中心議題：

• 選擇性波峰焊迅速發展的主要原因
• 選擇焊帶來高品質低成本

解決方案：

• 采用選擇性噴塗
  
  
  、頂部預熱模塊
• 線路板傳送係統精度高

現代焊接jishudefazhanlichengzhong
，jinglileliangcilishixingdebiange。diyicishicongtongkonghanjiejishuxiangbiaomiantiezhuanghanjiejishudezhuanbian，diercibianshiwomenzhengzaijinglidecongyouqianhanjiexiangwuqianhanjiedezhuanbian。suiranmuqianbiaomiantiezhuangjishuyichengweidianzichanpinzuzhuangjishudezhuliu，danshiyouyuyixiayixieyuanyin，tongkonghanjiejishuzaidianzhuangxingyerengzhanyouyixizhidi：

1. 一些連接器、傳感器、變壓器和屏蔽罩等通孔元件的使用仍是難以避免的；

2. 由於成本原因
，不少企業在元器件的選擇上仍會考慮通孔器件；

3. zaimouxiekekaoxingyaoqiufeichanggaodexingye
，liruguofangjungong，qichedianzihegaoduantongxunchuanshu，weilezhuiqiuhandianzaijixiantiaojianxiadekekaoxing
，tongkongqijianrengshizuijiaxuanze。（表麵貼裝的焊接是在一個麵上完成

，而通孔器件的焊料則包裹了整個引腳，力學可靠性更佳。）

由於上述原因，在表貼和通孔焊接技術的選擇上出現了這樣兩個方向：

1. 線路板上所需焊接的通孔器件越來越少；（見圖1 ）

2. 通孔器件的焊接難度越來越大（大熱容量的電路板和細腳間距的器件），可靠性的要求也越來越高。（見圖2）
無鉛焊接時代的到來則使這樣的發展方向更為明確。

在處理通孔器件的焊接時，目前采取的主流焊接技術有手工焊接
，波峰焊焊接和選擇焊焊接。讓我們簡單對這些技術做一些分析。

手shou工gong焊han接jie技ji術shu由you於yu具ju備bei成cheng本ben低di
，靈ling活huo性xing強qiang的de優you勢shi，在zai大da多duo數shu的de行xing業ye中zhong仍reng在zai被bei廣guang泛fan采cai用yong。但dan是shi手shou工gong焊han接jie在zai可ke靠kao性xing要yao求qiu高gao，焊han接jie難nan度du大da的de行xing業ye，則ze由you於yu以yi下xia原yuan因yin受shou到dao相xiang當dang的de製zhi約yue：

1. 烙鐵頭的溫度難以精確控製。

烙lao鐵tie頭tou溫wen度du過guo低di容rong易yi造zao成cheng焊han接jie溫wen度du低di於yu工gong藝yi窗chuang口kou的de下xia限xian而er形xing成cheng冷leng焊han
，虛xu焊han。同tong時shi由you於yu烙lao鐵tie的de熱re回hui複fu性xing畢bi竟jing有you限xian，也ye非fei常chang容rong易yi導dao致zhi金jin屬shu化hua通tong孔kong內nei透tou錫xi不bu良liang。烙lao鐵tie頭tou溫wen度du過guo高gao則ze容rong易yi使shi焊han接jie溫wen度du高gao於yu工gong藝yi窗chuang口kou上shang限xian而er形xing成cheng過guo厚hou的de金jin屬shu間jian化hua合he物wu層ceng，從cong而er導dao致zhi焊han點dian強qiang度du下xia降jiang，同tong時shi還hai有you可ke能neng造zao成cheng焊han盤pan剝bo落luo而er使shi線xian路lu板ban報bao廢fei。

2. 焊點質量的好壞往往受到焊接操作者的技能，心情和情緒的影響而變得較難控製。

3. 中國的勞動力成本迅速上升
，勞動力相較機器設備的成本優勢正在逐漸喪失。
[page]波峰焊設備發明至今已有50多duo年nian的de曆li史shi了le，在zai通tong孔kong元yuan件jian電dian路lu板ban的de焊han接jie中zhong具ju有you生sheng產chan效xiao率lv高gao，產chan量liang大da，自zi動dong化hua程cheng度du高gao等deng優you點dian，因yin此ci曾zeng經jing是shi電dian子zi產chan品pin自zi動dong化hua大da批pi量liang生sheng產chan中zhong最zui主zhu要yao的de焊han接jie設she備bei。但dan是shi在zai實shi際ji生sheng產chan應ying用yong中zhong，波bo峰feng焊han焊han接jie也ye存cun在zai一yi定ding的de局ju限xian性xing：

1. 同一塊線路板上的不同焊點因其特性不同（熱容量，腳間距
，透錫要求）
，其qi所suo需xu的de焊han接jie參can數shu也ye可ke能neng大da相xiang徑jing庭ting。但dan是shi波bo峰feng焊han的de特te點dian則ze是shi使shi整zheng塊kuai線xian路lu板ban上shang的de所suo有you焊han點dian在zai同tong一yi焊han接jie參can數shu下xia完wan成cheng焊han接jie，不bu同tong焊han點dian對dui焊han接jie參can數shu需xu要yao彼bi此ci“將就”。這樣的特性使波峰焊較難完全滿足高品質線路板的焊接要求。

2. 波峰焊在實際應用中比較容易出現的問題：

a. 整塊線路板由於熱衝擊過大容易造成板子變形而使線路板頂部的原器件焊點開路；（見圖3 ）
b. 雙麵混裝電路板上焊好的表貼器件可能出現二次熔化；

c. 焊好的熱敏器件（電容，LED等）容易因溫度過高而損壞；

d. 為防止上述現象出現而使用的工裝夾具容易形成焊接陰影而造成冷焊。

3. 波峰焊較高的使用成本

在(zai)波(bo)峰(feng)焊(han)的(de)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)中(zhong)，助(zhu)焊(han)劑(ji)的(de)全(quan)板(ban)噴(pen)塗(tu)和(he)錫(xi)渣(zha)的(de)產(chan)生(sheng)都(dou)帶(dai)來(lai)了(le)較(jiao)高(gao)的(de)使(shi)用(yong)成(cheng)本(ben)。尤(you)其(qi)當(dang)使(shi)用(yong)無(wu)鉛(qian)焊(han)料(liao)時(shi)，由(you)於(yu)無(wu)鉛(qian)焊(han)料(liao)的(de)價(jia)格(ge)是(shi)有(you)鉛(qian)焊(han)料(liao)的(de)3倍以上，錫渣產生所帶來的使用成本增加是驚人的。此外，無鉛焊料不斷溶解線路板焊盤上的銅，時間一長便會在錫缸中產生晶須（銅），這需要我們不斷添加昂貴的錫銀來加以解決。（見圖4）
4. 波峰焊的維護與保養

shengchanzhongcanyudezhuhanjihuiliuzaibofenghandechuansongxitongzhong，shengchanzhongchanshengdexizhaxuyaobuduanchuqu，zhexiedougeibofenghandeshiyongzhedailaijiaoweifanfudeshebeiweihuyubaoyanggongzuo。

5 線路板設計不良給生產帶來的困難

有you些xie線xian路lu板ban在zai焊han接jie時shi，由you於yu設she計ji者zhe沒mei有you考kao慮lv到dao生sheng產chan實shi際ji情qing況kuang

，無wu論lun我wo們men采cai取qu什shen麼me樣yang的de波bo峰feng焊han參can數shu

，采cai用yong什shen麼me樣yang的de夾jia具ju，焊han接jie效xiao果guo總zong是shi難nan以yi讓rang人ren完wan全quan滿man意yi。比bi如ru某mou些xie關guan鍵jian的de地di方fang還hai是shi有you透tou錫xi不bu良liang，或huo者zhe橋qiao連lian。 波峰焊後續的補焊必不可少。

讓我們進一步看一下全球電裝行業所麵臨的新挑戰：

• 全球競爭迫使生產廠商必須在更短時間裏將產品推向市場以滿足客戶不斷變化的新要求；
• 全球競爭迫使生產廠商在提升品質的前提下降低運行成本
；
• 無鉛生產已是大勢所趨；
• 產品需求的季節性變化要求靈活的生產製造理念。

這(zhe)些(xie)挑(tiao)戰(zhan)都(dou)自(zi)然(ran)地(di)反(fan)映(ying)在(zai)生(sheng)產(chan)方(fang)式(shi)和(he)設(she)備(bei)的(de)選(xuan)擇(ze)上(shang)。這(zhe)也(ye)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)選(xuan)擇(ze)性(xing)波(bo)峰(feng)焊(han)在(zai)近(jin)年(nian)來(lai)比(bi)其(qi)他(ta)生(sheng)產(chan)方(fang)式(shi)都(dou)發(fa)展(zhan)得(de)快(kuai)的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。當(dang)然(ran)，無(wu)鉛(qian)時(shi)代(dai)的(de)到(dao)來(lai)是(shi)另(ling)外(wai)一(yi)個(ge)原(yuan)因(yin)。無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)所(suo)需(xu)溫(wen)度(du)高(gao)
，焊(han)料(liao)可(ke)焊(han)性(xing)和(he)流(liu)動(dong)性(xing)差(cha)，焊(han)料(liao)的(de)溶(rong)銅(tong)性(xing)強(qiang)。ERSA早在1995年就預見了這些趨勢並發明了全世界第一台選擇性波峰焊。最新的ERSA Versaflow係列選擇焊更是完全滿足了無鉛需求
，提供給用戶全係列的選擇焊設備以寬泛滿足所有產品對選擇焊的需求。
[page]選擇焊所帶來的高品質
由於使用選擇性波峰焊進行焊接時，每一個焊點的焊接參數都可以“度身定製”，我們不必再“將就”。工程師有足夠的工藝調整空間把每個焊點的焊接條件（助焊劑的噴塗量，焊接時間，焊接波峰高度，波峰高度）調至最佳，缺陷率由此降低
，我們甚至有可能做到通孔器件焊接的零缺陷。

選擇焊隻是針對所需要焊接的點進行助焊劑的選擇性噴塗
，線路板的清潔度因此大大提高，離子汙染量大大降低。助焊劑中的NA+ 離子和CL-liziruguocanliuzaibanzishang，shijianyichanghuiyukongqizhongdeshuifenzijiehexingchengyancongerfushixianlubanhehandian，zuizhongzaochenghandiankailu。yinci，chuantongdeshengchanfangshiwangwangxuyaoduihanjiewandexianlubanjinxingqingjie。erxuanzehanzeconggenbenshangjiejuelezheyiwenti。 線路板的升溫和降溫都帶來熱衝擊，熱衝擊的強度在無鉛焊接中尤為突出。無鉛波峰焊的波峰溫度一般為260度左右，比有鉛波峰焊高10-15度。線路板在焊接時整個板子的溫度經曆了從室溫到260度(du)

，再(zai)冷(leng)卻(que)到(dao)室(shi)溫(wen)的(de)過(guo)程(cheng)
，這(zhe)個(ge)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)過(guo)程(cheng)就(jiu)帶(dai)來(lai)了(le)熱(re)衝(chong)擊(ji)。熱(re)衝(chong)擊(ji)會(hui)使(shi)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)不(bu)同(tong)材(cai)質(zhi)的(de)物(wu)體(ti)因(yin)為(wei)熱(re)脹(zhang)冷(leng)縮(suo)係(xi)數(shu)不(bu)同(tong)而(er)形(xing)成(cheng)剪(jian)切(qie)應(ying)力(li)。比(bi)如(ru)說(shuo)ＢＧＡ（見圖7），在承受熱衝擊時便會在焊球的頂部與底部形成剪切應力，剪切應力大到一定程度便會使ＢＧＡ形成分層和微裂縫（見圖8）。這樣的缺陷很難檢測（即使借助Ｘ光機和ＡＯＩ），而且焊點在物理連接上仍然導通（也無法通過功能測試檢測），但(dan)是(shi)當(dang)焊(han)點(dian)受(shou)到(dao)外(wai)來(lai)影(ying)響(xiang)時(shi)，便(bian)很(hen)容(rong)易(yi)形(xing)成(cheng)開(kai)路(lu)。而(er)選(xuan)擇(ze)焊(han)隻(zhi)是(shi)針(zhen)對(dui)特(te)定(ding)點(dian)的(de)焊(han)接(jie)，在(zai)點(dian)焊(han)和(he)拖(tuo)焊(han)時(shi)都(dou)不(bu)會(hui)對(dui)線(xian)路(lu)板(ban)整(zheng)板(ban)造(zao)成(cheng)熱(re)衝(chong)擊(ji)，因(yin)此(ci)也(ye)不(bu)會(hui)在(zai)BGA等表麵貼裝器件上形成明顯的剪切應力，從而避免了熱衝擊所帶來的各類線路板缺陷。
選擇焊所帶來的低運行成本
選擇焊的低運行成本是其迅速受到生產廠商歡迎的重要原因。

前(qian)麵(mian)已(yi)提(ti)到(dao)過(guo)，現(xian)在(zai)的(de)線(xian)路(lu)板(ban)往(wang)往(wang)有(you)可(ke)能(neng)通(tong)孔(kong)器(qi)件(jian)的(de)焊(han)接(jie)隻(zhi)占(zhan)整(zheng)體(ti)線(xian)路(lu)板(ban)焊(han)接(jie)的(de)一(yi)小(xiao)部(bu)分(fen)。在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，選(xuan)擇(ze)焊(han)的(de)成(cheng)本(ben)優(you)勢(shi)體(ti)現(xian)在(zai)如(ru)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)：

• 較小的設備占地麵積；
• 較少的能源消耗；
• 大量的助焊劑節省；
• 大幅度減少錫渣產生；
• 大幅度減少氮氣使用量
；
• 沒有工裝夾具費用的產生。

在一個具體的實際案例中，我們分別用選擇焊和波峰焊對２６個有鉛器件的２２０個焊點進行了焊接，我們對使用成本做了如下比較：

• 助焊劑消耗量 選擇焊節省９７％
• 錫渣產生 選擇焊減少９５％
• 能源消耗 選擇焊節省５１％
• 氮氣消耗 選擇焊節省９２％

選擇焊設備的構造及技術要點
助焊劑噴塗係統
選擇焊采用選擇性噴塗，即助焊劑噴頭根據事先編好的程序到線路板指定位置僅對需要焊接的點進行助焊劑噴塗（含點噴和線噴），不(bu)同(tong)焊(han)點(dian)的(de)噴(pen)塗(tu)量(liang)應(ying)能(neng)程(cheng)序(xu)調(tiao)節(jie)。由(you)於(yu)是(shi)選(xuan)擇(ze)性(xing)噴(pen)塗(tu)

，因(yin)此(ci)選(xuan)擇(ze)焊(han)不(bu)同(tong)於(yu)波(bo)峰(feng)焊(han)，不(bu)僅(jin)助(zhu)焊(han)劑(ji)用(yong)量(liang)大(da)大(da)節(jie)省(sheng)，同(tong)時(shi)也(ye)避(bi)免(mian)了(le)助(zhu)焊(han)劑(ji)汙(wu)染(ran)。

同tong樣yang因yin為wei是shi選xuan擇ze性xing噴pen塗tu，所suo以yi助zhu焊han劑ji噴pen塗tu的de精jing確que性xing非fei常chang重zhong要yao，這zhe對dui助zhu焊han劑ji噴pen頭tou的de驅qu動dong方fang式shi提ti出chu了le較jiao高gao要yao求qiu，同tong時shi助zhu焊han劑ji噴pen塗tu也ye應ying具ju備bei自zi動dong校xiao準zhun功gong能neng。

另外
，助焊劑噴射係統中，在材料的選擇上必須能要考慮到ＶＯＣ Ｆｒｅｅ助焊劑（即水溶性助焊劑）其強大的腐蝕性 ，係統中
，凡有可能接觸到助焊劑的地方，都必須能承受其強大的腐蝕性。

預熱
預熱模塊的關鍵在於安全

，可靠。

首先，整板預熱是很關鍵的。整版預熱可以有效防止線路板的不同位置受熱不均而造成線路板的翹曲和變形。
qici，yuredeanquankekongfeichangzhongyao。yuredezhuyaozuoyongshihuohuazhuhanji。youyuzhuhanjidehuohuashizaiyidingwendufanweixiawanchengde，guogaoheguodidewenduduizhuhanjidehuohuadoushibulide。ciwai，xianlubanshangdereminqijianyeyaoqiuyuredewendukekong
，buranreminqijianjianghenyoukenengbeisunhuai。

頂部預熱模塊的使用
當我們焊接大熱容量和多層線路板時，頂部預熱模塊的使用至關重要。頂部預熱有兩種方式
，一種是紅外預熱，一種是熱風預熱。 由於線路板頂部一般會有不同高低不同的元器件，為防止預熱陰影，建議最好采用熱風對流的預熱方式。（見圖9）
頂部預熱模塊可以考慮安裝在兩個位置
，即預熱模塊上方和焊接模塊上方。
[page]在(zai)焊(han)接(jie)大(da)熱(re)容(rong)量(liang)和(he)多(duo)層(ceng)線(xian)路(lu)板(ban)時(shi)，光(guang)有(you)底(di)部(bu)紅(hong)外(wai)預(yu)熱(re)是(shi)不(bu)夠(gou)的(de)。由(you)於(yu)熱(re)容(rong)量(liang)大(da)
，底(di)部(bu)熱(re)能(neng)很(hen)難(nan)完(wan)全(quan)傳(chuan)遞(di)到(dao)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)方(fang)，焊(han)接(jie)時(shi)焊(han)料(liao)在(zai)從(cong)底(di)部(bu)向(xiang)頂(ding)部(bu)滲(shen)透(tou)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)溫(wen)度(du)越(yue)來(lai)越(yue)低(di)，最(zui)終(zhong)焊(han)料(liao)凝(ning)固(gu)而(er)不(bu)能(neng)達(da)到(dao)ＩＰＣＩＩＩ標準所規定的７５％以上透錫。對於無鉛焊接，焊料流動性差，這樣的問題就愈發突出。而頂部熱風預熱可以很明顯地改善透錫效果。（見圖10） shiyanbiaoming
，chongfendedingburefengyurehaikeyijianshaohanjieshijian，jiangdihanjiesuoxuwendu。zheyangyilai，hanpanyujibandebolifengxianxiaole，duixianlubanderechongjixiaole
，rongtongdefengxianyexiaole，hanjiedekekaoxingzirandadazengjia。

在zai線xian路lu板ban進jin入ru焊han接jie模mo塊kuai後hou，整zheng個ge焊han接jie的de完wan成cheng需xu要yao一yi定ding時shi間jian。當dang我wo們men焊han第di一yi個ge焊han點dian時shi，溫wen度du可ke能neng是shi理li想xiang的de
，但dan當dang我wo們men焊han最zui後hou一yi個ge焊han點dian時shi，有you可ke能neng溫wen度du已yi經jing偏pian低di了le。為wei了le使shi所suo有you焊han點dian都dou在zai理li想xiang的de溫wen度du下xia完wan成cheng焊han接jie，可ke以yi考kao慮lv在zai焊han接jie模mo塊kuai上shang方fang添tian加jia頂ding部bu熱re風feng預yu熱re模mo塊kuai。

焊接模塊
• 氮氣的使用
氮氣的使用可以將無鉛焊料的可焊性提高４倍，這對全麵提高無鉛焊接的質量 是非常關鍵的。

• 選擇性波峰焊與浸焊的根本不同
浸(jin)焊(han)是(shi)將(jiang)線(xian)路(lu)板(ban)浸(jin)在(zai)錫(xi)缸(gang)中(zhong)依(yi)靠(kao)焊(han)料(liao)的(de)表(biao)麵(mian)張(zhang)力(li)自(zi)然(ran)爬(pa)升(sheng)完(wan)成(cheng)焊(han)接(jie)。對(dui)於(yu)大(da)熱(re)容(rong)量(liang)和(he)多(duo)層(ceng)線(xian)路(lu)板(ban)，浸(jin)焊(han)是(shi)很(hen)難(nan)達(da)到(dao)透(tou)錫(xi)要(yao)求(qiu)的(de)。選(xuan)擇(ze)性(xing)波(bo)峰(feng)焊(han)不(bu)同(tong)於(yu)浸(jin)焊(han)，焊(han)接(jie)噴(pen)嘴(zui)中(zhong)衝(chong)出(chu)來(lai)的(de)是(shi)動(dong)態(tai)的(de)錫(xi)波(bo)，這(zhe)個(ge)波(bo)的(de)動(dong)態(tai)強(qiang)度(du)會(hui)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)通(tong)孔(kong)內(nei)垂(chui)直(zhi)透(tou)錫(xi)度(du)。特(te)別(bie)是(shi)無(wu)鉛(qian)焊(han)，因(yin)為(wei)其(qi)潤(run)濕(shi)性(xing)差(cha)

， 更需要動態強勁的錫波。另外， 流動強勁的波峰上不容易殘留氧化物,，對提高焊接質量也會有幫助。 （見圖11）
• 焊接參數的設定
根據焊點的不同情況
，焊接模塊應能對不同焊點的焊接時間，波峰頭高度和焊
接jie位wei置zhi進jin行xing個ge性xing化hua設she置zhi，這zhe便bian使shi操cao作zuo工gong程cheng師shi有you足zu夠gou的de空kong間jian來lai進jin行xing工gong藝yi調tiao整zheng從cong而er使shi每mei個ge焊han點dian的de焊han接jie效xiao果guo達da到dao最zui佳jia。有you的de選xuan擇ze焊han甚shen至zhi還hai能neng通tong過guo控kong製zhi焊han點dian的de形xing狀zhuang來lai達da到dao防fang橋qiao連lian的de效xiao果guo。（見圖12）
選擇焊的線路板傳送係統
選擇焊對線路板傳送係統的最關鍵要求是：精度。
為了滿足精度要求
，傳送係統應做到以下幾點：
• 軌道材料防變形
，穩定耐用；
• 在助焊劑噴塗模塊和焊接模塊，軌道需加裝定位係統；

選擇焊技術的發展遠景
看看未來的生產給我們提出的要求：
• １００％的一次通過率；
• 6 sigma質量管理體係；
• 設備的自我校準係統
；
• 智能化的操作係統以使生產對人的倚賴降到最低；
• 一致性
，重複性，可靠性，可追溯性。

因此對未來選擇焊設備的要求將是：
• 產品品質更高；
• 運行成本更低；
• 設備靈活性更強
；
• 設備的產量更高
；

不同行業對選擇焊設備的要求已呈現越發多樣化的趨勢，因此針對不同行業開發不同係列的選擇焊是未來的發展趨勢。“要好
，但更要適合”，我們看到的是行業與設備的細分，這也是焊接行業進步的標誌。