制造中的最佳实践。波峰焊接
多年来，最佳做法已经发生了变化，并将继续随着环境、公司需求和挑战的变化而变化，对一家公司有效的做法不一定对另一家公司最好。与表面贴装相比，有时被忽视的一个常见领域是波峰焊，如果不加以适当的管理，通常会带来大量的修整和返工。
以下建议是基于经验和最佳实践，并不打算被认为是硬性规定，而是指导方针--你的情况将决定哪些做法对你的公司最有效。
本文将重点介绍常见的波浪缺陷和最佳做法，以解决、预测和主动防止这些问题的再次发生。将讨论诸如组件选择/考虑、设计、工具和工艺等因素。
到目前为止，最常见的波峰缺陷是桥接，即导体之间不希望形成的焊料。造成缺陷的因素包括元件、设计、工具和工艺。
焊接桥接
组件的考虑因素
引线长度--在设计中对元件的引线长度与PCB的厚度进行规范，在这一过程中提供各自的引线突入焊料的情况。 确保引线长度既不会太短（即焊料无法到达引脚以实现电容作用），也不会太长（即为从一个引脚到相邻引脚的网状物提供了通道），这可能会导致组装时出现桥接现象。
在指定元件引线长度时，最佳做法是确保引线长度足够长，以提供必要的热传导，从而实现适当的吸水，提供足够的筒体填充，同时又不超过IPC-A-610规定的最大突起。一个好的经验法则是长度不应超过两个相邻环形圈之间的距离。通过确保满足这一点，由于表面张力会将焊料吸引到最近的铜区，因此出现网状物的概率会大大降低。
在引线长度过长的情况下，建议进行元件预处理和引线修剪，以提供所需长度。
图1：底层表面贴装元件的高度可以推动更厚的托板要求，并进一步影响焊料流入和流出口袋的能力。
与元件本身有关的其他考虑因素可能是PCB污染、元件污染、氧化或阻焊问题。
设计考虑因素
元件方向 - 特别是与至少2行或更多行的大针数连接器有关，在这种情况下，连接器平行于波浪的方向可能会导致严重的桥接发生。
要解决的最佳做法是确保大针数的连接器垂直于波浪的方向，以尽量减少可能发生桥接的连接器后端针数的暴露。 这对细间距的连接器来说尤其如此。 在不能适应方向的情况下，其他方法，如偷焊剂（有效的非功能垫或铜特征，放置在尾部边缘，将焊剂从最后的引线拉开，以防止桥接）可以设计在板子上或选择性波浪托板上，以减少桥接。
工具的考虑因素
选择性焊盘设计中的一些最佳做法包括在选择性波峰焊盘中正确的PCB方向。建议电路板的角度在15-30度之间，可以通过确保只有少数引脚最终成为拖尾引脚来帮助减轻对少数引脚的桥接。 当较大的引脚连接器被设计成与波浪方向平行时，这尤其有帮助。
足够大的波浪开口和波浪托板底部的焊料流动通道提供了足够的焊料流动和助焊剂应用，防止积聚或焊料被困住导致桥接的区域。 一般来说，环形圈外缘到表面贴装焊盘的最小间隙等制约因素会驱动开口尺寸。 建议这个距离为0.100"，以进行适当的设计。
底部表面贴装元件的高度可以推动更厚的托盘要求，并进一步影响焊料流入和流出口袋的能力。 长宽比与焊料开口长度/宽度相对于焊料到达PCB底部所需的垂直行程有关。 对于含铅焊料来说，最小的比例是1:1，但对于无铅焊料来说增加到1:3。即如果长/宽是0.150"，那么最大的垂直尺寸是0.150"，对于含铅焊料。 违反这个长宽比会阻碍正常的流动，增加与波浪有关的缺陷的机会。
此外，将板子在有选择的波浪托板上以15度的角度定向，可以帮助减轻桥接到几个引脚的情况，通常上述技术的混合解决方案提供了最佳解决方案。
过程中的考虑因素
为应用选择合适的助焊剂以及适当的热曲线可以对焊料桥接的形成产生重大影响，为所需的热质量和加热曲线选择合适的助焊剂可以对整体产量产生重大影响。
一般来说，固体含量较高的助焊剂在较高的温度下更加坚固，水基助焊剂在较高的温度下表现不佳，更适合于低热度的电路板。 确保你的板子的预热温度和停留时间适合你的助焊剂，这意味着好的和坏的结果之间的区别。 在波浪前烧掉助焊剂会导致桥接。
提升的部件
另一个常见的缺陷是波浪后组件被抬起，这在较小的组件上更为突出，如轴向或径向组件（但在连接器和其他组件上同样常见），这些组件在接触波浪时被抬起，并被焊接到位。 最常见的做法是通过组件引线预成型和/或托盘固定来解决。
组件的考虑因素
确保诸如轴向和径向部件的适当预处理可以避免大多数吊装情况。 到目前为止，最常见的是机械地固定元件的引线成型或夹紧。 与桥接一样，过长的引线也会夸张地提升，作为杠杆将元件推离位置。
工具的考虑因素
其他元件，如连接器，不容易保持在适当的位置，需要额外的固定，其形式可以是胶水或作为选择性焊接的一部分的过度夹子。
当考虑用于夹持的过臂时，必须考虑到这些特征所带来的额外热质量，并可能需要不同的流量以获得更好的性能。
过程中的考虑因素
波浪高度和使用λ相对于层流的方式也会导致元件提升的发生率增加。 应确保波高设置为不超过相对于托盘的PCB厚度的50%，并尽量减少使用湍流。
其他考虑因素包括输送机振动、角度等。
焊料不足
另一个最常见的波峰缺陷是焊料不足，可分为桶内填充不完全或周向润湿不完全。
与此相关，但通常与焊料、电路板或元件的污染更相关的是去湿或不去湿。 在这次审查中，我们将假设元件在加工前处于良好状态。 防止引入这些类型的缺陷的最佳做法包括一个完善的进货检查过程，并根据IPC-TM-650对可疑的受污染或氧化的元件进行浸焊测试。
设计考虑因素
常见的设计考虑是将电镀通孔直接连接到大的铜板上，在波峰焊接时作为散热器。 为了解决这个问题，最好的做法是在这些区域提供热溢流，以便在焊接过程中能够正常流动。 热辐条提供了隔离，可以大大增加良好连接的概率。
图2：在波峰焊中，电镀通孔与大铜板的直接连接起到了散热器的作用。最好的做法是在这些区域提供散热装置，以便在焊接过程中能够正常流动。
其他考虑因素包括元件引线直径与电镀通孔直径的比率不匹配。 相对于引线来说，一个太大或太小的电镀通孔同样会导致不足。推荐的长宽比通常比元件引线大0.6，将提供良好的结果。
过程中的考虑因素
一般来说，这归结为热传导或助焊剂不足，因为这两者都会对焊料填充产生同样重要的影响。 助焊剂缺乏渗透或因型材太热而出现，是最常见的根本原因。
诸如使用酸性纸的通量计和专门设计的具有规则间隔的电镀通孔的印刷电路板等产品可以用来确保适当的通量和渗透（即压力）的应用，以达到最佳使用效果。
定期或每月进行审查，包括水平仪或波浪仪，也可以提供波浪水平仪、温度曲线和烤箱整体性能的指示，并建议确保与设备有关的工艺漂移不是造成缺陷的因素之一。
图3：可以使用通量计来确保应用适当的通量和渗透，以达到最佳使用效果。
焊缝空隙
焊料空隙或放气（吹气孔和针孔）发生在焊点上有一个穿透焊点表面的小孔。 这通常是由于在焊接过程中，水分夹带着气体从焊点流出。
过程中的考虑因素
与元件一样，印刷电路板也是湿气敏感的，但通常不会像湿气敏感元件那样被处理。 作为一般规则，所有印刷电路板应被视为MSL 3，并像其他湿气敏感设备一样进行管理。
Best Practice is to ensure PCBs are sealed and only opened just prior to use. Extended periods between thermal cycle operations like surface mount reflow and wave should be considered when reviewing exposure time. If a board is not soldered within 72 hours after the previous thermal cycle operation, it should be baked to remove excessive moisture in accordance with J-STD-033 or kept in a dry cabinet with a relative humidity <5% to minimize the risk of such occurrences.
焊锡球
焊球和飞溅缺陷通常是指波峰焊后，有小球状的焊料附着在层压板、抗蚀剂或导体上。 通常有3种类型，随机、非随机和飞溅，这些都是典型的工艺相关。
过程中的考虑因素
对于随机焊球，这是最容易解决的问题，通常是由于波峰前的助焊剂过多，波峰高度不均造成的。 如果你在板子经过波峰焊时听到 "咝咝 "声，那就说明预热太低，或者助焊剂涂得太高，或者波峰温度设置得太高。
对于非随机焊球，即焊球出现在同一位置或拖尾针，这最常见的是由于助焊剂不足或预热过高。
对于回溅，最常见的是由于波浪高度太高或波浪中的湍流过多。 如果设计得当，95%的应用可以只用层流焊接，并建议帮助避免发生这种情况。
最佳做法是利用通量计和Waverider等工具来检查平行度和适当的通量优化，以减少这种情况的发生。
工具的考虑因素
波浪形托盘中的夹层区域也会造成焊球，审查托盘的焊料流动设计，确保有足够的流动通道或通风口，以便在焊接过程中放气，这有助于尽量减少焊球和飞溅的发生。
冰柱、旗帜和过多的焊料
当印刷电路板通过焊接过程时，如果收集了过多的焊料，或从接头处出现不理想的焊料突出，就会出现冰柱和旗帜（喇叭）以及过量的焊料。 最常见的原因是工艺。
过程中的考虑因素
到目前为止，最常见的原因是波峰焊锅温度太低或焊锅上的停留时间不足。 建议最佳做法是停留3-5秒，以形成适当的接头。 诸如Oven-riders之类的工具可以提供焊锡锅温度漂移的指示，建议定期测量焊锡锅温度以确保适当的温度。 来自机器的波峰焊锅温度读数并不总是能转化为实际的，必须进行监测。
预防缺陷的最佳方法是通过正式的设计审查和围绕关键的波峰参数实施工艺控制，如焊料罐温度、预热、停留、平行度和助焊剂优化，来应用最佳实践。
诸如为制造而设计（DFM）或为装配而设计（DFA）等活动可以在应用设计规则方面节省大量时间，以确保在设计周期的早期确定PCB设计考虑因素、热要求、制造兼容性和相关的贡献者，在那里可以以很小的成本实施改变。
重要的是在早期与战略制造伙伴保持一致，就设计的各个方面提供相关的设计反馈，因为早期的设计决定会影响产品在整个生命周期中的长期可行性和成本。
欲了解更多关于电子制造的最佳实践的信息 -今天就联系VEXOS！或致电855-711-3227
Vexos，是一家中等规模的全球电子制造服务（EMS）和定制材料解决方案（CMS）公司，为原始设备制造商（OEM）和新兴技术公司提供电子和机械产品方面完整的端到端供应链管理解决方案。
维克斯的服务涵盖了整个电子产品的生命周期，从产品开发的价值工程服务到原型设计和新产品介绍（NPI），一直到成长、成熟和报废阶段，都对质量和客户服务的满意度给予了高度关注和承诺。
Vexos在美国、加拿大和中国都有工厂，可以有效地在当今市场上竞争，主要集中在汽车、工业、网络、通信、医疗和安全市场领域。 Vexos使他们的客户能够专注于他们的核心业务，降低您的成本，加快您的产品上市时间，并获得竞争优势。
Brain Morrison是Vexos公司的工程副总裁，直接负责工艺、测试和开发，专注于新客户和新产品引进。Morrison协助制定了公司的企业技术路线图、系统和流程、价值工程、环境管理和制造计划，以推动低成本、灵活的解决方案和制造创新。