2013/05/15 • 20 comments

如何让SMD零件可以走波焊(wave soldering)制程？

阴影效应(shadow Effect)

188金宝搏苹果下载 在前面篇幅中曾经有介绍过早期PCBA焊接走的是【波焊(wave soldering)】制程，而SMT制程则是后来才发展出来的。波焊除了用来焊接那些传统的插件之外，是不是也可以拿来焊接SMT贴片后的SMD零件呢？188金宝搏苹果下载 发现似乎仍然有许多得朋友弄不清楚波焊与SMD零件的关系？所以，本文要介绍如何让SMD零件可以走波焊的关键制程。

在我们继续下面的文章前，188金宝搏苹果下载 这里要先澄清一下SMD与SMT这两个名词的区别，这两个名词有时候是可以互相替代使用的，但两者的根本还是有些差别的。

  • SMD: Surface Mount Device (表面贴着零件)
  • SMT: Surface Mount Technology (表面贴着技术)

一般来说波焊最主要的焊接对象是使用传统的通孔技术（THT, Through-Hole Technology）的插件零件(THD, Through-Hole Device)，因为插件零件会放置在电路板的上方，通过电镀贯通孔(PTH, Plating Through Hole)把焊脚露出于板子的下方，而电路板的下方(背面)则会是像舢舨一样滑过波峰焊的液锡面，让熔融的锡液沾附在零件的焊脚与电路板的通孔内壁与焊垫上就可以完成焊接的制程。

那SMDs也可以走波焊制程吗？SMDs贴上PCB的波焊面(底面)不会在过波焊时掉到锡炉内吗？

一般SMD零件如果想走波焊（Wave Soldering）制程，必须要先在零件的底下点上红胶将其固定于电路板上，然后经过oven来固化红胶（一般直接使用回焊炉），这红胶的耐热能力还必须要高于波焊锡炉的温度，否则SMD零件经过波焊锡炉时将会因为无法承受高温而脆化或融化掉落于波焊锡炉当中。当然，如果红胶制程没有黏好或是其他因素都有可能使得零件掉落波焊锡炉中，所以波焊锡炉通常在使用一段时间后就需要停炉，把一些沉在焊锡炉底下的零件残渣捞起来，否则时间久了，这些掉落锡炉内的零件将会污染锡液，造成锡液的品质变差，导致波焊品质不良的问题。

还有一点需提醒大家注意的，并不是所有的SMD零件都可以走波焊制程，188金宝搏苹果下载 后面会再详述。

SMD零件过波峰焊时是否可以使用锡膏来取代红胶？

曾经有人问188金宝搏苹果下载 说：「如果在SMT制程的时候就事先印上锡膏过回焊炉，这样再拿去过波焊锡炉时，是不是就可以不必再点红胶了？」188金宝搏苹果下载 第一次看到这个问题时着实让纳闷了许久，后来想想也就释怀了，毕竟还是有很多朋友未曾见过波焊制程，或是未曾瞭解过波焊的焊接原理。所以答案当然是「不可以」，因为锡膏与波峰焊内的焊锡成份几乎是一样的，所以其融化温度也相差无几，也就是说如果SMD零件只使用锡膏黏住，在经过波焊的融熔锡液时可是会跟着融化的，如果没有使用比锡液温度还高的红胶来黏住，SMDs可是会直接掉落进锡炉中的。

是否可以同时印刷锡膏又点红胶来走波焊呢？

这种双制程确实是可行的，一般会这样做的目的是为了要降低过波焊时的空焊及虚焊问题，因为波焊制程容易在大零件后面的小零件产生阴影效应(Shadow Effect)，阴影下的焊点或零件不容易接触到焊锡而无法形成良好的焊接。不过这么做就需要多增加一道制程，成本也就增加了；其次是锡膏有可能残留在红胶的下面，造成品质上的不定时炸弹，因为锡膏印刷的时候，有时后会有残留的锡膏沾污于钢板(Stencil)开口处附近的背面，这时候如果刚好又把红胶点在有锡膏残留的位置上，锡膏就不容易被波峰焊锡炉内的锡液带走，残留下来的焊锡就有可能造成电气上的短路，或是使用一段时间后因为水气及电位差而产生电化学迁移(electochemical migration)。另外，锡膏一旦沾附到红胶，也可能影响到红胶的黏着性。

延伸阅读：何谓SMT「红胶」制程？什么时候该用红胶呢？有何限制呢？

哪些SMD零件可以走波峰焊接制程？

BGA、连接器(connector)、变压器(transformer)、QFN、LGA…等SMD零件基本上无法走波焊制程，因为焊锡无法完全渗透到零件的底下（如BGA、QFN及LGA）形成焊点，而且有些零件因为本体有缝隙会使得焊锡渗透进零件造成短路或损坏零件（如connector及transformer）。

以188金宝搏苹果下载 个人经验来说，一般尺寸在0603以上的片式零件(small chip)、SOT都可以走波焊制程，另外两排脚向外的SOP或SOIC等IC零件也可以走波焊，而四排脚向外的QFP可以有限度的使用，但如果是细间脚(fine-pitch)的QFP则非常容易造成短路。

而0402以下的被动元件，以及一般弯脚向内的IC（如PLCC)或是焊脚在本体底下的零件都不建议走波焊制程，因为容易造成自体短路或是空焊的问题。（目前看到有人尝试用0402零件点红胶走波焊成功，其关键点是红胶的胶量要控制得当，波焊炉的条件也要配合得好）

所以一般波峰焊制程的板子都会把不能走波銲的SMD零件与传统插件零件集中设计在电路板的第一面（不走波峰焊那一面），而第二面则只放置可以过波焊的SMD零件。当然，也可以使用过炉遮罩载具来保护那些不能走波焊的零件只露出需要波焊的零件焊脚，但过炉治具不只需要NRE，也需要额外的人力配置。

难道QFN、BGA零件走波峰焊就一定不能摆放在第二面？（选择性波峰焊接）

有时候会由于PCB设计上的侷限，不得不将QFN、BGA这类零件设计在电路板的第二面，这让负责工厂制程的工程师很是伤脑筋，其实这类无法经由波焊的SMD零件也不是不能被设计在电路板的第二面，我们一般会採用【选择性遮罩波焊】制程，利用波焊载具(carrier, template)将一些不能过波焊的零件遮罩保护起来，这样锡波就不会接触到那些不能用波峰焊接的零件了。

不过使用选择性遮罩波焊有一定的使用条件就是了，比如说零件的高度限制，还有电路板零件安置时需要预留载具的空间，载具的价钱也是个考虑因素。详细内容可以参考【选择性遮罩波焊制程的使用时机(selective mask wave soldering)】一文。

延伸阅读：

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20 responses

  1. EE
    2018/01/23

    您在文中提到： （目前看到有人尝试用0402点红胶走波焊成功，其关键点是红胶的胶量要控制得当，波焊炉的条件要配得得好）

    想请教这是那个产业的尝试？其红胶是使用点胶机？还是开钢板？

    感谢您！！

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    • 188金宝搏苹果下载
      2018/01/23

      EE,
      Sorry!无法提供此资讯。想要成功就是胶量要少，分两点。

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  2. 小员工
    2017/10/29

    我满疑惑为什么要波焊的话，还要上锡膏，这显得没有意义，只要上红胶不就得了，其他就靠锡波打上来的锡让原本没有上锡膏的元件吃锡，可以省去印锡膏的时间，这样不是比较好？
    况且波焊制程，通常还要人工目视，去除不必要的空焊短路。
    这是我公司目前做法

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  3. Ivy
    2015/04/09

    VPS:真空迴焊制程,目前某些公司开始新启用
    温度会比较高(可以让一些被动元件SMT式的可以和IC 一起过炉)
    温度可能会超过260度 10秒
    波锋焊针对DIP件
    Reflow针对SMD件(EX:IC CHIPEST)
    没实际看过工厂制程,所以要用文字就比较不懂
    刚好看到您的文章介绍,想要与您请教一下

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    • 188金宝搏苹果下载
      2015/04/09

      Ivy;
      建议你可以先在YouTube上多找些关于SMT reflow（回焊）与 Wave soldering(波焊)的影片来先了解一下这两个的制程。
      只能先简单说明：
      波焊(Wave soldering)使用锡槽，所以你会看到机器里面有一大桶的银色的液体，这个就是熔化成液体的锡液，所以过炉时不需要事先在板子上加锡就可以吃到锡，因为锡槽内就有锡了。
      SMT回焊必须先在电路板上印刷锡膏，相信VPS也是如此，然后贴放上SMD零件，过reflow(回焊卢)，温度必须高过融锡的温度，现在的SAC305的融锡温度为217C，这样才能吃锡。相信VPS也是同样的道理，只是加热的方式不一样而已。
      所以你应该比较VPS及reflow才对。

      回覆

  4. Ivy
    2015/04/09

    请问一下VPS制程与波锋焊的差异是?VPS(Vapor Phase Soldering)制程

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    • 188金宝搏苹果下载
      2015/04/09

      Ivy;
      这个要先问你对VPS了解多少？
      你对Reflow(回焊)又了解多少？
      波焊与回焊及VPS似乎不太能比较！

      回覆

  5. andy
    2014/03/03

    请问一下波焊制程对于DIP零件pitch的限制是不是很严格

    我们公司的工厂是规定pitch1.5mm以下的dip零件 (如金针)都无法用波焊制程(因为有高机率短路的风险)

    那么pitch 1.0mm的金针，其他公司要怎么生产呢

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    • 188金宝搏苹果下载
      2014/03/03

      Andy;
      你的认知原则上是正确的，这也是为何SMD的零件过波焊只能做到0805，0603就有短路的风险。
      如果是1.0mm的pitch，建议走SMD的paste-in-hole制程，但是要先确定零件可以耐得住SMD的温度曲线。

      回覆

  6. tmc808c
    2014/02/12

    熊大, 一直很喜欢你在SMT领域的专业见解, 凑巧在下面的网址看到一篇一样的文章, 不知是你授权转载还是盗文!!
    http: //www .anda-dg.com/news/lunwen/bofenghan/2263.html

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    • 188金宝搏苹果下载
      2014/02/12

      tmc808c;
      谢谢您的提醒，现在看到的大陆网站应该都是未授权的盗版。

      回覆

  7. ewew
    2013/05/19

    PIP是一个很好的解决方案,但问题在于材料成本

    回覆

  8. 不羁
    2013/05/17

    好奇的是…
    都已经选用SMD的零件了…何苦还要在用波峰…@@

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    • 188金宝搏苹果下载
      2013/05/18

      电路板会走波锋焊通常是因为板子上还有传统插件的零件，
      为了避免手焊的风险，所以会有波焊的制程出现，
      最好的方法是让这些统插件可以走Paste-in-hole，这样就不需要再走波锋焊了。

      回覆

  9. paul3650
    2013/05/17

    立体钢板 是pcb 先AI 插件再翻过来 印红胶
    也是使用上面的概念
    但是钢板并不是使用钢片 而是使用白色压克力 厚度很厚
    约1~1.5cm
    而红胶也非smt常使用的红胶 会比较稀 黏度没有那么尻高
    立体钢板 印红胶孔 开V形 钢板下方避让已经AI零件的PIN的地方

    回覆

  10. paul3650
    2013/05/16

    通常使用2台印刷机 一台印锡膏 一台印红胶
    有印红胶钢板要特殊设计
    PCB先印锡膏钢板 再来印红胶钢板
    但 红胶钢板厚度要比较厚 >0.3mm 但是就不能使雷射钢板 只能蚀刻钢板

    在红胶钢板 的背面(与pcb接触面) 在之前印锡膏的位置半刻 凹入 这样就能印红胶而不会将pcb上的锡膏
    压坏
    不知这样说明是了解?

    目前我还有一种立体钢板 是pcb 先AI 插件再翻过来 印红胶 这又是一个故事

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    • 188金宝搏苹果下载
      2013/05/16

      Paul;
      谢谢你的说明，大致上瞭解你的意思了。
      印刷红胶时就是要在钢板避让已经有锡膏印刷的地方。

      回覆

  11. paul3650
    2013/05/16

    SMD零件不可以走波峰焊接制程—>OSC&LED

    同时印刷锡膏又点红胶 大多是日本客户因为这样作 避免再次对wave reflow后的不良再次焊修 因为认为再次焊修是不好与浪费人工工时

    印刷锡膏又点红胶有这样的流程作业 也有使用2台印刷机 一台印锡膏 一台印红胶 因为印红胶比点红胶 快

    回覆

    • 188金宝搏苹果下载
      2013/05/16

      Paul;
      感谢您提供经验？
      另外您提到「也有使用2台印刷机 一台印锡膏 一台印红胶」，请问红胶及锡膏可以同时印刷吗？愿闻其详。一般印完锡膏后就无法再印红胶了，只能点红胶？

      回覆

  12. ewew
    2013/05/15

    Chip/IC..etc可过波峰焊的零件
    零件彼此的间距及Pad的大小会影响炉后的良率

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