文章来源：SMT工程师之家  作者：中山之行者

一、影响波峰焊接效果的四要素

影响波峰焊接效果的四个要素，按其影响程度的权重排序为：基体金属的可焊性、波峰焊接设备、PCB图形设计的波峰焊接工艺性以及波峰焊接工艺的优化。下面就来对这些问题进行分析。

1 、基体金属的可焊性

基体金属是指PCB焊盘和元器件的引脚，凡是有过波峰焊接实践的人都会对此深有感触，即只要是在基体金属可焊性良好的情况下，其他要素对焊接效果的影响敏感度都会显得很迟钝，即工艺窗口明显增宽。这就是人们为什么总是把基体金属的可焊性列为影响焊接效果的第一要素来考虑的原因。供应商提供的PCB焊盘和元器件引脚必须是可焊性良好的，且能经受焊接前的存储及多次焊接温度作用而不退化。PCB可焊性涂层的获得，有以下几种方法（只介绍无铅PCB涂层）。

（1）有机可焊性保护涂层（OSP）

这种涂层材料易于操作，与SAC等无铅钎料兼容，相对来说无离子性杂质，表面平整光滑。OSP涂层的厚度通常为0.2～0.5μm，过高的预热温度（如130℃）将使其失去保护作用。在预热过程中由于OSP与水溶性助焊剂兼容，助焊剂中的活性剂和溶剂会迅速溶解OSP涂层，使其变成助焊剂的一部分，当熔化的钎料接触到PCB时便挥发掉了。

这种涂层材料存储时间短，即使在干燥的N2中存储也不能超过12个月。

（2）Im-Sn涂层

Im-Sn涂层表面平整度好，而且易于操作。使用这种涂层时，必须考虑在较高的焊接温度下会导致基体金属向外扩散和氧化，从而使得可焊性下降。另外锡晶须问题被认为是Im-Sn的主要障碍。

（3）Im-Ag涂层

Im-Ag涂层是直接在铜导体上进行浸银，其厚度为0.127～0.254μm，浸银层呈半光亮银色，其表面状态与平整度基本与铜表面状态一致。

为了评估浸银涂层的可靠性，国外有学者分别对浸银层的144 I/O窄间距（0.8mm）和156 I/O间距（1mm）的面阵列组件焊点可靠性实施热循环测试。以-40～125℃的温度变化范围作为与HASL钎料涂层结果进行比较。温度的递升率为8～10℃/min。144 I/O器件经过过254～1264个周期循环，156 I/O器件经过546～1754个周期循环，试验表明Im-Ag层的热循环可靠性可与HASL的可靠性相媲美。由于含银量较少，焊点界面上形成的Ag-Sn金属间化合物对热循环可靠性没有太大的影响。因为焊盘表面的银量很少，所以也不会给焊点带来脆性方面的影响。

（4）ENIG-Ni/Au涂层

ENIG-Ni/Au表面的二级互连可靠性，要比Im-Ag或HASL钎料表面涂层的可靠性差。LonChase在试验中通过对焊点的横截面分析，发现在元器件和焊盘界面的相邻于Ni层的Sn层中含有金。Sn-Au层内的富铅区域会完全蔓延到整个焊点，界面上的Au-Sn金属间化合物的高浓度说明Au在焊点上的蔓延是不均匀的。

2、波峰焊接设备

要衡量波峰焊接设备对焊接效果的影响，关键在于下述几个方面。

1）钎料波形

在两台不同的波峰焊机上运行同一套工艺参数，使用相同的助焊剂、维护计划、温度曲线，得到的却是两个很不同的焊接效果。这是因为不同的波峰焊接设备有不同的个性，其个性最集中体现在钎料波峰的差异上。

2）PCB与钎料波峰之间的相互作用

（1）相互作用的描述

控制波峰焊接过程涉及直接测量PCB在波峰上经历的时间和浸入的深度。PCB看不到传送带速度；但能感受到在波峰中的驻留时间。同样，PCB不知道泵的速度，但能感受到在波峰中浸入的深度。因此，波峰焊接机不能保证完全的可重复性。

波峰焊机参数的设定并不能反映波峰焊接机随机的变化性。因此，波峰焊接过程中必须关注PCB与波峰的相互作用，而不是波峰焊接机的设定。

所有波峰焊接机都有自己的数据变化和可重复性的工艺窗口，这个窗口要通过对驻留时间和浸入深度的直接测量来确定。理解波峰焊接机对驻留时间、浸入深度和平行度的要求，将帮助操作人员优化对每一种PCB的波峰焊接工艺过程。

（2）相互作用参数的测量和计算

① PCB与钎料波峰间的平行度。PCB与钎料波峰面的平行度反映了钎料波峰的平整性，如下图所示。

钎料波峰沿宽度方向（垂直于夹送方向）的平整度差，是导致波峰面与PCB不平行的关键。在这样的状况下进行焊接导致的后果是：

● 沿PCB宽度方向浸入深度不相等，是导致PCB从钎料波峰脱离时，在剥离区内产生钎料横向流动而形成桥连的主因。

● PCB未接触钎料波峰的部位将发生局部漏焊。

对PCB与钎料波峰面平行度的测量，通常都是采用带刻度的石英玻璃平板（以下简称平板）来进行的。其方法是将平板装夹于夹送系统中并运行至钎料波峰上，在平板上将显示浸入和脱离波峰的两条线，分别称为“浸入线”和“脱离线”，如下图所示。

上图（a）中，平板上显示的脱离线呈直线且与浸入线平行，表明钎料波峰面非常平整；而上图（b）中，脱离线呈曲线状态且与浸入线之间不成平行，表明该波峰面平整性很差。使用这样的波峰进行焊接，缺陷必然很多。

② 波峰阔度。波峰阔度的测量方法与波峰面平整度的方法相同，从石英玻璃板上的刻度可直接读得阔度值的大小，如下两图所示。

波峰阔度的定义

波峰阔度的测量

③ 浸入深度

浸入深度是指PCB经过钎料波峰时浸入钎料波峰内有多深，最好的波峰焊机具有0.25～0.50mm的高度递增量的控制变化能力。这个参数的测量通常都是在生产现场通过观察，估计其浸入深度约占PCB厚的百分数来表征。

④ 驻留时间

驻留时间是指在波峰焊接过程中，一个引脚在钎料波峰中经历的时间，因此也称为焊接时间。设计完善的波峰焊接设备具有0.10s的递增控制能力。

下图反映了浸入深度与阔度（接触长度）的相互关系，即浸入深度直接决定阔度，而阔度又直接影响驻留时间，因此驻留时间通常可以按下式计算出来：

驻留时间=波峰阔度÷传送带速度

显然，传送带速度的设定将不能单独控制PCB在钎料波峰上的驻留时间，为此还必须精确测量与控制浸入深度。

⑤ 钎料波峰形状的下图反映了钎料波峰形状对波峰阔度的影响。一个较宽的钎料波就意味着有较长的接触时间。因此，当浸入深度保持相同时，它就有较长的驻留时间。

3、 波峰焊接工艺的优化

波峰焊接通常由三个基本子过程组成，即喷涂助焊剂、预热和焊接。优化波峰焊接过程就意味着优化这三个子过程。在这些子过程中，最关键要素有以下几点。

1）驻留时间

驻留时间的优化与可重现性对焊接过程来说是极为重要的。为了达到这个目的，应尽量获取PCB从钎料波峰中退出时的即时数据，并提供浸入高度的直接测量结果。具体步骤如下：

① 测量与建立PCB与波峰面的平行度；

② 测量PCB实时的驻留时间；

③ 测量PCB实时的浸入深度；

④ 评估PCBA的焊接质量，得出实际的缺陷率（ppm）；

步骤①～③每班（8h）应进行两次，步骤④应在每一班次结束时完成。

进行PCB焊接之前，如果测量显示不平行或者驻留时间和浸入深度发生变化时，应及时对波峰焊机进行调整，以确保所期望的板与波的相互作用，从而达到PCB焊接质量的可重现性。

2）浸入深度

改变浸入深度会改变接触长度和驻留时间，这使得浸入深度的直接准确测量成为关键。泵速产生波峰高度，它会随着钎料槽中钎料的消耗而变低。而PCB的实际浸入深度取决于钎料槽的高度、PCB在传送带指爪上的夹持状态、传送带角度、以及是否使用托架等因素。

控制浸入深度并保持其不变，只是问题中的小部分。更重要的是确定在哪个浸入高度上，PCB的焊接质量才是最佳的。归纳起来可以得出下列结论：

① 缺陷率随驻留时间的不同而显著变化。

② 控制浸入深度是关键，因为浸入深度的变化意味着接触长度的变化，其结果是导致驻留时间不受控制。

③ PCB与钎料波峰互动的优化的好处是很大的，当决定波峰焊接过程时，需要对不同类型的PCB进行逐个评估。对所有的PCB使用相同的参数，将不可能都获得最佳的焊接效果。

④ 优化是基于对PCB上实际缺陷的统计数据而进行的动态调整过程。只记录机器的设定值或PCB与波的静态数据将不会产生希望的结果。

3）助焊剂及涂层

助焊剂用于提高被焊基体金属表面能水平，改善待焊接表面的可润湿性。电子产品焊接用助焊剂的活性范围，从腐蚀性强的有机酸到弱有机酸。松香基助焊剂的腐蚀性是取决于卤化物的类型与含量。有些松香基材料的残留物可以残留在焊后的PCB上，因为活性剂被松香树脂包裹密封着，对外显不出活性。松香对活性剂含量的比例可决定活性剂被松香包裹在其内的密封程度。目前使用的大多数免清洗波峰焊接用的助焊剂均属于弱有机酸配方。

助焊剂涂层必须是均匀的，且厚度上是受控的。助焊剂必须渗入孔内并蔓延到引脚上。

4）预热

在波峰焊接工艺中增加预热处理工序，具有下列作用：

① 助焊剂在起作用前，需要把助焊剂中的活性剂进行化学分解，然后这些具有活性的化学成分与基体金属表面氧化物互相作用，使氧化物从被焊表面清除。因此，必须把助焊剂预热到活化温度才能发生这种反应。

② 加快挥发性物质的挥发速度，从而消除波峰焊接中可能出现的潜在问题。这些挥发性物质主要来自助焊剂，但也可能来自PCB制造、存储和配送过程。挥发物在波峰上的出现可能引起钎料球飞溅。

③ 使被焊部件温度逐步增加，从而使波峰焊接过程中对PCB及所安装的元器件产生的有害热冲击降低到最小程度，缓和了热应力，从而使印制板的翘曲和变形现象减至最小。

④ 预热处理提高了PCB装配件的焊前温度，这样就使PCB在与钎料波峰接触时，把被焊件加热到润湿温度所需要的时间缩短，从而加快传送带的夹送速度。这不仅提高了生产效率，而且还具有减弱焊缝中填充钎料和基体金属之间发生的过度的冶金现象，抑制PCB、元器件、塑料零件等热变形等优点。

4、 无铅波峰焊接的工艺性问题

对于无铅波峰焊接，钎料槽温度一般为255～270℃。对于每种助焊剂，涂覆方法和涂覆量、预热温度和时间，都要予以优化确定。为使热冲击小于100℃，以保护元器件，必须采用较长的预热区，必须使用惰性气体以提高直通率和减少钎料渣量。SAC钎料与Sn-37Pb钎料的成渣量相近，而Sn-Cu钎料成渣量相当大。其他工艺参数，如传送带速度、滞留时间和浸入深度、元器件安装方向与焊接方向等，都会影响无铅波峰焊的直通率和质量，但在这些方面无铅钎料和有铅钎料并无差别。对于无铅钎料的波峰焊接，要求对其钎料槽中熔液成分进行严密监控。

二、SMA波峰焊接的波形选择

1、 SMA波峰焊接工艺的特殊性

表面安装组件（以下简称SMA）在电子产品生产中已获得越来越多的应用。在SMA波峰焊接中，过去进行传统波峰焊接的钎料波峰发生器在技术上必须进行更新设计，方可适合于SMA波峰焊接的需要。

SMA波峰焊接工艺既有与传统的THT波峰焊接工艺共性的方面，也有其特殊之处。对元器件来说，最大的不同在于SMA波峰焊接属于一种浸入式焊接，而THT为非浸入方式。这种浸入式波峰焊接工艺带来了以下一些新问题：

● 由于存在气泡遮蔽效应及阴影效应，易造成局部跳焊；

● 随着SMA组装密度越来越高，元器件间的距离亦越来越小，故极易产生桥连；

● 由于钎料回流不好，易产生拉尖；

● 对元器件热冲击大；

● 钎料中溶入杂质的机会多，钎料易受污染。

2、 气泡遮蔽效应

由于SMC/SMD贴装在PCB面上后，在PCB表面上形成了大量的微缝，这些都是积存和藏匿空气、潮气、助焊剂的地方。在进行波峰焊接过程中，这些藏匿在微缝中的空气受热膨胀逃逸出来，再加上潮气、助焊剂受热时挥发出来的蒸汽以及SMC/SMD黏胶剂热分解产生的气体等综合因素，从而在波峰钎料中形成大量的气泡。由于SMA所用PCB孔眼很少，所以这些气泡被压在PCB下表面无逃逸通道而在PCB下表面上游荡，当被吸附在焊接区上后，便阻挡了波峰钎料对接合部金属的润湿而造成跳焊，如下图所示。

3、 阴影效应

1）SMC/SMD背流阴影

由于贴装在PCB面上的SMC/SMD安装设计不当，造成在波峰焊接时SMC/SMD的一部分连接点落入了由SMC/SMD本身沿背流方向形成的阴影区内，使得钎料无法漫流到此区域内而产生跳焊，如下图（B）区域。

2）高度所形成的阴影

在安装设计时，由于对SMC/SMD尺寸大小悬殊的各元器之间布置不当，导致了尺寸大、个儿高的SMC/SMD对尺寸小、个儿矮的SMC/SMD挡流所形成的阴影区，而使位于阴影区内的矮小SMC/SMD会发生大量跳焊现象，如下图（B）区所示。

4、 SMC/SMD的焊接特性和安装设计中应注意的事项

1）SMC/SMD的焊接特性

了解和合理地利用SMC/SMD固有的焊接特性，是确保SMA波峰焊接成功率的重要一环。各类SMC/SMD的焊接特性，可查阅有关的产品技术手册了解。

① 碳膜或金属膜电阻类：所用材料耐热性好，在端子引出线（42合金）上进行电镀钎料合金处理，不会产生钎料熔蚀现象，能很好地适应于各种焊接方式（波峰焊和回流焊）。

② 陶介电容器类：由于陶瓷在急热、急冷和局部加热时容易破损，所以在焊接时一定要注意先预热，焊后要缓慢冷却。波峰焊接时，焊接温度为240～250℃；时间为3～4s。

③ 薄膜电容器类：标准的波峰焊接条件如下。

预热温度：max150℃；时间：＜3min焊接温度：max250℃；时间：＜5s焊后要保持2min的缓慢冷却时间。

④ 半导体管类：标准的波峰焊接条件如下。

预热温度：130～150℃；时间：1～3min。焊接温度：240～260℃；时间：3～5s焊后要保持2min的缓慢冷却时间。

⑤ SOP-IC类：波峰焊接条件如下。

预热温度：＜150℃；时间：1～3min

焊接温度：＜260℃；时间：3～4s

2）贴片黏胶选择使用于SMA波峰焊的黏胶，必须考虑黏胶在波峰钎料中受热产生的气体。若这些气体无法排出而留在焊点附近，阻碍了液态钎料与基体金属表面的接触，或胶粘到了PCB的焊盘上，会造成焊点空焊、脱落等现象。因此，所用黏胶必须能耐受焊接时的热冲击，并在高温下拥有足够的胶黏力，而且浸入波峰钎料后不产生气体。除此之外，还应适当控制固化及预热条件，这对于减少波峰焊接时气体产生量也是有显著效果的。SMA波峰焊接中常用的黏胶根据其固化方式的不同，有以下两种。① UV胶：通常采用紫外光固化，一般不加硬化剂。其胶黏性与加热升温速率有密切关系，通常取2℃/s，固化温度一般都在180℃以下，时间为2.5～3min。② 一般性胶：不加硬化剂，俗称红胶。在温度控制方面与UV胶稍有差异，加热升温速率约为2℃/s，固化温度大约在170℃以下，时间为2.5～3min。

3）焊盘形状和尺寸焊盘形状和尺寸的选择是否合理，不仅影响接触性能，而且还直接影响焊接缺陷发生的概率。

三、波峰焊接工艺窗口设计

1、 正确进行波峰焊接工艺窗口设计的重要性
对于一台功能设计完善的波峰焊接机，与焊接工艺相适配的机器参数应在一定范围内是可调的；且其控制精度应能满足正常操作要求；设备的工序能力系数 Cpk≥1.33；具有良好的环保性能。在此前提下，波峰焊接工艺参数的选择是否合理就是影响波峰焊接质量的重要因素。美国休斯飞机公司的研究人员称：“波峰焊接的成功与否，取决于人们对波峰焊接设备的了解及对工艺细节的重视程度……”因此，掌握波峰焊接工艺窗口的合理设计和参数的正确调控，是确保波峰焊接质量的关键环节之一。

与波峰焊接相关的工艺参数主要是指：上机前的烘干处理、预热温度、焊接温度、焊接时间、夹送倾角、压波深度、波峰高度、钎料槽中钎料杂质容限的控制等。

2、 上机前的烘干处理

涂覆助焊剂之前的制造过程中，PCB曾在电镀溶液中处理过，如果因其多孔性而吸收了一定数量的溶液与水，那么在高温下进行波峰焊接操作时，将使这些液体汽化，这不仅会使钎料本身产生喷溅现象（即波峰焊接时PCB中的水分蒸发而把钎料从焊缝中喷出），而且还能形成大量蒸汽。这些蒸汽被截留在填充钎料中形成气孔。为了消除在制造过程中就隐藏于PCB中残余的溶剂和水分，在插装元器件之前，建议对PCB进行上线前的烘干处理，烘干的温度和时间可参见如下表

上表中所列温度和时间，对1.5mm以下的薄板可选用较低的温度和较短的时间，而对厚板则可采用较高的温度和较长的时间。四层以上的PCB要求采用表中最高的温度和最长的时间。
PCB在上线之前进行烘干处理对消除PCB制板过程中形成的残余应力，减少波峰焊接时PCB的翘曲和变形也是极为有利的。

3、 涂覆助焊剂

SMA波峰焊接中，由于已安装了SMC / SMD的PCB表面凹凸不平，这给助焊剂的均匀涂覆增加了困难。就目前普遍推广应用的喷雾涂覆工艺而言，在倾斜夹送情况下，若喷雾头喷雾角度选择不当，将存在明显的阴影效应而使位于阴影区内的焊点漏涂。因此，始终保持喷雾头的喷雾方向与PCB面相垂直，是克服喷雾阴影效应的有效手段。
由于PCB面上存在大量的窄缝和深层毛细管现象，这给波峰焊接后彻底清除助焊剂残留物增加了困难。因此，一个连续、均匀的对整个PCB的助焊剂喷雾是必须的。用尽可能低的气压来施用尽可能细的颗粒，将获得更好的结果。较高的气压设定可能引起颗粒的反弹作用，因而不会改善板表面的湿润。因此，选择一种最适合PCB的助焊剂喷雾处理器，使用无VOC助焊剂尽可能达到最精细的颗粒，是达到良好的通孔渗透和成功的水膜挥发的关键。
波峰焊接工艺中在PCB上，助焊剂喷雾涂覆量尽精确控制在300～750mg/dm2。若超过750mg/dm2，将可能出现过量的助焊剂从PCB上滴落下来。

4、 预热温度

1）预热的作用预热必须确保PCB组装件达到最适宜的温度，以激活助焊剂的活性。对于不同的PCB组装件，最佳的时间-温度曲线取决于许多因素，而不仅仅是助焊剂的化学成分。这些因素包括PCB的设计、在波峰上的接触长度、钎料温度、钎料波的速度和形状。

在波峰焊接中，反在PCB上涂覆助焊剂是不够的，助焊剂还必须在活化温度下在PCB表面上停留足够的时间。该停留时间和温度是保证助焊剂净化被焊基体金属表面的重要参数。确切的时间和温度取决于具体的波峰焊接设备系统和助焊剂的型号。预热时间和温度的不足将造成：

● PCB上留下较多的残留物。

● 助焊剂活性不能充分激活而造成润湿性差。

● 预热不足还将导致在波峰焊接过程中，因大量气体放出造成钎料珠，以及当液体溶剂到达波峰时产生钎料飞溅。特别是当采用水基助焊剂时，在进入钎料波峰之前，若没有提供足够的预热来蒸发水分时，焊球飞溅现象尤为常见。

然而过分的预热时间和温度，又将降低助焊剂在进入钎料波峰之前的化学活性和作用效果。在最佳的温度下焊接，可在钎料波峰上留下足够的助焊剂，这有助于PCB在退出钎料波峰时钎料的剥离，对消除桥连和拉尖现象有特殊意义。

2）预热温度的选择

（1）使用松香基助焊剂时预热温度的选择针对松香基助焊剂的预热温度究竟如何选择呢？美国休斯飞机公司的应用报告称：“通常，在电路板有元件一侧的温度预热达到71～82℃，这个最佳温度使助焊剂正好在进入钎料波峰之前达到发黏状态。预热温度太低会引起钎料滴落和不能排出气体，从而导致虚焊或产生小孔。预热温度过高溶剂挥发过快，会降低助焊剂的流动性，增加钎料和焊接表面的表面张力，将导致桥连、起黏丝和堆积等缺陷。”美国学者Howard.H.Manko针对如下图所示的具有上部加热器的预热器，给出了PCB离开预热器时，在层压板上表面测出的温度，见下表。

具有上部辐射加热器的预热器

对于一般夹送速度和元器件密度下的预热温度（预热器出口处上表面温度）

日本松下电子株式会社的石黑勇针对有SMC/SMD的PCB预热条件的选择，认为：“一般基板的表面在130～150℃下保持1～3min，如下图所示。温度过高易造成助焊剂硬化，导致焊接性能变差；温度过低则助焊剂分解不充分，易引起气体滞留，导致焊接缺陷。”

瑞士epm公司通过验证认为，设计合理的预热系统能保证助焊剂的最好活性，它意味着其中的溶剂（异丙醇、水）将挥发， PCB焊接面上的高温（约110℃）将驱动化学活性物质分解，然后松香和其他化学物质变成液体，充分流过PCB整个焊接表面。从而使得焊接区与空气隔开以防止再锈蚀。1.6mm板厚的PCB顶面温度约是85℃。温度测试应在完全无铜底金属的PCB表面进行。当PCB厚超过或小于1.6mm时，温度将会变高或者低。最重要的是PCB下侧面的温度要正确，应接近110±10℃。epm公司认为该温度对助焊剂中的活性剂与焊接面的基体金属表面的化学反应是最合适的。

日本电热计株式会社的井上喜久雄针对双面环氧树脂覆箔板1.6mm（板厚）在备有三个温区的预热器预热过程中（第一温区为热风辐射复合式，二、三温区是紧相连的辐射式）测得的PCB上、下两表面所存在的温度差曲线如下图所示，两者最大可达25℃。

预热温度是随加热时间、电源电压、周围环境温度、季节及通风状态的变化而变化的。当加热器和PCB间的距离及夹送速度一定时，调控预热温度的方法通常是改变加热器加热功率来实现。

（2）使用免清洗助焊剂时预热温度的选择由于免清洗助焊剂大多是不含卤素的活性剂，故其活性相对偏弱一些，因此，必须严格控制预热的时间和温度。免清洗助焊剂的预热时间要比松香基助焊剂略长一些，预热温度也要高一些，这样有利于PCB在进入钎料波峰之前活性剂能充分地活化。以北京晶英公司的IF2005助焊剂为例，PCB元件面的温度通常应控制在95～130℃焊接效果较好。预热温度偏低时，焊后板面的助焊剂残留物会明显增多。有些功能完善的波峰焊机装备有对PCB移动时间的跟踪系统和预热温度监控系统（如在钎料槽前面安装有高温计），以便对预热过程进行监测。不同型号的免清洗助焊剂对预热温度的要求可能有些差异，这些数据通常在制造商提供的应用说明书中会给出。

（3）SMA预热中要关注的问题SMA波峰焊接中预热温度的选择，不仅要考虑助焊剂所要求的激活温度，而且还要考虑SMC/SMD本身所要求的预热温度。提前进行充分的预热，波峰焊接时SMC/SMD就不会出现瞬间剧烈的热冲击，而且当使用较高的预热温度时，波峰焊接的温度就可以降低些，这对减少热损坏现象也是有利的。通常预热温度的选择原则是：经过预热区后的SMA的温度与钎料波峰的温度的差值小于等于100℃为宜。

（4）无铅波峰焊接中的预热预热水基无挥发性有机化合物助焊剂，为了改进助焊剂与板表面之间的化学绑接，可通过调整预热温度来实现。例如，采用三温区预热方式：第一温区选择中波红外（IR）预热器（长度为600mm），提供适当的IR能量和波长来启动活性，而不会在开始时使水分从材料中汽化出去。预热区的末尾板顶面的温度为70～80℃。第二和第三温区采用强制式对流加热，以确保在进入钎料波峰之前消除过多的水分。

5、 钎料槽温度

1）影响焊接温度的主要因素在波峰焊接工艺中，和被焊基体金属表面洁净度同等重要的是焊接过程中的加热温度。焊点在加热过程中的主要影响因素是热源的温度、被焊元器件和零件的热容量和热导，即被焊元器件和零件对焊点的散热效果；另外还有活化和加热助焊剂、加热和熔化钎料以及保证良好润湿所必须的热量。对温度的这些要求必须和焊接设备能提供的热量相平衡。

2）从焊接特性来看波峰焊接的热过程

（1）加热温度和接合强度在焊接中，为了能最终获得接合部的最佳合金层，采取一定的加热手段提供相应的热能，是获得优良焊点的重要条件之一。在最佳焊接条件下，焊点强度取决于焊接温度，如下图所示。接合温度在250℃附近具有最高的接合强度。在最高强度位置处，焊点表面具有最好的金属光泽，并且能在界面处生成合适的金属间化合物（以下简称IMC）。随着温度的过量升高，接合界面IMC层生长过厚甚至大量生成Cu31Sn8，从而将导致接合强度降低，焊点表面将失去原有的金属光泽而出现粗糙的白色颗粒状。

（2）波峰焊接中的热过程以有铅钎料Sn-37Pb为例，在波峰焊接过程中，热量是焊接的绝对必要条件，热过程的控制及热量的有效利用，是确保波峰焊接效果的重要因素。日本学者井上喜久雄针对某一特定波峰焊接设备，给出了PCB在波峰焊接工艺全过程中的温度变化曲线，如下图所示。

其热作用过程在第6章中已经介绍过，此处不再重复。双波峰焊接工艺中的热过程，如下图所示。

（3）焊接温度优化范围的确定为了使熔化的钎料具有良好的流动性和润湿性，较佳的焊接温度应高于钎料溶点温度21～65℃。这一数据不是某一固定值的原因是其本身也是焊接时间的函数。日本学者井上喜久雄根据PCB夹送速度和钎料波峰的阔度，给出了钎料的工作温度和浸渍时间的最适宜的配合范围，如下图所示。

max、man曲线分别表示焊接条件的最高和最低的临界状态，将工作点选在二曲线之间是最优的组合，此时容易获得最好的焊接效果。例如，当接合部的有效温度（润湿温度）为245℃时，最适宜的浸渍时间范围约为1.5～4.5s，优选值为3.5s。由于接合部的有效温度往往比钎料槽内钎料温度低，所以要保持接合部的有效温度为245℃，那么钎料槽内的钎料温度应控制在250℃左右为宜。因此，钎料槽的温度控制精度是非常重要的，对采用有铅钎料Sn-37Pb和松香型助焊剂来说，焊点的最佳湿润温度的选择可按下式确定：

焊点的最佳润湿温度=钎料的融点+（40～50）℃

应当注意到推荐的焊点润湿温度不一定等于钎料槽中的温度。在焊接过程中，焊点达到的实际温度是介于钎料槽温度和被焊工件温度之间的某一个中间值上。目前普遍称呼的“焊接温度”不是指润湿温度，而习惯指钎料槽中钎料温度。“焊接温度”与润湿温度间差值的大小与钎料槽的容积有关。“焊接温度”最大值的选择受元器件的耐热性和PCB的热稳定性限制，目前公认的最佳“焊接温度”为250℃。而润湿温度则取决于基体金属和钎料之间所发生的冶金过程，当基体金属材质和钎料成分一旦确定后，其值便成为定值。

6、 夹送速度

焊接时间往往可以用夹送速度反映出来。被焊表面浸入和退出熔化钎料波峰的速度，对润湿质量、钎料层的均匀性和厚度影响很大。每一对基体金属和助焊剂组合都有自己特有的理想浸入速度，该速度是助焊剂活性和基体金属传热能力的函数。对于导热性较好的材料来说，在采用活性松香助焊剂时可采用较高的浸入速度。而沉积于工件表面钎料的均匀性和厚度，在很大程度上取决于工件从熔化钎料波峰中退出时的速度及退出速度的均匀性。标准做法是取退出速度与进入速度相等。在退出过程中，任何振动都将使钎料表面产生波纹状，抖动将使焊点表面呈粗糙化。

剖析PCB在钎料波峰中的波峰焊接过程，可以将其划分为三个作用区（以下简称波区），如下图所示：①下图中A点是进入钎料波峰的点，因PCB与钎料运动方向相反，所以该点的速度差最大。因此，在该点处湍流的冲洗作用最大，这有利于从基体金属表面除掉预热后的助焊剂-锈膜残渣混合物，以使融熔钎料与基体金属直接接触。当达到润湿温度时，便立即产生润湿现象。

②上图中的AB段是热交换区。PCB通过钎料波区时在波峰中的时间必须足够长，以使在润湿温度下的表面能量能够把溶化的钎料吸附到PCB的铜箔表面上，从而形成填充良好的焊缝。另外在接合界面上形成需要的合金层也需要时间。③ 上图中的B点是从钎料波峰中退出的点。在该点上，以润湿形式表现出来的表面能量，将使钎料保留在焊缝中，而重力（或钎料的质量）势必把钎料向下拉。这些作用力之间的平衡与孔径/ 线径的比值及可焊性有关。为使退出点的这些力作用能处于平衡，因此退出点必须选择在位于钎料波峰速度零点附近脱离。PCB在钎料波峰中的浸渍宽度取决于钎料波峰的阔度。井上喜久雄还给出了钎料槽中钎料的温度控制在250℃时，波峰阔度、夹送速度和浸渍时间（PCB浸入钎料波峰的时间）的关系曲线，如下图所示。

设备系统应确保夹送速度能在0.5～2.5m/min范围内无级变速，而波峰焊接中最适宜的夹送速度的确定，要根据具体的生产效率、PCB基板和元器件的热容量、浸渍时间及预热温度等综合因素通过工艺试验确定。根据大量工业运行中的数据统计，应用中为获得较好的波峰焊接效果，通常一个焊点在波峰钎料中浸渍的时间应控制为2～4s。超过4s时桥连现象和热冲击有增大的趋势，而且还易因过热而损害元器件和PCB基板。低于2s则因热量不足，将成为冷焊、拉尖、桥连等焊接缺陷的原因。因此，图8.18中2s线和4s线之间所夹的区间，才是夹送速度适当的选用范围。例如，针对某机型钎料波峰的热交换区的阔度为50mm，浸渍时间若取3s，则可求得夹送速度应为1m/min；浸渍时间若取2s，则夹送速度将提高到1.5m/min。
工业应用中，夹送速度通常要由生产效率来确定。例如，某彩电生产公司根据日产量需要，确定了夹送速度为1.5m/min，为确保良好的焊接效果，取浸渍时间为3s。因此，波峰焊接设备钎料波峰必须能提供阔度为75mm的热交换区才行。
不同的波峰焊接机能提供的热交换区的阔度也是不同的。要获得所用机型热交换区长度的具体尺寸，通常采用带刻度的石英玻璃平板，摸拟PCB夹送时浸入波峰的深度（通常称压锡深度）在波峰上实际测得。

7 、夹送倾角

由上图的分析中可知，当夹送倾角较大时，PCB对钎料波峰的进入点（A）向前下方移，PCB在钎料流体的高速点与波峰钎料接触，由于速度差的增大，在切入点的湍流擦洗作用更加明显。这对进一步减小钎料薄层的大小、避免拉尖和桥连等均大有好处，因此把夹送装置倾斜4°～9°角，有助于钎料更快地剥离使之返回波峰。目前公认的比较好的倾角范围为6°～8°。

8、 波峰高度

在波峰焊接中，波峰高度的选择对波峰焊接效果也有较大影响。波峰偏高时，表明泵内液态钎料流速增大。雷诺数增大将可能使液态流体流速进入湍流（紊流）状态，导致波峰不易稳定，甚至溢流到PCB的上表面（元器件面）造成被焊件损坏，钎料氧化明显加剧。从焊点的润湿理论来分析，过高的波峰还可能掩盖一些局部润湿不良所形成的焊接缺陷。因为良好的润湿和焊缝的填充性，取决于钎料的表面能和焊缝的毛细吸附现象，无论是孔金属化的穿孔焊盘还是表面贴装的焊缝均必须是这样的。波峰过高时，钎料波峰中波压过高，润湿过程外力作用过大，干扰了正常的冶金过程。例如，当接合部存在某些润湿不良现象时，焊缝的填充可能纯粹是靠外部压力将钎料压入的，这种焊缝从表面上看虽然也被钎料填充覆盖了，然而接合部可能未发生冶金过程，仅仅是一种机械黏附而已，这是一种典型的虚焊现象。

波峰偏低时，泵内液态钎料流体流速低并为层流态，因而波峰跳动小、平稳，但对PCB的压力也小了，这也不利于焊缝的填充。

井上喜久雄针对FSG—300波峰焊接机给出了波峰高度、波峰钎料流速以及波峰钎料压力之间的函数关系，如下图所示。例如，当波峰高度为10mm时，波峰对PCB的压力约为4.78mmHg，钎料流速为266mm/s，而当波峰高度为8mm时，喷流压力下降为3.45mmHg，钎料流速为190mm/s。

一般波峰焊接机波峰高度可在0～10mm之间调节，最适宜焊接的波峰高度范围为6～8mm。

9、 压波深度

压波深度通常也称为吃锡深度，是指PCB经过钎料波峰时浸入波峰的深度，如下图所示。若浸入深度过大，不仅波峰钎料易溢到PCB的上表面造成事故，而且还易产生桥连现象。若浸入深度太浅，则容易发生局部漏焊。在工业应用中，PCB经过波峰时压波深度通常取PCB厚度的[插图]。

SMA波峰焊接中PCB浸入钎料波峰的深度，扰流波与层流波是有差异的。第一波（扰流波）PCB浸入钎料波峰的深度要比较深，以获得较大的压力克服阴影效应；而通过喷口的时间要短，这样有利于剩余的助焊剂有足够的剂量供第二波峰（层流波）使用。

10、 冷却

在SMA波峰焊接中，焊接后采用2min以上的缓慢冷却，这对减小因温度剧变而形成的应力、避免元器件损坏（特别是对以陶瓷作基体或衬底的元器件的断裂现象）是有重要意义的。然而对无铅波峰焊接则要求对焊接面以较快的速度冷却，抑制焊缘起翘和焊点晶粒粗大等缺陷。

四、 波峰焊接工艺过程控制

1、 工艺过程控制的意义

施行工艺过程控制是为了确保材料的质量和验证工艺，始终保持工艺过程的稳定，实行对缺陷的预防而不是发现。只有在这样的理念和运行环境下才能生产出质量稳定而可靠的产品。

传统观念认为波峰焊接控制主要是控制温度，因此通常选择严格的温度曲线。然而温度虽然是重要的，但它不能说明PCB与钎料波峰的相互作用。

没有PCB与钎料波相互作用的精确数据的波峰焊接过程，可能会导致连续发生缺陷和停线。例如，调节预热器永远不能消除由于太长驻留时间引起的桥连，或者由于浸入深度太浅而引起的漏焊。最近的研究试验结果表明，现有的大多数波峰焊接缺陷，只能通过对PCB与钎料波相互作用的直接测量与精确控制才能消除。许多工厂已经将得到的技术与简单的程序相结合，优化PCB的驻留时间、控制浸入深度以得到波峰焊接工艺的真正可重复性。

2、 波峰焊接工艺过程必须受控

低成本、低缺陷的波峰焊接质量是设计、元器件、材料、工艺、设备功能和人员技术素质的函数。优良的表面可焊性不能指望用来补偿差劣的设计或工艺 ，反之亦然。整个运行过程必须受控。工艺过程控制不是一次就能搞好的，因为你无法控制不能连续测量的物理现象。

制造波峰焊机的唯一目的就是让PCB与钎料波峰相互作用。在波峰焊接机内，当把PCB送到钎料波峰上时，化学反应与温度即发生作用。因此，PCB与波峰相互作用的精确控制将带来很大好处：

●可避免由于PCB与钎料波峰相互作用过程的很小变化，而导致产品质量状况的大幅度波动；

● 可确保焊接在同一工艺过程内完成而不出现缺陷，尽管引脚在钎料波峰内只有几秒钟或更少的时间。

3、 PCB可焊性的监控

为了达到波峰焊接过程的低缺陷率，PCB和元器件焊端表面涂层必须能经受焊接前的储存环境和时间，以及多次温度循环而不退化，在焊接过程中润湿时间短，并能表现出持续、足够的可焊性。1）控制库存期按照有关标准规定，PCB自出厂日期起的保存期限：纸质PCB为3个月，玻璃布质PCB为6个月。如果超过期限，应重新进行性能试验，合格或经适当处理后合格的才可继续使用。2）防止操作污染人体汗渍中的油脂和酸性物质会对基体金属造成严重污染，降低可焊性。指印是极难去除的，而且在湿度或环境试验中会在PCB上呈现出来。为了防止这种污染，在PCB组装过程中禁止裸手或裸指接触PCB，手握PCB组件时，应持其边端，如下图1、图2所示。

4、 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控

1）波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的定义波峰焊机的设定参数并不反映波峰焊机的可变化性，所有波峰焊机均有自己的数据变化和可重复性的正常范围。这只有通过机器保持在使用的每个设定值时，对驻留时间和浸入深度进行测量来确定。理解波峰焊机的驻留时间、浸入深度和平行度的工艺窗口，将有助于优化对每一个不同类型的PCB的波峰焊接工艺。
尽管有温度控制、波峰焊接设备、助焊剂和钎料合金等技术不断发展和进步，然而波峰焊接过程还是可能出问题。因为实际的挑战是波峰焊接工艺过程控制本身，波峰焊机不能测量板与波的相互作用。

波峰焊接设备的工序能力系数Cpk如何来定义呢？其实它就是在保持机器设定参数（钎料槽温度、预热温度、夹送速度、夹送倾角、助焊剂涂覆量等）为定值的情况下，驻留时间、浸入深度等相互作用参数的稳定能力。

2）驻留时间和浸入深度概述

（1）驻留时间驻留时间是一个引脚滞留在钎料波峰内的时间长短。通过对波峰焊接过程中PCB发生的缺陷率与不同驻留时间的影响的研究可知，每一种特定的PCB都存在一个焊接效果最佳的驻留时间，缺陷率随驻留时间的不同而显著变化。
传送带速度的设定将不能单独控制在钎料波峰上的驻留时间，必须有精确测量与控制的浸入深度相配合。因为浸入深度的变化意味着接触长度的变化，结果将导致驻留时间不受控。
实际生产中需要对每种不同类型的PCB进行直接测量与管理，因为对不同类型的PCB使用相同的波峰焊机设定参数，是不可能获得最佳的波峰焊接效果。

（2）浸入深度浸入深度是指PCB浸入钎料波峰内的深度。改变浸入深度会改变接触长度和驻留时间，这使得浸入深度的直接和准确测量成为关键。PCB的实际浸入深度决定于几个因素：钎料槽在设备中安装位置的高度、传送带上的指爪弯曲变形、传送带倾角，以及是否使用托盘等。不同类型的PCB有不同的最适宜的浸入深度。

与不同类型PCBA在再流焊接中有不同的炉温曲线一样，不同类型的PCBA在波峰焊机中也有自己的板与波峰的互动参数。

3）监控方法假设波峰焊接过程PCB与波峰是平行的，PCB与钎料波峰相互作用参数均可直接准确地测量：① 驻留时间的监控：可采用带刻度的石英玻璃平板直接测量，并记录读数。② 浸入深度：可采用薄片钢尺直接测得（注意钢尺放置位置和方向不能干扰波峰流态），并记录读数。③ 将待焊的PCB装入传送带内进行波峰焊接，然后任抽取20块已焊好的PCBA，进行检测并记录每块板发生的焊接缺陷数并按DPMO要求换算成ppm值。④ 确定符合质量标准要求的ppm（如500）。⑤ 按SPC数字控制的统计计算规定，计算设备的实际的工序能力系数Cpk。

采用上述方法检测、跟踪和分析的目的，均是为确定PCB在钎料波峰上的互动能力，并运用SPC的统计分析方法得出设备实际的Cpk ，要求其范围应符合1.33≤Cpk≤1.67。

这些数据的获得能够使操作人员提前发现设备能力的恶化趋势，及时制定设备的维护计划，确保产品焊接质量的稳定。
上述过程每天均应进行一次。

8.4.5 助焊剂涂覆监控成功的波峰焊接中助焊剂涂层必须是均匀的，厚度上是受控的。为了能让助焊剂有效地渗入孔内和涂覆在引脚上。在助焊剂喷雾装置之后配置的空气刀，将驱动助焊剂渗入到孔内、使助焊剂分布更均匀和去掉过量的助焊剂。空气刀可以提供确保在要焊接的表面上均匀施用助焊剂量的正确受控方法。

6、 波峰焊接温度

曲线的监控机器的设置参数如预热温度和时间、钎料槽温度和夹送速度等的工艺过程控制，可以通过波峰焊接温度曲线进行综合性的动态监控来实现。1）预热温度和时间（1）预热不足的危害无论哪种助焊剂，不足的预热时间和温度都将造成较多的残留物，或因活性不足而造成润湿性不良、溶剂挥发不充分造成波峰钎料珠飞溅。特别是低挥发性的水基助焊剂，在进入波峰前若没有提供足够的预热来蒸发水分，钎料珠飞溅现象将更为严重。（2）过度预热的隐患助焊剂在波峰上的出现有助于降低波峰钎料的表面张力，过分的预热时间和温度将导致助焊剂在进入波峰之前就过量地消耗。若助焊剂失去作用，可能导致桥连和拉尖等不良现象的发生。最佳的预热温度和时间能在波峰上留下足够的助焊剂，以帮助PCB在退出波峰钎料时，使液态钎料能顺利地从PCB的金属表面剥离，多余的钎料被拖回钎料槽。大多数有资质的助焊剂供应商，都能向用户推荐相应型号助焊剂的温度上升率和最大/最小顶面与底面的预热温度值。

2）钎料波峰和焊接温度在波峰焊接工艺中，当各种影响因素如设计DFM、元器件和PCB的可焊性、助焊剂的适配性、夹送系统的稳定性等的控制都到位时，则钎料波峰的形态和形成连接所需要的温度等就成了影响焊接效果的关键因素。因此，在工艺操作开始之前，要特别关注对焊接工位的保养和维护。例如，钎料槽中有没有因钎料渣的堵塞而造成第二波峰（平波）缺口、不平、跳动等，因为一个平整的水平主波峰对确保焊接质量是非常关键的，而第一波峰（片状波峰）具有较高速度的紊流状态提供了垂直与水平的压力，有利于钎料对焊接底面的浸透性。

当使用Sn-37Pb共晶合金时，PCB波峰焊接面上钎料温度应该是连续一致的，且保持在238～260℃，往这个范围的较低方向取值有时是有益的。免洗助焊剂经常以这个范围的最低或较低的温度焊接，以确保PCB在与钎料波峰的剥离区处仍有助焊剂的存在。一些使用其他助焊剂的工艺，是通过提高预热来达到PCB较高的顶面与底面温度，并将钎料波峰温度进一步降低至220℃，这在某些应用中也取得了成功。

温度曲线的监测通常在每班开始焊接生产和转产焊接前进行。

7、 波峰焊接中钎料槽杂质污染的危害

1）污染的来源不论是有铅钎料还是无铅钎料的波峰焊接，钎料槽中的杂质污染的来源都主要是从浸入钎料槽中的被焊基体金属（元器件引脚及PCB焊盘）上溶入的。这意味着在波峰焊接中，只有有限的几种元素（Cu、Ag和Au）能够溶于钎料槽的钎料中。2）污染的危害（1）对有铅钎料波峰焊接的污染元素Cu、Ag和Au对于有铅钎料波峰焊接来说均属于杂质金属，它们对波峰焊接效果影响极大，含量超标时对焊点性能的主要影响如下。

● Cu：Cu与Sn可生成Cu3Sn、Cu6Sn5两种金属间化合物，使液态钎料呈砂性且流动性变差，焊点变脆。

● Ag：Ag和Sn可生成AgSn和Ag3Sn两种金属间化合物，使钎料呈砂性，被焊表面出现小疙瘩，焊点失去自然光泽，并出现白色颗粒状物。

● Au：Au与Pb生成Au2Pb和AuPb2金属间化合物，与Sn生成Au6Sn、AuSn、AuSn3和AuSn4等金属间化合物，将很快使焊点变脆，并形成暗色的颗粒状轮廓线。

Au和Cu发生复合作用会很快破坏整个钎料槽中的钎料性能。

对钎料合金有害的污染物还有Fe、Al、Mg、Cd和Sn等。特别是Sn，它是一种最有害的污染物，即使含量少到0.005%也会引起砂砾状、缺少附着力，甚至使焊点完全破坏，导致整槽钎料报废。

（2）对无铅钎料波峰焊接的污染目前在无铅波峰焊接中所用的钎料，最常用的是SAC（SnAgCu）、SnCu等合金。因此，除杂质元素Au外，Ag、Cu均为主要构成成分而不能称做杂质。在应用中不是如何除掉它，而是如何控制其在正常的成分范围内不要超标。例如：

● 当Cu的成分超过1.5wt%时，屈服强度会降低，抗拉强度保持稳定，整体合金的塑性在Cu成分为（0.5～1.5）wt%范围内是较高的，然后随着Cu的进一步增加而降低。

●对于Cu含量为（0.5～0.7）wt%的SAC合金，Ag从3.0wt%增加到更高的水平（如4.7wt%）时，将增加Ag3Sn粒子的体积比例，从而得到更高的强度，但不会再增加疲劳寿命。

●如前所述，Ag是SAC合金中最贵的部分。和低Ag合金相比，高Ag合金在工艺性、可靠性及供应方面没有什么明显的优点。有人认为含Ag量高的合金有助于提高湿润性，但是湿润试验表明，含Ag量低的合金实际上比含Ag量高的合金湿润性更强。

8、 防污染的对策

1）有铅波峰焊接

（1）污染容限钎料槽中的钎料合金纯度对焊点质量和一致性影响极大。因此，为了获得好的质量和经济性，第一次向钎料槽中加注钎料时应选用纯度最高的钎料。美国工业部门根据多年的生产经验和工业生产中遇到的问题，针对波峰焊接钎料的污染水平规定了一个粗略的指导原则，见下表。

（2）防污染对策① 尽可能缩短焊接时间或降低焊接温度。② 遮蔽不要求焊接的金属表面（如使用阻焊膜）。③ 用高纯度的钎料补充钎料槽中钎料的耗损。④ 禁用钎料的边角余料和滴落钎料（Drip Pings）重新加入钎料槽内（因从工件上滴落的钎料中金属杂质含量高）。⑤ 若已证明钎料污染是产生质量问题的主要原因时，必须整槽钎料完全更新，在更新过程中应用软毛刷清除黏附在钎料槽壁上的任何非金属浮渣和原有的钎料，且不得用硬金属丝制成的刷子，以避免新的污染；⑥ 铜锡化合物凝固温度比Sn-37Pb钎料的熔点高5～10℃，可把钎料槽温度降到铜锡化合物凝固点，再用特制的工具把铜锡结晶生成物舀出加以清除，然后用纯度高的原生态钎料对钎料槽进行补充，这样便进一步稀释了钎料槽中杂质Cu的浓度水平，可在积累、清除和稀释之间达到某种动态平衡。此法虽不能把全部的杂质Cu清除，但在工业应用中却是大大延缓了杂质金属积累的一种有效的方法。杂质Ag也可采用上述清除杂质Cu的方法把它清除掉。

2）无铅波峰焊接

（1）污染容限SAC305无铅钎料合金的成分和最大污染容限，见下表。

（2）防污染对策

● 对无铅波峰焊接用钎料（SAC、Sn-Cu），在钎料槽中Ag的积累只有当PCB的可焊性涂层釆用Im-Ag时才有这种可能，然而由于Im-Ag层很薄，故溶入钎料槽的量非常有限，而且用低Ag的SAC钎料作为钎料槽的消耗补充，很容易让其达到动态平衡。

●对Cu就不一样了，由于无铅焊接温度高，而且钎料均属于高Sn合金，上述二因素综合作用的结果，就是在焊接工艺过程中钎料槽中的Cu将快速积累。Cu在Sn中的溶解速度，如下图所示。

对Sn和Sn1.2Ag钎料合金来说，Cu含量对液相线温度的影响，如下图所示。含Cu大约在1wt%的水平上每增加2wt%，液化线温度约增加6℃，这样的温度变化会使波的动力学性能变差，焊接缺陷率上升（如桥连）。当钎料槽中Cu累计积累到1.5wt%时，就必须更新钎料槽中的全部钎料才能确保焊接效果，在经济上这将是一笔沉重的负担。

（3）无铅波峰焊接中Cu的积累及抑制

由于无铅钎料均属于高Sn基合金，所以在熔融状态下对Cu的溶解能力更强了。再加上无铅波峰焊接过程中钎料槽的工作温度与Sn-37Pb相比，高了10～20℃，因此溶蚀Cu的能力也成倍地增加了。所以，无铅波峰焊接必须要解决钎料槽中Cu成分的快速积累问题。

解决上述问题的比较经济的办法，就是在无铅波峰焊接过程中，对钎料槽中Cu的积累和消耗建立某种动态平衡。其实施的技术途径大致如下所述。① 第一次填充入钎料槽的钎料必须是纯度最高、质量最好的钎料合金。② 在工艺规定的钎料温度和焊接时间下，让设备连续工作某一段时间（如8h）或连续焊接某数量的PCBA（如1000块）后，测定钎料槽中Cu成分的增量ΔCu。③ 在上述过程中，同时在钎料槽中发生了下述两个现象：

● 随着PCB通过钎料槽，Cu元素不断地溶入，钎料槽中Cu的含量将不断增大。

● 随着设备的不间断地运行，钎料槽中的钎料被每个焊点不断带出，因此钎料槽中熔化钎料的液面不断降低，从而要求不断地用新钎料补充钎料槽使其恢复到应有液位。由于为保持钎料槽液面而加入的新钎料含Cu量少（甚至不含Cu），所以该稀释作用会使得钎料槽中的钎料Cu含量不断降低。

④ 通过试验和计算可以确定，用做钎料槽补充用的新钎料中应含Cu的百分数。⑤ 当Cu溶入的速度和被焊PCB带出钎料槽中的Cu及新补充的钎料的稀释作用相互抵消时，钎料槽中Cu的含量便达到了动态平衡，从而使钎料槽中Cu含量能始终运行在某一稳态水平上。

五、 培训

教育和培训有关人员，使他们理解要求控制的基本工艺原理和知识，理解怎样会发生一个不可接受的条件和怎样产生一个可接受的条件，使他们获得知识与信心，能更好地理解工艺，熟悉和理解在产品生产中确保产品质量的诸因素。