九、对应无铅焊料的焊接装置
9．1  波峰焊接装置面临的课题  
    应用时间悠久的波峰焊接(波峰焊炉)是最能够体现大批量，低成本进行生产的适用装置，也是多数电子产品组装时选用的一个重要方式。在推广应用无铅焊料的趋势下，利用无铅焊料的波峰焊接正逐步开展，图9．1是Sn—Ag系无铅焊料焊接温度和润湿时间关系，随着温度上升，其润湿时间在245℃位置时没有变化，250~C时原共晶焊料润湿时间为0．2秒，Sn—Ag—Cu无铅焊料的润湿时间为0．7秒，比前者长了近3．5倍，这种状况在焊接中就易发生氧化，易产生浮渣等不良。
    无铅焊料在添加Bi元素后，可以减小润湿角度，改善润湿时间，这点共晶焊料是比不上的，另外通过助焊剂作用可以改变某些不良程度，但对绝缘可靠性影响却不能给予期待，因此如何有效地利用无铅焊料，开发相应的无铅波峰焊装置，已是一个十分重要的课题。

9．2  采用新方式的波峰焊接系统
    以往的波峰焊焊槽主要是通过搅拌泵(喷流泵)使焊料按照一定形状的喷流波形而完成焊接，如果说在使用无铅焊料场合，仍旧用原来形式的焊料槽，与共晶焊料比较，其焊料喷流形成稳定的波高将难以保证，这个原因主要是无铅焊料的流动性差而引起的。为此为保证无铅焊料在应用过程能达到原来共晶焊料所有的性能，开发新的焊接方式是必须的。
    图9．2是与原来焊槽形式完全不同的，采用电磁感应式的焊料槽内部结构和外观。这种方式是通过线性马达的驱动原理，使熔融焊料由下式得到推力F。
    F＝Ơ.η.β2.d.h.L
    这里：Ơ—介电常数；，η一滑动系数；β一磁通密度；d一焊料通路宽度；h--初级线圈宽；L一初级线圈长度。
  通过这种方式，可以使熔融焊料对应变换器频率改变成线性形式，得到变动量在±0．25m公差内稳定波高(见图9．3)。这种焊料槽内不具备机械驱动部分，可使所用的焊料量大大减少，加快焊料的流速，浮渣的生存也降低。

利用新的波峰焊方法对基板通孔部焊接的断面由图9．4表示，图上采用的焊料为Sn—3．5Ag，从形成的弯月面高度来看，N2氛围中的焊接状态不变，对密度高的狭窄部分焊点可形成合格焊点。图9．5是采用Sn—Ag—Cu系无铅焊料焊接时，因Cu的含有量与桥联发生次数的关系，在Cu含量为0．6—1．0wt％时，桥联的发生率最低。如增高，桥联不良会增加，这也说明，随着焊接基板数量的增加，铜箔上的铜成分如混入无铅焊料中焊接不良的情况会增加。

 从一些公司的试验报告中指出，片式元件电极的Sn—Pb镀层中的Pb，焊接中混入无铅焊料时，会影响到无铅焊料的熔点。这些因素在波峰焊接的工艺管理上要加以适当考虑。

波峰焊接方式与回流焊接方式的不同之处是对组装元件的热损伤较少，熔点偏高的无铅
焊料也能使用，无铅焊料的蠕变特性和耐热疲劳特性良好，进入规模化实用阶段不会有大的问题。   
9．3  对应无铅焊料的回流焊接装置   
    目前国外多家设备厂商生产的无铅回流焊接装置已纷纷推人市场。无铅回流焊接装置的开发特征有以下几项。
    (1)为缩小峰值区温度差，装置做成多温区形式。
    (2)缩小温度的上升坡度，以数个温区达到回流预热。
    (3)峰值温度做成台阶型温度曲线(>225t，时间30秒以上)。
    (4)组装基板的所有元器件进入焊接区域时，各元件引脚的温差不大于10度。
    (5)装置结构上采用内装穿通式输送带，可防止基板变形发生。
    (6)采用远红外加热方式和对流热风加热共用的组合加热方式，以求加热均匀。
    无铅回流焊基本的温度曲线见图9．6。