波峰钎焊

波峰钎焊是一种在中使用的大批量钎焊工艺。电路板被输送通过一槽熔融焊料的槽体，槽内的泵使熔锡上涌，形成类似駐波的焊波。当电路板与该焊波接触时，元件便被焊接到电路板上。波峰钎焊既用于通孔插装印刷电路组件，也用于表面安装。后者情况下，元件先由贴片机粘附到印刷电路板（PCB）表面，然后再通过熔锡波。波峰钎焊主要用于插件元件的焊接。

随着插件元件逐渐被表面安装元件取代，在许多大规模电子制造应用中，波峰钎焊已被回流焊接方法所代替。然而，在表面贴装技术（SMT）不适用的情况下（例如大功率器件和高引脚数连接器），或在仍以简单插件技术为主的场合（某些大型家用电器），波峰钎焊仍有重要应用。

波峰钎焊工艺
波峰钎焊机有多种类型，但这些机器的基本组成和原理相同。工艺中使用的基本设备包括：将PCB通过各个工艺区的输送装置、用于钎焊的熔锡槽、产生实际焊波的泵、助焊剂喷洒装置以及预热区。焊料通常是金属的混合物。典型的含铅焊料由50%锡、49.5%铅和0.5%锑组成。《危害性物質限制指令》（RoHS）促使现代制造业逐步从“传统”含铅焊料向无铅替代品过渡。常用的无铅合金有锡-银-铜（SAC）和锡-铜-镍合金，其中一种常见合金为日本超越（Nihon Superior）开发的SN100C，成分约为99.25%锡、0.7%铜、0.05%镍和 <0.01% 锗。

助焊剂
波峰钎焊过程中的助焊剂具有主要和次要两个目的。主要目的是清洁待焊接的元件，尤其是去除可能形成的氧化层。助焊剂分为腐蚀性和非腐蚀性两类。非腐蚀性助焊剂需要预清洗，在需要低酸性环境时使用。腐蚀性助焊剂反应迅速，预清洗要求低，但酸性较高。

预热
预热有助于加速钎焊过程并防止热冲击。

清洗
有些类型的助焊剂称为“免清洗”助焊剂，其残留物在钎焊后对产品无害，因而无需清洗。通常免清洗助焊剂对工艺条件较为敏感，在某些应用中可能不适用。而其他类型的助焊剂则需要清洗阶段，此时 PCB 会用溶剂和/或去离子水清洗以去除助焊剂残留物。

表面处理与质量
质量取决于加热时的适当温度和正确处理的焊接表面。

焊料类型
通过不同锡、铅和其它金属的组合可以得到不同性能的焊料。所用组合取决于所需特性。最常见的组合为无铅工艺使用的SAC（锡/银/铜）合金和Sn63Pb37（Sn63A）——一种由63%锡和37%铅组成的共晶合金。后者强度高，熔点范围窄，熔化与凝固速度快（即不存在像旧的 60%锡/40%铅合金那样的“塑性”区间）。较高的锡含量会提高焊料的抗腐蚀性，但会提高熔点。另一种常见组合为11%锡、37%铅、42%铋和10%镉，此组合熔点低，适用于对热敏感的元件焊接。环境与性能要求也会影响合金选择。常见限制包括在要求RoHS合规时限制铅（Pb），以及在长期可靠性关注时限制采用纯锡（Sn）。

冷却速率的影响
让PCB以合理的速率冷却十分重要。如果冷却过快，PCB 可能翘曲且焊点性能受损；反之若冷却过慢，PCB可能变脆，某些元件可能因长时间受热而损坏。PCB应通过细水雾喷淋或风冷方式冷却，以减少对电路板的损害。

热剖面
热剖面是指测量电路板上若干点以确定其通过钎焊工艺时所经历的温度变化。在电子制造业中，统计过程控制（SPC）有助于判定工艺是否在可控范围内，该判定基于钎焊工艺和元件要求所定义的回流参数。诸如Solderstar的WaveShuttle和Optiminer之类的产品开发了专用夹具，这些夹具可随PCB通过工艺并测量温度剖面、接触时间、焊波平行度和焊波高度。将这些夹具与分析软件结合，生产工程师即可建立并控制波峰钎焊工艺。

焊波高度
焊波高度是设置波峰钎焊工艺时需评估的关键参数。焊波与被焊组件的接触时间通常设定在2-4秒。该接触时间由机器的两个参数控制：输送速度与焊波高度，改变任一参数都会导致接触时间变化。焊波高度通常通过调节机器上泵速来控制。可使用強化玻璃板评估变化；若需更详细的记录，则有能数字记录接触时间、焊波高度和速度的夹具可用。此外，某些波峰钎焊机可让操作员在平滑的层流波与压力稍高的“舞动（dancer）”波之间选择。

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