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何謂「波焊(wave soldering)」？波焊製程技術介紹
電子業早期在SMT（Surface Mount Technology，表面貼焊技術）還沒徹底發達前，所有的電路板組裝幾乎都要經過這種「波焊的製程(wave soldering)」製程以達到電子零件焊接於電路板的目的。
有人將「wave soldering」之為稱波峰焊，但以英文來說「wave」只有波沒有峰，峰的英文應該為「crest」，而實際上波焊中常用的「平面波」並沒有波峰，只有「擾流波」勉強算有波峰，但擾流波通常無法單獨使用，所以稱之為「波焊」應該較為恰當。(部落格中還有波峰焊的文字會慢慢改過來))
之所以稱之為「波焊」是因為它在焊接時會使用到一整桶的錫爐，錫爐內會加熱到足以融化錫條的溫度並形成熔融的錫液，我們可以把這爐錫液看成是一潭「湖水」，當湖水平靜無波時就稱為「平流波」，當湖水被攪動得波浪泳動時就稱為「擾流波」，而電路板就像是一艄舢舨船從其平靜或稍有波浪的湖水表面滑行而過，讓錫液沾附在電子零件腳與電路板之間，過了錫液後快速冷卻，焊錫就會將電子零件焊接於電路板上。
隨著工業技藝的日新月異，大部分電子零件也都越做越小了，並且可以符合SMT回流焊接的要求（如小尺寸零件以及耐迴流高溫），所以現今大部分的電路板都已經捨棄了這種傳統的波焊製程，既使某些仍無法縮小尺寸的零件，只要其材料耐溫可以達到SMT回焊的要求，也可以採用(PIH)Paste-in-Hole 製程使用回焊爐來達成焊接的目的。
話雖如此，但還是有少數的電子零件依然達不到SMT製程的需求，所以在某些情況下還是得使用這種需耗費大量焊錫的製程。
這段影片使用發泡式的助焊劑(flux)，看起來似乎只開啟了平流波，但是用瀑布式(Cascade Wave)。
下面會大概講解一下「波焊(wave soldering)」的製程與注意事項（請參考影片），波焊的製程基本分成四大部份：
第一部份為助焊劑添加區(Flux Zone)
使用「助焊劑(Flux)」的目的是為了提昇零件焊接的品質，因為印刷電路板(PCB)、電子零件，甚至錫液都有機會在儲存及使用環境中受到一些污染，以致造成氧化而影響到焊接品質。「助焊劑」的主要功能就在去除金屬表面的氧化物及髒東西，而且在高溫作業時更可以在金屬的表面形成薄膜隔絕空氣，讓焊錫不易氧化。可是使用波焊製程一定得使用熔融的錫液來當作焊接的媒介，既然是錫液，那麼溫度一定得高於焊錫的熔點溫度才行，以目前的SAC305無鉛焊錫的溫度大約在217°C，一般的助焊劑是無法長期留存在這樣的高溫之下的，所以如果想添加助焊劑就必須要在電路板經過錫液以前先行塗抹。
一般塗抹助焊劑的方式有兩種，一種使用發泡助焊劑，當電路板經過助焊劑區時就會沾附在電路板上，這個方式的缺點是助焊劑往往無法均勻的塗布到電路板上，造成沒有塗抹到助焊劑的部位可能出現焊接不良現象。
第二種助焊劑塗抹方法為使用噴塗的方式，噴嘴設置在鏈條的下方，當電路板經過時由下往上噴塗，這種方式也有個缺點，就是助焊劑較容易穿過電路板的縫隙，運氣差的話可能會讓助焊劑直接污染到電路板正面的零件，甚至滲透到某些對助焊劑較敏感的零件內側，形成日後品質不穩的不定時炸彈，要不就是會殘留在波焊機器的頂部，如果沒有定時清理，當助焊劑累積到一定重量後就會滴落，一大坨直接污染到電路板的正面。
助焊劑如果直接滴落在電路板上沒有處理，很可能會早成電路板腐蝕或是微短路等品質問題。
回流焊(Reflow)製程的錫膏內也會摻雜有助焊劑喔！只是一般我們不易察覺而已。
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第二部份為預熱區(Pre-Heating Zone)
就如同SMT製程一樣，波焊製程在實際焊接前也需要將電路板預熱，這是為了降低電路板變形，避免有些零件內部潮濕，否則直接從室溫快速加熱到217°C以上溫度，會容易造成爆米花(popcorn)或分層(delamination)之類的缺失。
就如果煮白煮蛋一樣，如果先把水加熱到沸騰後，直接把生雞蛋丟進去沸騰熱水中，雞蛋一定會破掉，而且擠出蛋白。想要煮出一顆完美的水煮蛋，就要把雞蛋先丟要冷水中，然後從冷水開始漸漸煮沸。
第三部份為焊接區(Soldering Zone)
這裡會有一大桶已經加熱熔融的錫液槽，所以才會被稱為「錫爐」，它真的就是將一大堆的錫條丟到槽子內然後加熱融化成為錫液，所以這個製程需要耗費相當多的錫材。既然是液態的錫，所以就可以依照液體的特性製作出各種錫面來符合焊錫的需要。
一般來說錫爐內的錫槽會再被分成兩槽，第一槽稱為擾流波，第二槽稱為平流波，這兩個錫波各有不同的功用，在大部分的情況下只會開啟平流波：
用馬達翻攪錫液，形成類似噴泉的效果，其主要用途在焊接SMD的零件，因為SMD零件一般密密麻麻分佈在電路板的各個區域，而且還有大有小，有高有低，因為電路板的行動類似舢舨滑行，試想舢舨底下如果有個大物件，滑行時大物件的後面就會形成所謂的「陰影效應」，錫液也是如此，如果沒有翻騰的錫液就無法讓其接觸到這些陰影下面的零件或焊點，該處就會造成空焊的問題。可是也因為錫液永遠在翻滾，所以其焊接基本上是均勻的，甚至還會出現焊接架橋(solder bridge)斷路或拉尖(solder projections)的情形，所以在擾流波的後面一般都還會再加開平流波，很少有人單獨開擾流波作業的。
它有點類似靜止的水面，但實際上卻是不停流動流動的錫液，只是流動很平穩，它可以有效的消除前面「擾流波」所產生的一些毛刺及焊接架橋短路的問題。另外平流波對於傳統通孔元件(長腳伸出電路板)的焊接效果也非常好，如果波焊時僅有通孔元件，也可以考慮把擾流波關掉，僅用平流來完成焊接。
單開平流波也有助降低多引腳插件的短路架橋問題，因為助焊劑會再雙波工藝的擾流波就被揮花一空，來到平流波時少了助焊劑的除氧化助焊加持，焊錫的潤濕性變差，就容易形成架橋，尤其是長腳插件。
第四部份為冷卻區(Cooling Zone)
此區域一般使用冷卻風扇在錫爐的出口處，負責將剛剛經過高溫錫液的電路板冷卻，因為後面緊接著要做一些焊接整理及修復的動作。一般過錫爐的電路板都不會使用快速冷卻的設備，可能是因為波焊後有些傳統的通孔元件或是較大的SMD零件需要用烙鐵做後復(touch-up)的作業，保持PCBA有一定的溫度可以讓烙鐵更好的焊接，不需要擔心人工焊接時出現冷焊、假焊、包焊等不潤濕(non-wetting)的現象。
有些波焊爐的後面還會多加一個清洗的製程，因為還是有些電路板會走清洗製程。
波焊時為何需要有傾斜角度
相信你應該有注意到「波焊」的軌道與錫面有一定的傾斜角度，一般傾斜角度設定在3~7°左右，之所以要稍微傾斜是為了焊點脫離錫面時可以方便脫錫，而這個傾斜角度也被叫做「脫錫角度」。過錫的時候PCB板和液態熔融的錫面脫離時需要一個角度，這個脫錫角如果越小則焊點將會越大，反之則越小。
如果「波焊」時軌道與錫面不傾斜，沒有脫錫角度，將會造成焊點過大，也容易出現大量連錫現像，波焊時給予一定的脫錫角度，可以促使焊點上多餘的熔融錫液借著重力順著脫錫角流入到波焊爐中，達到控制焊點錫量的目的。
選擇性波焊
因為現在的電路板其實並不是整片板子上的零件都需要走波焊製程的零件，經常是一片板子上面幾百顆零件，但是只有不到5顆零件需要用到波焊，所以就延伸出了選擇性波焊的製程。
而選擇性波焊又分為兩種方式：
第一種選擇性波焊是使用波焊過爐載具，將不需要波焊的零件遮蓋起來，製程依然走原來波焊的錫爐，詳情可以參考【選擇性遮罩波焊製程的使用時機(selective mask wave soldering)】。
第二種選擇性波焊是使用小錫爐之類的小噴嘴，然後移動噴嘴來對準需要焊接的零件，可以起到解省焊錫的目的，但必須新購機器，詳情可以參考【選擇性焊錫爐(Selective Soldering Machine)】的優缺點】。
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延伸閱讀：
電路板上常見的焊錫缺點中英文對照與解釋
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何謂SMT「紅膠」製程？什麼時候該用紅膠呢？有何限制呢？
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訪客留言內容（Comments）
Hallo 工作熊,
請教一下,如果是selective spray fluxer是否就可以避免上述助焊劑塗抹不均的可能性呢?
至於助焊劑會穿過電路板的縫隙,其實應該可以避免,如果有良好設計的solder mask 跟上方固定PCB 的cover,(以我們公司經驗小分享)
很久沒來湊熱鬧的D
上一封留言所說selective spray fluxer 其實是指具選擇性的fluxer(俗稱可編程式的噴霧機),只在指定位置噴塗,避免亂噴以及浪費的問題,但亂飄還是多少會吧我想, 只要是單面板應該問題不大,但雙面板的時候就有可能要小心從上面滴落下來的問題
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很棒的影片，
因為我只有看過單台錫爐，在錫爐下方有伸縮的固定針
把插件好的pcb放在錫爐上，助焊劑也是用類似穩潔的瓶子
人工噴灑…
學知識了~感謝