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第1章 波峰焊接技术概论1

1.1 定义和优点1

1.1.1 定义1

1.1.2 采用波峰焊接工艺的优点1

1.2 波峰焊接技术的发展历史2

1.2.1 钎料波峰焊法动力技术的发展2

1.2.2 钎料波峰动力技术的作用及其分类3

1.2.3 机械泵式钎料波峰发生器4

1.2.4 液态金属电磁泵式钎料波峰发生器5

1.3 波峰焊接设备系统分类及其特点5

1.3.1 按焊接工艺方式分类5

1.3.2 按系统外形大小分类7

1.3.3 按波峰数量分类8

1.4 助焊剂涂覆系统8

1.4.1 助焊剂涂覆系统在波峰焊接工艺中的作用8

1.4.2 对助焊剂涂覆系统的技术要求8

1.4.3 常用的涂覆方式及结构分析8

1.5 预热系统13

1.5.1 预热系统的作用13

1.5.2 对预热系统的基本技术要求14

1.5.3 常用的预热方式及其特性14

1.6 夹送系统17

1.6.1 作用17

1.6.2 技术要求17

1.6.3 常见夹送系统的结构分类17

1.7 冷却系统19

1.7.1 作用及技术要求19

1.7.2 常用结构方式19

1.8 电气控制系统19

1.8.1 控制系统的作用19

1.8.2 对控制系统的基本要求20

1.8.3 主要控制参数及指标要求20

1.9 常用的钎料波峰整流结构21

1.9.1 设置钎料波峰整流结构的目的21

1.9.2 常见的整流结构21

1.10 钎料波形调控技术23

1.10.1 波峰高度调控技术23

1.10.2 波形调控技术24

1.11 如何评价和选购设备26

1.11.1 评价设备系统性能优劣的判据26

1.11.2 设备的验收26

1.11.3 随机资料的齐全性29

1.11.4 人员培训29

第2章 钎料波峰动力学理论的形成及其应用30

2.1 概述30

2.1.1 钎料波峰动力学理论的形成30

2.1.2 钎料波峰动力学理论对波峰焊接技术发展的指导意义30

2.2 波峰焊接中钎料波峰的动力现象31

2.3 波峰钎料波速对波峰焊接效果的影响32

2.4 钎料波峰的类型及其特点33

2.5 双向波峰过后熔融钎料的表面张力34

2.6 波峰焊接中的物理、化学过程35

2.7 保护油在波峰焊接中所起作用的物理本质36

2.8 获得无拉尖焊点的充分和必要条件37

2.9 最佳进入角度（倾角）范围的确定37

2.10 波峰高度和波峰压力的关系及其对波峰焊效果的影响38

2.11 钎料槽最佳容积的选择依据38

2.12 钎料波峰形状的设计及其对波峰焊接效果的影响39

2.13 适合于表面组装件（SMA）波峰焊接的波形41

2.13.1 SMA波峰焊法分析41

2.13.2 焊法42

2.14 钎料槽中杂质金属的积累与钎料波峰动力学的关系47

2.15 稳定波峰的主要途径47

第3章 现代波峰焊接设备技术的发展48

3.1 波峰焊接技术的进化和无铅应用48

3.1.1 波峰焊接技术的进化48

3.1.2 无铅波峰焊接的技术特点48

3.2 适合无铅波峰焊接工艺的设备技术53

3.2.1 助焊剂超声喷雾技术53

3.2.2 较长的红外、热风复合预热区53

3.2.3 钎料波峰发生器结构布局的调整53

3.2.4 传送导轨应增加中间支撑54

3.2.5 冷却装置54

3.2.6 氧化物分离系统55

3.2.7 热风刀（HAK）的应用55

3.2.8 钎料波峰高度闭环控制56

3.2.9 预热温度的闭环控制60

3.2.10 氮气保护波峰焊接60

3.3 典型的无铅波峰焊接设备介绍61

3.4 后波峰焊接时代的设备技术66

3.4.1 问题的提出66

3.4.2 后波峰焊接时代的设备技术67

第4章 液态金属电磁泵钎料波峰发生器70

4.1 液态金属电磁泵概述70

4.1.1 钎料波峰动力技术的发展70

4.1.2 定义和分类71

4.2 以液态金属电磁泵为动力的钎料波峰发生器71

4.2.1 传导式液态金属电磁泵71

4.2.2 交流感应式液态金属电磁泵钎料波峰动力技术74

4.2.3 单相平面感应式液态金属电磁泵75

4.2.4 三相异步平面感应式液态金属电磁泵79

4.2.5 三相异步圆柱形感应式液态金属电磁泵85

第5章 波峰焊接用助焊剂和钎料87

5.1 助焊剂的作用和原理87

5.1.1 助焊剂在波峰焊接中的作用87

5.1.2 助焊剂的作用及作用原理88

5.1.3 助焊剂应具备的技术特性90

5.1.4 助焊剂的分类93

5.1.5 助焊剂在波峰焊接过程中的作用原理及模式97

5.1.6 波峰焊接用助焊剂的溶剂98

5.1.7 在波峰焊接应用中如何评估和选择助焊剂99

5.2 波峰焊接用钎料101

5.2.1 有铅波峰焊接用钎料101

5.2.2 无铅波峰焊接用钎料合金107

5.3 有铅、无铅波峰焊接常用钎料合金性能比较111

5.3.1 SAC与Sn-37Pb的工艺性比较111

5.3.2 润湿性112

5.3.3 其他主要物理性能112

5.3.4 连接界面112

5.3.5 对波峰焊接用钎料条的要求113

第6章 波峰焊接冶金学基础及波峰焊过程中的热、力学现象114

6.1 冶金连接及润湿作用114

6.1.1 冶金连接114

6.1.2 润湿和连接界面114

6.1.3 可焊性115

6.2 液态钎料的表面现象115

6.2.1 液态钎料的表面层、表面能和表面张力115

6.2.2 表面张力系数116

6.2.3 弯曲液面下的附加压强116

6.2.4 润湿现象117

6.2.5 液体的黏滞性118

6.3 钎料-助焊剂-基体金属系统118

6.3.1 润湿过程中的热动力平衡118

6.3.2 接触角119

6.4 润湿系统中影响固着面积的因素121

6.4.1 固着面积121

6.4.2 影响润湿的因素121

6.5 焊接接头及其形成过程122

6.5.1 钎料接头产生连接强度的原理122

6.5.2 形成焊接连接的必要条件123

6.5.3 焊接接头形成的物理过程125

6.6 波峰焊接过程中的热、力学现象127

6.6.1 波峰焊接入口点的热、力学现象127

6.6.2 热交换和钎料供给区的热、力学现象127

6.6.3 波峰退出点的热、力学现象128

6.6.4 脱离波峰后的热、力学现象129

6.6.5 波峰焊接过程中的温度特性129

6.7 在波峰上使用油的作用原理131

第7章 PCBA组装设计的波峰焊接DFM要求132

7.1 现代电子装联波峰焊接技术特征132

7.1.1 现代电子装联波峰焊接技术132

7.1.2 良好的DFM对PCBA生产的重要意义132

7.2 PCB布线设计应遵循的DFM规则及考虑的因素133

7.2.1 组装加工中PCB面的应力分布133

7.2.2 元器件的安装布局133

7.2.3 安装结构形态的选择134

7.2.4 电源线、地线及导通孔的考虑135

7.2.5 采用拼板结构时应注意的问题136

7.2.6 测试焊盘的设置136

7.2.7 元器件间距136

7.2.8 阻焊膜的设计137

7.2.9 排版与布局138

7.2.10 元件的安放138

7.3 在PCB上安装图形设计对波峰焊接效果的影响138

7.3.1 元器件安装布局对波峰焊接效果的影响138

7.3.2 THT方式的图形布局138

7.3.3 SMT方式的图形设计145

7.4 THD/SMD安装设计的波峰焊接工艺性147

7.4.1 IC插座焊盘的排列走向147

7.4.2 直线密集型焊盘147

7.4.3 引线伸出焊盘的高度148

7.4.4 工艺区的设置148

7.4.5 热工方面的考虑148

7.4.6 SMT方式组装结构的可制造性设计149

7.4.7 减少热损坏的安装和焊法152

7.4.8 减少波峰焊接桥连率的安装法152

7.5 元器件引脚和PCB焊盘可焊性涂覆层的选择153

7.5.1 元器件引脚可焊性涂覆层的选择153

7.5.2 PCB焊盘可焊性涂覆层的选择153

第8章 波峰焊接工艺窗口设计及其工艺过程控制156

8.1 影响波峰焊接效果的四要素156

8.1.1 基体金属的可焊性156

8.1.2 波峰焊接设备157

8.1.3 PCB图形设计的波峰焊接工艺性159

8.1.4 波峰焊接工艺的优化159

8.1.5 无铅波峰焊接的工艺性问题161

8.2 SMA波峰焊接的波形选择161

8.2.1 SMA波峰焊接工艺的特殊性161

8.2.2 气泡遮蔽效应161

8.2.3 阴影效应162

8.2.4 SMC/SMD的焊接特性和安装设计中应注意的事项162

8.3 波峰焊接工艺窗口设计163

8.3.1 正确进行波峰焊接工艺窗口设计的重要性163

8.3.2 上机前的烘干处理164

8.3.3 涂覆助焊剂164

8.3.4 预热温度164

8.3.5 钎料槽温度167

8.3.6 夹送速度169

8.3.7 夹送倾角170

8.3.8 波峰高度171

8.3.9 压波深度171

8.3.10 冷却172

8.4 波峰焊接工艺过程控制172

8.4.1 工艺过程控制的意义172

8.4.2 波峰焊接工艺过程必须受控172

8.4.3 PCB可焊性的监控173

8.4.4 波峰焊接设备工序能力系数（Cpk）的实时监控173

8.4.5 助焊剂涂覆监控174

8.4.6 波峰焊接温度曲线的监控175

8.4.7 波峰焊接中钎料槽杂质污染的危害175

8.4.8 防污染的对策176

8.5 培训179

第9章 波峰焊接常见缺陷及其抑制180

9.1 波峰焊接中常见的缺陷现象180

9.2 虚焊180

9.2.1 定义180

9.2.2 现象180

9.2.3 形成原理181

9.2.4 虚焊的预防182

9.3 冷焊183

9.3.1 定义183

9.3.2 现象184

9.3.3 形成原理184

9.3.4 解决办法185

9.4 不润湿及反润湿186

9.4.1 现象186

9.4.2 形成原理186

9.4.3 解决办法187

9.5 其他的缺陷187

9.5.1 焊点轮廓敷形不良187

9.5.2 针孔或吹孔189

9.5.3 挠动焊点190

9.5.4 钎料破裂190

9.5.5 拉尖191

9.5.6 溅钎料珠及钎料球192

9.5.7 粒状物193

9.5.8 芯吸现象194

9.5.9 组件损坏194

9.5.10 缩孔195

9.5.11 二次回流195

9.5.12 防焊膜（绿油）上残留钎料197

9.5.13 白色残留物198

9.5.14 白色腐蚀物199

9.5.15 黑褐色残留物200

9.5.16 绿色残留物200

9.5.17 焊点灰暗201

9.5.18 焊点发黄201

9.5.19 焊点发黑202

第10章 波峰焊接中的桥连和透孔不良现象分析203

10.1 设峰焊接中的桥连现象203

10.1.1 概述203

10.1.2 桥连203

10.1.3 桥连形成原理206

10.1.4 波峰焊接中影响桥连现象发生的因素209

10.1.5 桥连现象的预防213

10.2 金属化孔填充不良现象的发生及其预防213

10.2.1 现象表现213

10.2.2 波峰焊接中钎料对金属化孔填充性的基本要求213

10.2.3 填充性不良的主要表现形式215

10.2.4 波峰焊接中透孔不良因素分析216

第11章 无铅波峰焊接中的特有缺陷现象221

11.1 概述221

11.2 焊点外观222

11.2.1 现象222

11.2.2 形成原理222

11.2.3 可接受性222

11.3 波峰焊接中焊缘的起翘现象223

11.3.1 起翘的定义及研究动向223

11.3.2 起翘现象发生的原理224

11.3.3 从起翘发生的原理看抑制的对策232

第12章 波峰焊接焊点的接头设计及可靠性问题235

12.1 概述235

12.2 焊点的接头235

12.2.1 焊点的接头模型235

12.2.2 波峰焊接接头的基本结构236

12.3 焊接接头结构设计对接头机电性能的影响237

12.3.1 接头的几何形状设计及强度分析237

12.3.2 焊接接头的电气特性240

12.4 影响焊接接头机械强度的因素243

12.4.1 施用的钎料量对焊点剪切强度的影响243

12.4.2 与熔化钎料接触的时间对焊点剪切强度的影响244

12.4.3 焊接温度对接头剪切强度的影响244

12.4.4 接头厚度对强度的影响245

12.4.5 接头强度随钎料合金成分和基体金属的变化246

12.4.6 钎料接头的蠕变强度246

12.5 基体金属的可焊性和焊点的可靠性248

12.5.1 可焊性对可靠性的影响248

12.5.2 影响焊点可靠性的因素249

12.5.3 波峰焊接表面的洁净度和电子污染252

12.5.4 镀层可焊性的存储期试验及试验方法254

12.5.5 可焊性试验方法256

第13章 PCBA波峰焊接质量控制及可接受性条件261

13.1 PCBA波峰焊接质量控制261

13.1.1 PCBA波峰焊接质量控制的意义261

13.1.2 建立正确的质量控制观261

13.1.3 影响PCBA波峰焊接质量的因素261

13.1.4 PCBA波峰焊接质量控制的关键点262

13.2 PCBA波峰焊接质量控制标准262

13.2.1 ANSI/J—STD—001和IPC—A—610262

13.2.2 执行ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的前提262

13.2.3 对ANSI/J—STD—001和IPC—A—610标准的评价263

13.3 基于IPC—A—610D的PCBA波峰焊接的可接受性条件264

13.3.1 焊接264

13.3.2 通孔安装（THT）焊接的可接受性条件268

13.3.3 表面安装（SMT）焊点可接受性条件275

13.3.4 PCB层压板277

13.3.5 清洁度280

13.3.6 阻焊膜282

参考文献285