波峰焊SMT 基础认知：原理、组件与核心价值 ——THT 元件焊接核心
来源：捷配
时间: 2025/09/26 09:52:27
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波峰焊SMT
在 SMT（表面贴装技术）生产中，波峰焊是实现 THT（通孔插装技术）元件焊接的核心工艺 —— 通过将熔融焊锡形成 “波峰”，让 PCB 底面的通孔焊盘与元件引脚充分浸润，完成电气与机械连接。与回流焊（适用于表面贴装元件）不同，波峰焊针对带引脚的插件元件（如电阻、电容、连接器），是消费电子、工业控制、汽车电子等领域 PCB 量产的关键环节。若对波峰焊 SMT 的基础逻辑认知不足，易出现 “焊接缺陷率高（如桥连、虚焊）”“设备寿命缩短” 等问题。今天，我们从基础入手，解析波峰焊 SMT 的定义、工作原理、核心组件及与回流焊的差异，帮你建立系统认知。
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首先，明确波峰焊 SMT 的核心定义：指在 SMT 生产线中，针对已完成表面贴装元件焊接（或同步进行）的 PCB，通过 “助焊剂喷涂 - 预热 - 焊锡波峰浸润 - 冷却” 的流程，实现 THT 元件引脚与 PCB 通孔焊盘可靠焊接的自动化工艺。其核心目标是确保焊点饱满、无虚焊 / 桥连，满足 IPC-A-610 电子组件可接受性标准，适用于引脚间距≥0.6mm、通孔直径≥0.3mm 的 THT 元件。
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波峰焊 SMT 的工作原理可拆解为五大关键步骤，每个步骤都有明确的功能与参数控制要求：?
1. 助焊剂喷涂：去除氧化，提升焊锡润湿性?
助焊剂（主要成分：松香、活化剂、溶剂）通过喷雾、发泡或浸渍方式，均匀覆盖 PCB 底面的通孔焊盘与元件引脚，核心作用是：?
- 去除焊盘与引脚表面的氧化层（如氧化铜、氧化锡），避免氧化层阻碍焊锡浸润；?
- 在焊盘表面形成保护膜，防止焊接过程中二次氧化；?
- 降低焊锡表面张力，提升焊锡对焊盘的润湿性（润湿角≤30° 为合格）。?
- 关键参数：喷涂量（10-30μm 干膜厚度）、喷涂均匀性（偏差≤±2μm），喷涂过多易导致焊后残留，过少则氧化层去除不彻底。?
2. 预热：挥发溶剂，活化助焊剂?
PCB 进入预热区（多段红外或热风加热），温度逐步升至 80-120℃，核心作用是：?
- 挥发助焊剂中的溶剂（占助焊剂总量 50%-70%），避免焊接时溶剂受热沸腾导致焊点出现气泡；?
- 激活助焊剂中的活化剂（如有机酸），增强去除氧化层的能力；?
- 预热 PCB 与元件，避免后续接触高温焊锡时因温差过大导致 PCB 变形（翘曲度≤0.75%）。?
- 关键参数：预热温度（分段控制，第一段 80-90℃，第二段 100-120℃）、升温速率（1-2℃/s），温度过低溶剂挥发不彻底，过高则助焊剂提前失效。?
3. 波峰焊接：焊锡浸润，形成可靠焊点?
预热后的 PCB 以恒定速度通过熔融焊锡形成的 “波峰”，通孔焊盘与元件引脚浸入焊锡中（浸入深度 2-3mm），完成焊接，核心原理是 “毛细作用”—— 焊锡在毛细力作用下填充通孔，包裹引脚，形成饱满焊点。?
- 波峰类型：?
- 第一波（紊乱波）：高流速、湍流状态的焊锡波，快速填充通孔，去除孔内空气；?
- 第二波（平滑波）：低流速、层流状态的焊锡波，抚平焊点表面，减少桥连与锡珠；?
- 关键参数：锡温（无铅焊锡 250-255℃）、传输速度（1-1.5m/min）、波峰高度（PCB 厚度的 1/2-2/3）。?
4. 冷却：焊点固化，稳定结构?
焊接后的 PCB 进入冷却区（风冷或水冷），温度从 250℃快速降至 60℃以下，核心作用是：?
- 让焊锡快速凝固（无铅焊锡凝固温度约 183℃），形成稳定的金属间化合物（如 Cu?Sn、Cu?Sn?），确保焊点机械强度（拉伸强度≥5N）；?
- 避免高温停留时间过长导致元件损坏（如电解电容耐温≤260℃）。?
- 关键参数：冷却速率（2-3℃/s）、冷却后温度（≤60℃），速率过慢易导致焊点晶粒粗大，强度下降。?
5. 检测：筛选缺陷，确保质量?
冷却后的 PCB 通过 AOI（自动光学检测）或人工目视，检查焊点是否存在桥连、虚焊、锡珠等缺陷，不合格品需标记并返修。?
波峰焊 SMT 的核心组件构成了完整的焊接系统，每个组件的性能直接影响焊接质量：?
- 锡炉：储存熔融焊锡的核心部件，材质为钛合金（耐焊锡腐蚀），配备加热管（功率 10-20kW）与温度传感器（精度 ±1℃），确保锡温稳定；?
- 传输系统：由不锈钢链条或网带构成，带动 PCB 匀速通过各工序，配备张力调节装置（确保传输速度偏差≤±0.1m/min）与 PCB 定位夹具（防止偏移）；?
- 助焊剂喷涂系统：包含助焊剂储存罐、喷嘴（雾化或发泡）、清洁装置（定期清理喷嘴堵塞），喷涂范围可根据 PCB 尺寸调整；?
- 预热区：多段红外加热管（功率 5-10kW / 段）或热风加热器，温度可分段独立控制，适配不同 PCB 厚度（1.0-3.0mm）；?
- 波峰生成系统：由电机、叶轮（生成波峰）、波峰高度调节装置构成，可独立控制第一波与第二波的高度与流速；?
- 冷却区：轴流风扇（风冷）或冷却水管（水冷），风速 / 水流量可调节，确保冷却速率达标。?
与回流焊（SMT 表面贴装元件焊接工艺）相比，波峰焊 SMT 有三大核心差异，决定其适用场景：?
- 焊接对象：波峰焊针对 THT 元件（带引脚，需插入 PCB 通孔），回流焊针对 SMD 元件（无引脚，贴装于 PCB 表面）；?
- 加热方式：波峰焊通过 “焊锡直接浸润” 加热，回流焊通过 “热风 / 红外辐射” 间接加热；?
- 焊点形态：波峰焊形成 “通孔填充焊点”（焊锡填充整个通孔），回流焊形成 “表面浸润焊点”（焊锡覆盖表面焊盘）。?
波峰焊 SMT 的核心价值体现在 “量产效率、成本控制、可靠性” 三大维度：?
- 量产效率高：全自动生产线每小时可焊接 500-1000 片 PCB，远超手工焊接（10-20 片 / 小时）；?
- 成本可控：焊锡利用率达 90% 以上，助焊剂消耗量仅 0.5-1mL / 片 PCB，单位焊接成本约 0.1-0.3 元 / 焊点；?
- 可靠性强：通孔填充焊点的机械强度与电气稳定性优于表面焊点，适用于高振动（如汽车）、高可靠性（如医疗）场景。?
波峰焊 SMT 是 THT 元件焊接的 “核心工艺”，其原理、组件与特性是后续工艺优化与设备维护的基础，需深入理解以确保焊接质量稳定。
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