過程。

2、機(jī)器自動(dòng)插裝

通過編程的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備將一些有規(guī)則的電子元器件自動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)地插裝在印制電路板導(dǎo)電通孔內(nèi)。

▲手工插件與機(jī)器自動(dòng)插件對(duì)比

六、波峰焊簡(jiǎn)介

1、定義

波峰焊設(shè)備是指將熔化的軟釬焊料，經(jīng)電動(dòng)泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰，使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊一種焊接設(shè)備。

▲波峰焊設(shè)備

2、主要部件構(gòu)成

波峰焊機(jī)主要由傳送帶、加熱器、錫槽、泵、助焊噴霧裝置等組成。主要分為助焊劑添加區(qū)、預(yù)熱區(qū)、焊接區(qū)、冷卻區(qū)，如下圖所示。

▲波峰焊機(jī)內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)

3、工作原理

波峰焊是采用波峰焊機(jī)一次完成印制上全部焊點(diǎn)的焊接.主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)溫度能自動(dòng)控制的熔錫缸，內(nèi)裝有機(jī)械泵和具有特殊結(jié)構(gòu)的噴嘴.機(jī)械泵能根據(jù)焊接要求，連續(xù)不斷地從噴嘴壓出液態(tài)錫波，當(dāng)印制板由傳送機(jī) 以一定速度進(jìn)入時(shí)，焊錫以波峰的形式不斷地溢出至印制板面進(jìn)行焊接.其運(yùn)行流程為:焊前準(zhǔn)備→涂焊劑→預(yù)熱→波峰焊接→冷卻

4、有鉛與無鉛錫制程

設(shè)定之參數(shù)比較如下

▲有鉛與無鉛錫制程參數(shù)設(shè)定比較

5、波峰形式

從銲料波峰形狀的類型來看，這些裝置 大致可分成兩類單向波峰式和雙向波峰式。

1）單向波峰式

從噴嘴波峰銲料從一個(gè)方向流出的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在除空心波以外，其它單向波形在較新的機(jī)器上已不多見。

2）雙向波峰式

從噴嘴內(nèi)出來的銲料到達(dá)噴嘴頂部后，同時(shí)向前、后兩個(gè)方向流動(dòng)。

第一波峰（高波）是由狹窄的噴口噴出的波峰，流速快，對(duì)治具有影陰的焊接部位有較好的滲透性。同時(shí)，高波向上的噴射力可以使焊劑氣體順利排出，減少了漏焊及垂直填充不足的缺陷。

第二波峰（平波）是一個(gè)“平滑”波，焊錫流動(dòng)速度慢，能有效去除端子上的過量焊錫，使所有的焊接面潤(rùn)濕良好，并能對(duì)第一波峰所造成的拉尖和橋接進(jìn)行充分的修正。

6、波峰焊接溫度曲線原理圖

▲波峰焊接溫度曲線原理圖

7、波峰焊焊接過程

▲波峰焊焊接過程

1) 噴涂助焊劑

電路板置以一定的傾角和傳送速度送入波峰焊機(jī)內(nèi)，然后被連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的鏈爪夾持，途徑傳感器感應(yīng)，噴頭沿著治具的起始位置來回勻速噴霧，使電路板的裸露焊盤表面、焊盤過孔以及元器件引腳表面均勻地涂敷 一層薄薄的助焊劑。

2) PCB板預(yù)加熱

進(jìn)入預(yù)熱區(qū)域，PCB板焊接部位被加熱到潤(rùn)濕溫度，同時(shí)，由于元器件溫度的升高，避免了浸入熔融焊料時(shí)受到大的熱沖擊。預(yù)熱階段，PCB表面的溫度應(yīng)在 75 ~ 110 ℃之間為宜。

3)  溫度補(bǔ)償

進(jìn)入溫度補(bǔ)償階段，經(jīng)補(bǔ)償后的PCB板在進(jìn)入波峰焊接中減小熱沖擊。

4) 焊點(diǎn)的形成過程

當(dāng)PCB進(jìn)入波峰面前端處至尾端處時(shí)PCB焊盤與引腳全部浸在焊料中被焊料潤(rùn)濕，開始發(fā)生擴(kuò)散反應(yīng)，此時(shí)焊料是連成一片（橋連）的。當(dāng)PCB離開波峰尾端的瞬間，由于焊盤和引腳表面與焊料之間金屬間合金 層的結(jié)合力（潤(rùn)濕力），使各焊盤之間的焊料分開，并由于表面張力的作用使焊料以引腳為中心，收縮到最小狀態(tài)，形成飽滿、半月形焊點(diǎn)。

8、使用阻焊治具波峰焊接工藝技術(shù)

由于傳統(tǒng)波峰焊接技術(shù)無法應(yīng)對(duì)焊接面細(xì)間距、高密度貼片元件的焊接，因此使用屏蔽模具遮蔽貼片元件來實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接面插裝引線的波峰焊接應(yīng)運(yùn)而生。

1）PCBA使用阻焊治具波峰焊接技術(shù)的特點(diǎn)還是采用原來的錫爐，所不同的是板子需要放到過錫爐載具/托盤(carrier)之中，也就是我們常說的過爐阻焊治具。

2）屏蔽模具材料

制作模具必須防靜電，常見材料為：鋁合金，合成石，纖維板。使用合成石時(shí)為避免波峰焊?jìng)鞲衅鞑桓袘?yīng)，建議不要使用黑色合成石。選取5mm～8mm厚度的基材制作模具。

▲過爐阻焊治具

目前主要采用的方式：①金屬鐵塊壓件；②模具上安裝壓扣壓件；③制作防浮高壓件治具。

9、波峰焊品質(zhì)缺陷

波峰焊接過程中基本上都是在PCB上來進(jìn)行的，因此在PCB上焊接缺陷主要反映在虛焊、焊點(diǎn)輪廓不良、連焊、拉尖、空洞、暗色焊點(diǎn)或顆料狀焊點(diǎn)等方面。

▲波峰焊品質(zhì)缺陷示例

七、補(bǔ)焊

手工補(bǔ)焊：對(duì)經(jīng)過波峰焊接以后，目視檢查發(fā)現(xiàn)的不良缺陷并粘上不良標(biāo)簽的焊點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)，補(bǔ)焊后對(duì)其焊點(diǎn)進(jìn)行檢查并清洗。

▲手工補(bǔ)焊

八、清洗

其作用是將組裝好的PCB板上面的對(duì)人體有害的焊接殘留物如助焊劑等除去。如堵孔膠，高溫膠帶的殘膠，手印和灰塵等。

電路板清洗技術(shù)：1、水清洗技術(shù);2、 半水清洗技術(shù);3、 免清洗技術(shù);4、 溶劑清洗技術(shù)。

電路板清洗材料：由于電路板通常有電子元器件，因此不適宜用水清洗，而應(yīng)用專門的洗板水、碳?xì)淙軇┫窗逅蛘咚拖窗逅逑础?/p>

▲清洗組裝好的PCB電路板

九、分板

電路板分板：是利用專業(yè)設(shè)備對(duì)拼版電路板裁切、分割、分切單PCS電路板方式。1、手工分板帶V割槽電路板；2、通過編程銑刀高速旋轉(zhuǎn)分割線路板；3、V槽分板機(jī)分板（又分走刀式和走板式）。

▲電路板分板

十、單板測(cè)試

ICT英文全稱為：IN Circuit Test即在線測(cè)試，，是經(jīng)由量測(cè)電路板上所有零件，包括電阻、電容、電感、二極體、電晶體、FET、SCR、LED 和IC等， 檢測(cè)出電路板產(chǎn)品的各種缺點(diǎn)諸如 : 線路短路、斷路、缺件、錯(cuò)件、零件 不良或裝配不良等， 并明確地指出缺點(diǎn)的所在位置，還可以用ICT給電路板料燒錄程序。

▲電路板ICT在線測(cè)試

FCT英文全稱為：Functional Circuit Test即功能測(cè)試，一般專指PCBA上電后的功能測(cè)試，包括：電壓、電流、功率、功率因素、頻率、占空比、位置測(cè)定、LED亮度與顏色識(shí)別、LCD字符和顏色識(shí)別、聲音識(shí)別、溫度測(cè)量與 控制、壓力測(cè)量與控制、精密微量運(yùn)動(dòng)控制、FLASH和EEPROM在線燒錄等功能參數(shù)的測(cè)量。簡(jiǎn)單地說就是對(duì)電路板加載合適的激勵(lì)和負(fù)載，測(cè)量其輸出端響應(yīng)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

▲PCBA的FCT功能測(cè)試

十一、三防涂覆

三防涂覆工藝，在IPC-A-510D中稱為( Conformal Coating)所謂“三防”，通常是指防濕熱、防鹽霧、防霉菌。

▲PCBA三防涂覆工藝

從化學(xué)成分上分為三防漆、熒光三防漆；而從固化方式上，有溶劑型固 化，室溫固化、熱固化和紫外光固化等。

三防漆工藝有：噴涂工藝、刷涂工藝、淋涂工藝和浸涂工藝。

十二、包裝出貨

使用防靜電氣泡袋包裝，再用泡棉包裝，以防止受外力減少緩沖，泡棉多出電路板5cm以上，且使用膠紙固定包裝，使用靜電膠箱出貨，產(chǎn)品中間增加隔板。膠箱疊放不可壓到PCBA，膠箱內(nèi)部干凈，外箱標(biāo)示清晰。

總結(jié)

要獲得電路板最佳的焊接質(zhì)量和滿足用戶的需求，必須控制焊接前、焊接中的每一工藝步驟，波峰焊接過程中出現(xiàn)的缺陷經(jīng)常作為復(fù)合現(xiàn)象出現(xiàn)，要找出根本原因是有一定困難的。只有嚴(yán)格控制所有的參數(shù)、 時(shí)間/溫度、焊料量、焊劑成分及傳送速度等，及早查明起因，進(jìn)行問題分析，采取應(yīng)對(duì)措施，將影響質(zhì)量的各種缺陷消滅在萌芽狀態(tài)之中。才能保證生產(chǎn)出的產(chǎn)品都符合技術(shù)規(guī)范。

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