波峰焊缺陷终极指南：识别、原因和预防

波峰焊是 PCB 组装中的关键工艺，可实现快速高效的通孔元件焊接。然而，波峰焊过程中的缺陷会导致代价高昂的返工、可靠性降低和工程师沮丧。如果您正在寻找常见波峰焊问题的解决方案，例如焊料桥接、焊料不足、焊球或组件翘起，那么您来对地方了。

什么是波峰焊，为什么它很重要？

波峰焊是 PCB 组装中使用的一种批量焊接技术，用于将通孔元件焊接到电路板上。该过程涉及将 PCB 通过熔融焊料波峰，从而在元件和电路板之间形成可靠的电气连接。这种方法对于大规模生产非常有效，与手动焊接相比，通常可将组装时间缩短多达 50%。

然而，如果不仔细控制，波峰焊工艺很容易出现缺陷。这些缺陷会损害 PCB 的功能，导致最终产品出现故障。了解和预防焊料桥接或焊料不足等问题对于保持电子制造的质量和可靠性至关重要。

常见的波峰焊缺陷：概述

在深入研究特定缺陷之前，重要的是要认识到波峰焊缺陷通常由多种因素共同产生，包括温度设置不当、助焊剂应用问题或 PCB 设计缺陷。如果工艺优化不佳，波峰焊的缺陷率可能高达 50%，因此缺陷识别和预防是重中之重。下面，我们将详细介绍四种最常见的波峰焊缺陷，重点关注识别、原因和预防。

1. 波峰焊缺陷：焊料桥接

什么是焊料桥接？

当过多的焊料在 PCB 上的两个或多个相邻焊盘或引线之间产生意外连接时，就会发生焊料桥接。这种缺陷会导致短路，从而导致电子设备故障。焊桥通常显示为应保持独立的焊料连接区域的小块。

焊锡桥接的原因

• 过度焊接：如果焊料波太高或 PCB 在波中停留时间过长，多余的焊料会积聚并形成桥接。

• 焊盘间距不当：焊盘或引线放置得太近的 PCB 设计会增加桥接的风险，尤其是在间距小于 0.1 英寸（2.54 毫米）的情况下。

• 助焊剂应用不足：助焊剂有助于焊料正常流动，但助焊剂不足或不均匀会导致焊料粘在不需要的区域。

• 高焊料温度：高于推荐范围的温度（无铅焊料通常为 250-260°C）会使焊料过于流动，从而增加桥接的可能性。

焊料桥接的预防技巧

• 优化焊料波峰的高度和速度，以最大限度地减少过多的焊料暴露。每分钟 1.5-2.5 米的输送机速度通常是大多数设置的理想选择。

• 通过在焊盘和引线之间保持足够的间距来确保正确的 PCB 设计。在制造之前，使用设计软件检查间距问题。

• 均匀涂抹适量的助焊剂。使用自动助焊剂系统获得一致的结果。

• 监测和控制焊锡锅温度，使其保持在制造商的建议范围内。

2. 波峰焊缺陷：焊锡不足

什么是焊料不足？

焊料不足是指元件引线或焊盘上缺少焊料，导致接头薄弱或不完整。这种缺陷会导致电气连接不良和机械故障，尤其是在压力或振动下。在检查过程中，您可能会注意到关节看起来暗淡或不完整。

焊锡不足的原因

• 预热不足：如果 PCB 和组件没有充分预热（通常为 100-120°C），焊料可能无法正确润湿，从而导致接头不完整。

• 低焊料波峰高度：太低的波可能无法完全接触所有导联，尤其是在较大的元件上。

• 受污染的焊料或铅：元件引线上或焊锡槽中的氧化或碎屑会妨碍正常粘附。

• 助焊剂不当：如果没有足够的助焊剂，焊料可能无法均匀地流过所有区域，从而导致覆盖范围不足。

焊锡不足的预防技巧

• 设置预热温度以确保 PCB 在进入焊锡波之前达到理想范围。使用热分析工具进行监控以确保准确性。

• 调整焊料波峰高度，以确保与所有元件引线完全接触。使用示例板进行测试以确认覆盖率。

• 定期清洁和维护焊锡锅，以去除渣滓和污染物。使用高纯度焊料以最大限度地减少问题。

• 在每次运行前检查喷雾或泡沫助焊剂设置，确保助焊剂应用一致。

3. 波峰焊缺陷：焊料起球

什么是焊球？

当小的球形焊珠在 PCB 表面形成而不是粘附在预期区域时，就会发生焊球。这些球可能会滚动，可能导致短路或其他可靠性问题。在焊后检查过程中，焊球通常以微小的分散点的形式出现。

焊锡起球的原因

• 水分过多：PCB 或组件中的水分会在焊接过程中蒸发，导致焊料飞溅并形成球。

• 高焊料温度：如果焊锡锅超过最佳温度（无铅焊料温度高于 260°C），则可能导致飞溅。

• 助焊剂激活不当：如果由于预热温度低而无法正确激活助焊剂，则可能导致焊料流动不均匀和起球。

• Turbulent Solder Wave 湍流焊波：波调整不当会产生湍流，使焊料滴溅到电路板上。

防止焊球

• 焊接前烘烤 PCB 和组件以去除水分，尤其是当它们存放在潮湿条件下时。在 100°C 下烘烤 2-4 小时通常就足够了。

• 将焊料温度保持在推荐范围内，并使用校准温度计进行监测。

• 优化预热设置以确保助焊剂激活，大多数组件通常在 100-120°C 之间。

• 调整焊锡波以最大限度地减少湍流，使用平滑的层流以获得最佳结果。

4. 波峰焊缺陷：翘起的组件

什么是升降组件？

当元件在波峰焊期间或之后部分或完全从 PCB 上分离时，就会发生翘起元件。这种缺陷会损害组件的机械和电气完整性，通常需要返工。您可能会注意到组件倾斜或完全与焊盘分离。

组件抬起的原因

• 热冲击：焊接过程中的快速温度变化会导致元件因膨胀不均匀而翘起。例如，预热和焊波之间的温差超过 100°C 可能会有问题。

• 元件放置不良：如果元件在焊接前没有牢固地放置或粘合，则焊锡波的力会使它们脱落。

• 磁通量不足：如果没有合适的助焊剂，焊料可能无法均匀地润湿焊盘，从而导致附着力弱和元件翘起。

• 波角不正确：太陡的波角会对组件施加过大的力，将它们推离电路板。

组件翘起的预防技巧

• 使用逐渐预热以最大限度地减少热冲击，确保升温速率不超过每秒 2-3°C。

• 在波峰焊之前，使用粘合剂或适当的插入技术固定组件，以承受波峰的力量。

• 涂抹足够的助焊剂，以促进焊料的强烈润湿和对焊盘的粘附。

• 将焊锡波角度调整到更平缓的斜率，通常约为 7-10 度，以减少对元件的影响。

防止波峰焊缺陷的一般最佳实践

除了解决特定缺陷外，对波峰焊工艺采用主动方法可以显著减少整体问题。以下是确保一致、高质量结果的一些最佳实践：

• 定期维护：定期清洁和维护波峰焊设备，以防止污染并确保性能一致。每天检查焊锡槽渣滓水平并去除杂质。

• 热分析：使用热分析工具监控整个 PCB 的预热和焊波温度。无铅焊料的峰值温度为 250-260°C，并确保加热均匀。

• 优质材料：使用高质量的焊料、助焊剂和组件，以最大限度地减少由材料不一致引起的缺陷。与供应商核实材料规格。

• 作员培训：培训作员识别缺陷的早期迹象并根据需要调整机器设置。训练有素的团队可以将缺陷率降低多达 30%。

• PCB 设计优化：在设计 PCB 时要考虑波峰焊，确保适当的焊盘间距、元件方向和散热，以避免桥接或焊料不足等问题。

如何检查和修复波峰焊缺陷

即使采用最佳预防策略，仍可能出现一些缺陷。实施稳健的检查和维修流程有助于及早发现问题并保持质量。

检测技术

• 目视检查：使用放大工具或自动光学检测 （AOI） 系统检查可见缺陷，如焊料桥接或组件抬起。AOI 系统可以检测到高达 95% 的表面缺陷。

• X 射线检查：对于隐藏的接头或内部缺陷，X 射线检测系统可以揭示通孔连接中焊料不足等问题。

• 功能测试：测试 PCB 的电气连续性和性能，以识别可能不可见的缺陷，例如接头薄弱。

修复方法

• 对于焊料桥接，使用拆焊编织层或抽吸工具去除多余的焊料，然后用异丙醇清洁该区域。

• 对于焊料不足，请使用带有细尖的烙铁手动将焊料涂抹到受影响的接头上，确保适当润湿。

• 对于焊球，用刷子或压缩空气小心地清除松动的焊球，然后检查是否有潜在的短路。

• 对于提升的元件，重新定位并固定元件，然后用新的焊料和助焊剂重新焊接接头。

波峰焊是一种高效的 PCB 组装技术，但它也带来了挑战，可能导致焊料桥接、焊料不足、焊球和元件翘起等缺陷。通过了解这些问题的原因（例如温度不当、助焊剂不足或 PCB 设计不佳），您可以采取有针对性的措施来防止这些问题。从优化机器设置到保持高质量材料，本指南中概述的策略将帮助您自信地解决波峰焊缺陷、焊料桥接、波峰焊缺陷、焊料不足、波峰焊缺陷、焊球和波峰焊缺陷提升组件。