一、浸焊(Immersion Soldering) 

PCBA加工浸焊工藝為最早出現(xiàn)的簡(jiǎn)單做法，系針對(duì)焊點(diǎn)較簡(jiǎn)單的大批量焊接法（Mass Soldering），目前一些小工廠或?qū)嶒?yàn)做法仍在使用。系將安插完畢的板子，水平裝在框架中直接接觸熔融錫面，而達(dá)到全面同時(shí)焊妥的做法。其助焊劑涂布、預(yù)熱、浸焊與清潔等連續(xù)流程，可采手動(dòng)或自動(dòng)輸送化，則端視情況而定，但多半是針對(duì)PTH插孔焊接而實(shí)施浸焊。SMD之貼裝零件則應(yīng)先行點(diǎn)膠固定才可實(shí)施，錫膏定位者則有脫落的麻煩。

 

二、波峰焊(Wave Soldering) 

PCBA加工波峰焊工藝是利用已熔融之液錫在馬達(dá)幫輔驅(qū)動(dòng)之下，向上揚(yáng)起的單波或雙波，對(duì)斜向上升輸送而來(lái)的板子，從下向上壓迫使液錫進(jìn)孔，或?qū)c(diǎn)膠定位SMD元件的空腳處，進(jìn)行填錫形成焊點(diǎn)，稱為“波峰焊”。此種“量焊”做法已行之有年，即使目前之插裝與貼裝混合的板子仍然可用?，F(xiàn)將其重點(diǎn)整理如下：

 

1、助焊劑

波峰焊連線中其液態(tài)助焊劑在板面涂布之施工，約有泡抹型、波浸型與噴灑型等三種方式，即：

1.1 泡抹型Flux：

系將“低壓空氣壓縮機(jī)”所吹出的空氣，經(jīng)過(guò)一種多孔性的天然石塊或塑膠製品與特殊濾心等（孔徑約50~60µm），使形成眾多細(xì)碎的氣泡，再吹入助焊劑儲(chǔ)池中，即可向上揚(yáng)涌出許多助焊劑泡抹。當(dāng)PCBA組裝板通過(guò)上方裂口時(shí)，于是板子底面即能得到均勻的薄層涂布。并在其離開(kāi)前還須將多余的液滴，再以冷空氣約50~60℃之斜向予以強(qiáng)力吹掉，以防對(duì)后續(xù)的預(yù)熱與焊接帶來(lái)煩惱。并可迫使助焊劑向上涌出各PTH的孔頂與孔環(huán)，完成清潔動(dòng)作。至于助焊劑本身則應(yīng)經(jīng)常檢測(cè)其比重，并以自動(dòng)添加方式補(bǔ)充溶劑中揮發(fā)成份的變化。

 

1.2 噴灑型Spray Fluxing：

常用于免洗低固形物（Low Solid；固含量約1-3%）之助焊劑，對(duì)早先松香(Rosin)型固形物較高的助焊劑則并不適宜。由于較常出現(xiàn)堵塞情形，其協(xié)助噴出之氣體宜采氮?dú)?，既可防火又能減低助焊劑遭到氧化的煩惱。其噴射的原理也有數(shù)種不同的做法，如采不鏽鋼之網(wǎng)狀滾筒（Rotating Drum）自液中帶起液膜，再自筒內(nèi)向上吹出氮?dú)舛伸F狀，續(xù)以氮?dú)庀蛏洗党龅确绞竭M(jìn)行涂布。

 

1.3 波峰型Wave Flux：

直接用幫輔及噴口向上揚(yáng)起液體，于狹縫控制下，可得到一種長(zhǎng)條形的波峰，當(dāng)PCBA組裝板底部通過(guò)時(shí)即可進(jìn)行涂布。此法可能呈現(xiàn)液量過(guò)多的情形，其后續(xù)氣刀（Air Knife）的吹刮動(dòng)作則應(yīng)更為徹底才行。此種機(jī)型之價(jià)格較泡抹型稍貴，但卻比噴灑型便宜，其中溶劑的揮發(fā)量也低于泡抹型。

 

2、預(yù)熱

一般波峰焊前的預(yù)熱若令朝上板面昇溫到65～121℃之間即可，其昇溫速率約2℃／S～40℃／S之間。預(yù)熱不足時(shí)助焊劑之活性發(fā)揮可能未達(dá)極致，則焊錫性很難達(dá)到最佳地步。且在揮發(fā)份尚未趕光之下，其待焊表面的助焊劑黏度仍低時(shí)，將導(dǎo)致焊點(diǎn)的縮錫（Dewetting）與錫尖（Solder Icicles）等缺失。但預(yù)熱溫度太高時(shí)，則又可能會(huì)對(duì)固形物太低的免洗助焊劑不利，此點(diǎn)須與助焊劑供應(yīng)商深入瞭解。

 

3、波峰焊工藝管控

3.1 錫溫管理：

目前錫池中焊料的合金成份仍以Sn 63/Pb37與Sn 60/Pb40者居多，故其作業(yè)溫度控制以260º±5℃為宜。但仍須考量到待焊板與零件之總體重量如何。大型者尚可升溫到280℃，小型板或?qū)崃刻舾械漠a(chǎn)品，則可稍降到230℃，均為權(quán)宜的做法。且還須與輸送速度及預(yù)熱進(jìn)行搭配，較理想的做法是針對(duì)輸送速度加以變換，而對(duì)錫溫則以不變?yōu)橐?，因錫溫會(huì)影響到融錫的流動(dòng)性（Fluidity），進(jìn)而會(huì)衝擊到焊點(diǎn)的品質(zhì)。且焊溫升高時(shí)，銅的溶入速率也會(huì)跟著增快，非常不利于整體焊接的品質(zhì)管理。

 

3.2 波面接觸：

自PCBA組裝板之底面行進(jìn)接觸到上涌的錫波起，到完全通過(guò)脫離融錫涌出面的接觸為止，其相互密貼的時(shí)程須控制在3-6秒之間。此種接焊時(shí)間的長(zhǎng)短，取決于輸送速度（Conveyor Speed）及波形與浸深等三者所組成的“接觸長(zhǎng)度”；時(shí)程太短焊錫性將未完全發(fā)揮，時(shí)程太長(zhǎng)則會(huì)對(duì)板材或敏感零件造成傷害。若該波峰焊連線是直接安裝在一般空氣中時(shí)，則錫波表面會(huì)不斷形成薄薄的氧化物，由于流動(dòng)的原因與PCBA組裝板（PWA）不斷浮刮帶走，故整體尚不致累積太多的氧化物。但若將全系統(tǒng)尤其是波峰焊段采用氮?dú)猸h(huán)境所籠罩時(shí)，則可大大減少氧化反應(yīng)的發(fā)生，當(dāng)然也就使得焊錫性有了顯著的改進(jìn)。

 

輸送PCBA組裝板的傳動(dòng)面須呈現(xiàn)4º~12º的仰角，如此將使得零件本體的后方，被阻擋之“背風(fēng)波”錫流不強(qiáng)處的焊接動(dòng)作大獲改善。一般現(xiàn)行波峰焊機(jī)均設(shè)有可單獨(dú)控制的雙幫輔與雙波（錫池則單雙波均有），前波呈多股噴泉式強(qiáng)力上涌者稱為“擾流波（Turbulent Wave）”，系逼迫強(qiáng)力錫流穿過(guò)多排各種直徑的迂迴小孔而形成，可直接衝打到行走中的底板表面，對(duì)通孔插腳或貼裝尾部接腳等焊接非常有利。之后遭遇到的第二波，則為呈拋物線狀的“平滑（流）波（Laminar Wave）”對(duì)朝下板面的接觸時(shí)程較長(zhǎng)，就板面需填錫補(bǔ)錫的引腳有利，且還可消除過(guò)多的錫尖。某些商品機(jī)種還可另行加裝熱空氣（或熱氮?dú)猓┑墓五a設(shè)施于第二波之后，也可消除錫尖與焊點(diǎn)的過(guò)多錫量。

 

對(duì)于板面眾多的小型片狀零件（如Chip Resistor或Chip Capacitor）而言，〝擾流波〞附帶的機(jī)械打擊力量，還可迫使錫流包圍零件四周甚至進(jìn)入腹底，使其等所形成的焊點(diǎn)更為完整，任何局部的缺失還可被隨即報(bào)到的〝平流波〞所再補(bǔ)足。且此第二波中亦可加裝額外的振動(dòng)裝置，以增加波流對(duì)板面所施展的機(jī)械壓力。

 

3.3 接觸的細(xì)節(jié)：

若再仔細(xì)深入探討其瞬間接觸焊接的細(xì)節(jié)時(shí)，還可再分述于后：

(1)板面與擾流波接觸的初期，助焊劑立即進(jìn)行揮發(fā)與分散的動(dòng)作，連帶使得待焊的金屬表面也開(kāi)始沾錫（Wetting）。此波中也可再加裝低頻的振盪裝置，以加強(qiáng)與配合其待焊面接受助焊劑的搓擦動(dòng)作。如此將可對(duì)貼裝零件腳之填錫補(bǔ)錫大有助益，并可減少背風(fēng)坡處的“漏焊”（Skipping）現(xiàn)象。當(dāng)然在雙波的先強(qiáng)勁與后溫柔的不同作用下，整體焊錫性也將會(huì)更好。

(2)當(dāng)板面進(jìn)入錫波中心處的“傳熱區(qū)”（Heat Transfer Region）時(shí)，在大量熱能的推動(dòng)下，Wetting瞬間的散錫（Spreading）動(dòng)作也迅速展開(kāi)。

(3)之后是錫波出口的“脫離區(qū)”（Break Away），此時(shí)各種焊點(diǎn)（Solder Joint）已經(jīng)形成，而各種不良缺點(diǎn)也陸續(xù)出現(xiàn)。PCBA組裝板若能快速順利的脫離錫波則萬(wàn)事太平。難捨難分的拖錫，當(dāng)然就會(huì)成為不良錫橋（Solder Bridge）或錫尖（Solder icicles）甚至錫球（Solder Ball）的主要原因。其脫離的快慢雖直接取決于輸送速度，但刻意將輸送帶平面上仰4º~12º時(shí)，還可借助重力的協(xié)同而能更乾脆而方便的分開(kāi)。至于該等拖泥帶水造成的板面缺點(diǎn)，當(dāng)然還有機(jī)會(huì)被隨后即到的熱風(fēng)再加修整。此時(shí)卻不能用冷風(fēng)，以免造成組裝品溫度過(guò)度起伏的熱震盪（Thermal Shock）不良效應(yīng)。

 

3.4氮?dú)猸h(huán)境的協(xié)力：

 在免洗助焊劑的弱勢(shì)活力下（只含Carboxylic Acid羰酸1%而已），還要奢求更好的焊錫性，豈非緣木求魚(yú)搟面杖吹火？然而迴避溶劑清洗之環(huán)保壓力既不可違，當(dāng)然只好另謀他途尋求解決。于是當(dāng)波峰焊線之錫池區(qū)，若能改裝成氮?dú)猸h(huán)境以減少氧化的不良反應(yīng)者，自然大大有助于焊接。經(jīng)過(guò)眾多前人試驗(yàn)的結(jié)果，氮?dú)猸h(huán)境的錫池區(qū)其殘氧量以100ppm以下的焊錫性最為良好，然而其成本的額外增加自是不在話下。為了節(jié)省開(kāi)支，一般實(shí)用規(guī)格多半都將殘氧率范圍訂定在500ppm至1000ppm左右。也曾有人將甲酸的氣體引入氮?dú)猸h(huán)境中，或加用在助焊劑中，以其強(qiáng)烈的還原性協(xié)助減少氧化反應(yīng)的發(fā)生。然而此種具毒性的刺激物質(zhì)，其在室內(nèi)的揮發(fā)濃度卻不可超過(guò)5ppm，以免對(duì)人體造成傷害。設(shè)計(jì)良好的“氮?dú)鉅t”其待焊件的進(jìn)出口與充氣裝置等動(dòng)態(tài)部份，都已做好隔絕密封的設(shè)施，自可減少氮?dú)獾臒o(wú)謂消耗，此等氮?dú)鉅t波峰焊線具有下列效益：

(1)提升焊接之良率（yield）。

(2)減少助焊劑的用量。

(3)改善焊點(diǎn)的外觀及焊點(diǎn)形狀。

(4)降低助焊劑殘?jiān)母街?，使之較易清除。

(5)減少機(jī)組維修的機(jī)率，增加產(chǎn)出效益。

(6)大量減少錫池表面浮渣（Dross）的發(fā)生，節(jié)省焊錫用量，降低處理成本。