波峰焊技术及设备的发展与应用特性解析

波峰焊技术作为电子装联领域的经典工艺，自 20 世纪 50 年代由英国 Fry’s Metal 公司发明以来，始终在通孔插装印制电路板焊接及表面组装与通孔插装元器件混装工艺中占据重要地位。上海鉴龙在相关设备研发中，也充分借鉴了波峰焊技术的核心原理与实践经验，推出适配不同生产需求的相关装备。

波峰焊的核心原理是借助泵的作用，使熔融的液态焊料在锡槽液面形成特定形状的焊料波，插装了元器件的 PCB 板沿传送链以特定角度和浸入深度穿过波峰，实现焊点的批量焊接，因此也被称为群焊或流动焊接。这项技术之所以能长期广泛应用，关键在于其相较于手工焊接和浸焊的显著优势。与手工焊接相比，波峰焊不受操作人员技术熟练度、责任心和情绪等人为因素影响，只要工艺参数调整得当，就能稳定产出高质量、高一致性的焊点，不仅大幅提升生产效率，还能减轻劳动强度、改善工作条件、减少环境污染。而对比浸焊（静面焊），波峰焊的喷嘴温度基本恒定，能让 PCB 板受热更均匀，且连续流动的波峰减少了焊料与空气的接触，氧化问题远不如浸焊突出，通常可将焊点缺陷率控制在 0.25%～0.5% 范围内，焊接质量更稳定可靠。

经过数十年的发展，传统单波峰焊机不断改进，衍生出多种适配不同场景的机型。λ 波焊接机由平坦的主峰区和弯曲的副峰区组成，主峰面宽，使 SMA 与波峰接触时间较长，焊料擦洗作用佳，配合喷嘴前的挡板控制波峰形状，能有效减少焊点拉尖和桥接现象；T 型波焊接机则缩短 λ 波主峰、引伸副峰，形成宽阔波峰，保证充足焊接时间，让焊料表面张力有机会将多余焊料拖回波峰，进一步降低桥接风险。振荡波（Ω 波）焊接机在焊料出口设置振动源，使锡波表面产生小波幅振动，可突破焊盘附近的气体包围，促进焊料润湿元器件引脚，解决 “焊接死区” 问题，但在高密度或零件高低差异大的场景下效果有限。气泡式锡波焊接机通过向锡槽下方打入空气或氮气，产生含无数小气泡的锡波，利用气泡浮升的动能打散焊点处的气体，提升焊接效果，同时因省去一个波峰系统，降低了设备制造成本和焊料氧化程度。

双波峰焊接机是针对片式元器件焊接缺陷的重要改进机型，通过增加一个湍流波（脉冲波），与后续的平波形成双重保障。湍流波能在垂直方向冲击片式元器件焊盘，有效防止 “焊接死区”，平波则起到整理焊点的作用，让焊接效果更优。湍流波主要分为窄幅湍流波和穿孔摆动式湍流波，前者由钛合金窄幅开口构成独立系统，不易堵塞，适配 SMD 焊接；后者将窄幅开口改为中空钛合金腔体并钻有排孔，金属管可来回摆动，增强焊料湍流程度和冲击效果，但制造成本更高。此外，20 世纪 80 年代在西欧流行的喷射式波峰焊接机，以高速单向流动的焊料波为特点，焊料始终被防氧化油覆盖，配合过滤循环和加热系统，既隔离空气又清除少量氧化物，焊接效果优良且节约焊料。充氮气的波峰焊机采用隧道式密封结构，能提高焊料润湿力、减少焊料氧化，显著提升焊接质量，仅需承担额外的氮气消耗成本。计算机辅助波峰焊机（CAW）则借助计算机技术，实现对助焊剂密度、泡沫密度、传送带速、预热温度等多项参数的精准控制，未来还可结合 PCB 板条形码自动调用对应工艺参数。电磁泵波峰焊接机则以磁场和电流相互作用产生动力形成焊料波，相比传统机械泵机型，焊料槽容量更小、耗电量更低，且无搅拌器搅动，焊料氧化程度大幅下降，解决了机械泵机型结构复杂、维修困难、耗能大的痛点。

完整的波峰焊机主要由助焊剂供给系统、预热系统、波峰焊接系统、传送系统和控制系统等部分组成。其中，助焊剂供给系统是保证焊接质量的首要环节，其核心作用是均匀涂覆助焊剂，去除 PCB 板及元器件焊接表面的氧化层，并防止焊接过程中再次氧化。助焊剂涂覆需避免堆积，否则易导致焊接短路或开路，生产中通常控制焊剂密度在 0.8～0.85 g/cm³、固含量在 1.5%～10%，使焊剂能均匀涂布，焊接所需固态焊剂量一般在 0.5～3 g/cm²，对应湿焊剂层厚度为 3～20 μm。助焊剂的供给方式主要有喷雾式、喷流式和发泡式三种，分别适配不同的生产节奏和工艺要求。尽管近 30 年来锡膏 - 再流焊工艺应用范围不断扩大，但在 SMT 混装工艺中，波峰焊技术凭借其独特优势，仍将在未来一段时期内保持不可替代的地位。