在PCB電子工業(yè)焊接工藝（其實(shí)主要就是用于PCB貼裝中的SMT貼片加工和通孔插件技術(shù)上）中，有越來越多的SMT貼片加工廠家開始把目光投向選擇性焊接。選擇性焊接（Selective Soldering）可以在同一時間內(nèi)完成所有的焊點(diǎn)，使生產(chǎn)成本降到最低，同時又克服了回流焊對溫度敏感元件造成影響的問題，選擇性焊接還能夠與將來的無鉛焊兼容，這些優(yōu)點(diǎn)都使得選擇焊接的應(yīng)用范圍越來越廣。

回顧近年來電子工業(yè)工藝發(fā)展歷程，可以注意到一個很明顯的趨勢就是回流焊技術(shù)。原則上傳統(tǒng)插裝件也可用回流焊工藝，這就是通常所說的通孔回流焊接。其優(yōu)點(diǎn)是有可能在同一時間內(nèi)完成所有的焊點(diǎn)，使生產(chǎn)成本降到最低。然而溫度敏感元件卻限制了回流焊接的應(yīng)用，無論是插裝件還是SMD。繼而人們把目光轉(zhuǎn)向選擇焊接。大多數(shù)應(yīng)用中都可以在回流焊接之后采用選擇焊接。這將成為經(jīng)濟(jì)而有效地完成剩余插裝件的焊接方法，而且與將來的無鉛焊接完全兼容。

現(xiàn)代電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路芯片封裝形式也層出不窮，封裝密度越來越高，極大的推動著電子產(chǎn)品向多功能，高性能，高可靠和低成本等方向發(fā)展。然而元器件尚未徹底片式化，由于通孔組裝具有成本低的優(yōu)勢使插裝通孔元件在許多場合仍有廣泛應(yīng)用。隨著電子組裝件越來越密集，部分通孔插裝件已無法用傳統(tǒng)波峰焊實(shí)現(xiàn)焊接。選擇性波峰焊是為了滿足通孔元器件焊接發(fā)展要求而發(fā)展起來的一種特殊形式的波峰釬焊技術(shù)，其工藝可作為波峰焊的一種取代，能夠?qū)χ饌€焊點(diǎn)的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化以達(dá)到最佳的焊接質(zhì)量。它一般由助焊劑噴涂，預(yù)熱和焊接三個模塊構(gòu)成，通過設(shè)備編程裝置，助焊劑噴涂模塊可對每個焊點(diǎn)依次完成助焊劑選擇性噴涂，經(jīng)預(yù)熱模塊預(yù)熱后，再由焊接模塊對每個焊點(diǎn)逐點(diǎn)完成焊接。選擇性波峰焊作為新引進(jìn)的工藝，對選擇性波峰焊進(jìn)行工藝研究，找到合適的工藝參數(shù)對降低生產(chǎn)成本，提高焊接質(zhì)量是十分必要的。

在現(xiàn)代電子焊接技術(shù)的發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了兩次歷史性的變革：第一次是從通孔焊接技術(shù)向表面貼裝焊接技術(shù)的轉(zhuǎn)變；第二次便是我們正在經(jīng)歷的從有鉛焊接技術(shù)向無鉛焊接技術(shù)的轉(zhuǎn)變。焊接技術(shù)的演變直接帶來了兩個結(jié)果：一是線路板上所需焊接的通孔元器件越來越少；二是通孔元器件（尤其是大熱容量或細(xì)間距元器件）的焊接難度越來越大，特別是對無鉛和高可靠性要求的產(chǎn)品。再來看看全球電子組裝行業(yè)所面臨的新挑戰(zhàn)：全球競爭迫使生產(chǎn)廠商必須在更短時間里將產(chǎn)品推向市場，以滿足客戶不斷變化的要求；產(chǎn)品需求的季節(jié)性變化，要求靈活的生產(chǎn)制造理念；全球競爭迫使生產(chǎn)廠商在提升品質(zhì)的前提下降低運(yùn)行成本；無鉛生產(chǎn)已是大勢所趨。上述挑戰(zhàn)都自然地反映在生產(chǎn)方式和設(shè)備的選擇上，這也是為什么選擇性波峰焊（以下簡稱選擇焊）在近年來比其他焊接方式發(fā)展得都要快的主要原因；當(dāng)然，無鉛時代的到來也是推動其發(fā)展的另一個重要因素。

通孔元器件的焊接主要采用手工焊、波峰焊和選擇焊等幾種焊接技術(shù)，它們的特點(diǎn)各不相同

本文主要介紹PCB選擇性焊接技術(shù)及工藝的知識，包括PCB選擇性焊接技術(shù)的工藝概念、特點(diǎn)、選擇性焊接與波峰焊的區(qū)別、選擇性焊接技術(shù)的工藝流程、以及選擇性焊接的兩種不同工藝：拖焊工藝和浸焊工藝。

一、電路板選擇性焊接的工藝特點(diǎn)

選擇性焊接是制造各種電子組件（通常是電路板）時使用的工藝之一。通常，該工藝包括將特定電子元件焊接到印刷電路板上，同時不影響電路板的其他區(qū)域。實(shí)際上，選擇性焊接可指任何焊接方法，從手工焊接到專用焊接設(shè)備，只要方法足夠精確，只在所需區(qū)域使用焊料。

選擇性焊接通常涉及電路板。它電路板在制造過程中通常會經(jīng)歷幾種不同的焊接過程。例如，電路板可能有所有不那么敏感的元件，例如電阻器，使用烤箱回流焊工藝進(jìn)行安裝和焊接。然后，電路板將進(jìn)行選擇性焊接，以便在不同或更受控制的條件下（例如在非常特定的溫度范圍內(nèi)）安裝其更敏感的組件。

選擇性焊接與波峰焊的區(qū)別

電路板選擇性焊接的工藝特點(diǎn)可通過其與波峰焊的區(qū)別來了解。兩者間最明顯的差異在于波峰焊中PCB的下部完全浸入液態(tài)焊料中，而在選擇性焊接中，僅有部分特定區(qū)域與焊錫波接觸。由于PCB本身就是一種不良的熱傳導(dǎo)介質(zhì)，因此焊接時它不會加熱熔化鄰近元器件和PCB區(qū)域的焊點(diǎn)。在焊接前也必須預(yù)先涂敷助焊劑。與波峰焊相比，助焊劑僅涂覆在PCB板下部的待焊接部位，而不是整個PCB。另外選擇性焊接僅適用于插裝元件的焊接。選擇性焊接是一種全新的方法，徹底了解選擇性焊接工藝和設(shè)備是成功焊接所必需的。

延伸閱讀：

1、什么是選擇性波峰焊？

選擇性波峰焊也稱選擇焊，應(yīng)用PCB插件通孔焊接領(lǐng)域的設(shè)備，因不同的焊接優(yōu)勢，在近年的PCB通孔焊接領(lǐng)域，有逐步成為通孔焊接的流行趨勢，應(yīng)用范圍不限于：軍工電子、航天輪船電子、汽車電子、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)等高焊接要求且工藝復(fù)雜的多層PCB通孔焊接。

選擇性波峰焊分為離線式選擇性波峰焊和在線式選擇性波峰焊兩種。

離線式選擇性波峰焊：離線式即指與生產(chǎn)線脫機(jī)的方式，組焊劑噴涂機(jī)和選擇性焊接機(jī)為分體式1+1，其中預(yù)熱模組跟隨焊接部，人工傳輸，人機(jī)結(jié)合，設(shè)備占用空間較小。

在線式選擇性波峰焊：在線式系統(tǒng)可以實(shí)時接收生產(chǎn)線數(shù)據(jù)全自動對接，組焊劑模組預(yù)熱模組焊接模組一體式結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是全自動鏈條傳輸，設(shè)備占用空間較大，適合自動化要求較高的生產(chǎn)模式。

2、手工焊接

手工焊接由于具有歷史悠久、成本低、靈活性高等優(yōu)勢，至今仍被廣泛采用。但是，在可靠性要求高、焊接難度大的一些應(yīng)用中，由于下述原因受到相當(dāng)?shù)闹萍s：

1）、烙鐵頭的溫度難以精確控制，這是一個最根本的問題。如果烙鐵頭溫度過低，容易造成焊接溫度低于工藝窗口的下限而形成冷焊或虛焊；同時，由于烙鐵的熱回復(fù)性畢竟有限，非常容易導(dǎo)致金屬化通孔內(nèi)透錫不良。烙鐵頭溫度過高，容易使焊接溫度高于工藝窗口上限而形成過厚的金屬間化合物層，從而導(dǎo)致焊點(diǎn)變脆、強(qiáng)度下降，并可能導(dǎo)致焊盤脫落使線路板報(bào)廢；

2）、焊點(diǎn)質(zhì)量的好壞往往受到操作者的知識、技能和情緒的影響，很難進(jìn)行控制；

3）、勞動力較機(jī)器設(shè)備的成本優(yōu)勢正在逐漸喪失。

二、電路板選擇性焊接的流程

典型的選擇性焊接的工藝流程包括：助焊劑噴涂，電路板預(yù)熱、浸焊和拖焊。

1、助焊劑涂布工藝

在選擇性焊接中，助焊劑涂布工序起著重要的作用。焊接加熱與焊接結(jié)束時，助焊劑應(yīng)有足夠的活性防止橋接的產(chǎn)生并防止PCB產(chǎn)生氧化。助焊劑噴涂由x/y機(jī)械手?jǐn)y帶PCB通過助焊劑噴嘴上方，助焊劑噴涂到PCB待焊位置上。助焊劑具有單嘴噴霧式、微孔噴射式、同步式多點(diǎn)/圖形噴霧多種方式?；亓骱腹ば蚝蟮奈⒉ǚ暹x焊，最重要的是焊劑準(zhǔn)確噴涂。微孔噴射式絕對不會弄污焊點(diǎn)之外的區(qū)域。微點(diǎn)噴涂最小焊劑點(diǎn)圖形直徑大于2mm，所以噴涂沉積在PCB上的焊劑位置精度為±0。5mm，才能保證焊劑始終覆蓋在被焊部位上面，噴涂焊劑量的公差由供應(yīng)商提供，技術(shù)說明書應(yīng)規(guī)定焊劑使用量，通常建議100%的安全公差范圍。

2、預(yù)熱工藝

在選擇性焊接工藝中的預(yù)熱主要目的不是減少熱應(yīng)力，而是為了去除溶劑預(yù)干燥助焊劑，在進(jìn)入焊錫波前，使得焊劑有正確的黏度。在焊接時，預(yù)熱所帶的熱量對焊接質(zhì)量的影響不是關(guān)鍵因素，PCB材料厚度、器件封裝規(guī)格及助焊劑類型決定預(yù)熱溫度的設(shè)置。在選擇性焊接中，對預(yù)熱有不同的理論解釋：有些工藝工程師認(rèn)為PCB應(yīng)在助焊劑噴涂前，進(jìn)行預(yù)熱;另一種觀點(diǎn)認(rèn)為不需要預(yù)熱而直接進(jìn)行焊接。使用者可根據(jù)具體的情況來安排選擇性焊接的工藝流程。

三、電路板選擇性焊接工藝的種類

選擇性焊接工藝有兩種不同工藝：拖焊工藝和浸焊工藝。

選擇性拖焊工藝是在單個小焊嘴焊錫波上完成的。拖焊工藝適用于在PCB板上非常緊密的空間上進(jìn)行焊接。

例如：個別的焊點(diǎn)或引腳，單排 引腳能進(jìn)行拖焊工藝。PCB以不同的速度及角度在焊嘴的焊錫波上移動達(dá)到最佳的焊接質(zhì)量。為保證焊接工藝的穩(wěn)定，焊嘴的內(nèi)徑小于6mm。焊錫溶液的流向被 確定后，為不同的焊接需要，焊嘴按不同方向安裝并優(yōu)化。機(jī)械手可從不同方向，即0°～12°間不同角度接近焊錫波，于是用戶能在電子組件上焊接各種器件， 對大多數(shù)器件，建議傾斜角為10°。

與浸焊工藝相比，拖焊工藝的焊錫溶液及PCB板的運(yùn)動，使得在進(jìn)行焊接時的熱轉(zhuǎn)換效率就比浸焊工藝好。然而，形成焊縫連接所需要的熱量由焊錫波傳遞，但單焊嘴的焊錫波質(zhì)量小，只有焊錫波的溫度相對高，才能達(dá)到拖焊工藝的要求。

例：焊錫溫度為275℃～300℃，拖拉速度10mm/s～25mm/s通常是可以接受的。在焊接區(qū)域供氮，以防止焊錫波氧化，焊錫波消除了氧化，使得拖焊工藝避免橋接缺陷的產(chǎn)生，這個優(yōu)點(diǎn)增加了拖焊工藝的穩(wěn)定性與可靠性。

機(jī)器具有高精度和高靈活性的特性，模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以完全按照客戶特殊生產(chǎn)要求來定制，并且可升級滿足今后生產(chǎn)發(fā)展的需求。機(jī)械手的運(yùn)動半徑可覆蓋助焊劑噴嘴、預(yù)熱和焊錫嘴，因而同一臺設(shè)備可完成不同的焊接工藝。機(jī)器特有的同步制程可以大大縮短單板制程周期。機(jī)械手具備的能力使這種選擇焊具有高精度和高質(zhì)量焊接的特性。首先是機(jī)械手高度穩(wěn)定的精確定位能力(±0。05mm)，保證了每塊板生產(chǎn)的參數(shù)高度重復(fù)一致;其次是機(jī)械手的 5維運(yùn)動使得PCB能夠以任何優(yōu)化的角度和方位接觸錫面，獲得最佳焊接質(zhì)量。機(jī)械手夾板裝置上安裝的錫波高度測針，由鈦合金制成，在程序控制下可定期測量 錫波高度，通過調(diào)節(jié)錫泵轉(zhuǎn)速來控制錫波高度，以保證工藝穩(wěn)定性。

盡管具有上述這么多優(yōu)點(diǎn)，單嘴焊錫波拖焊工藝也存在不足：焊接時間是在焊劑噴涂、預(yù)熱和焊接三個工序中時間最長的。并且由于焊點(diǎn)是一個一個的拖焊，隨著焊點(diǎn)數(shù)的增加，焊接時間會大幅增加，在焊接效率上是無法與傳統(tǒng)波峰焊工藝相比的。但情況正發(fā)生著改變，多焊嘴設(shè)計(jì)可最大限度地提高產(chǎn) 量，例如，采用雙焊接噴嘴可以使產(chǎn)量提高一倍，對助焊劑也同樣可設(shè)計(jì)成雙噴嘴。

浸入選擇焊系統(tǒng)有多個焊錫嘴，并與PCB待焊點(diǎn)是一對一設(shè)計(jì)的，雖然靈活性不及機(jī)械手式，但產(chǎn)量卻相當(dāng)于傳統(tǒng)波峰焊設(shè)備，設(shè)備造價相對機(jī)械手式也較低。根據(jù)PCB的尺寸，可以進(jìn)行單板或多板并行傳送，所有待焊點(diǎn)都將以并行方式在同一時間內(nèi)完成助焊劑噴涂、預(yù)熱和焊接。但由于不同PCB上焊點(diǎn)的分布不同，因而對不同的PCB需制作專用的焊錫嘴。焊嘴的尺寸盡可能大，保證焊接工藝的穩(wěn)定，不影響PCB上的周邊相鄰器件，這一點(diǎn)對設(shè)計(jì)工程師講是重要的，也是困難的，因?yàn)楣に嚨姆€(wěn)定性可能依賴于它。

使用浸入選擇焊工藝，可焊接0。7mm～10mm的焊點(diǎn)，短引腳及小尺寸焊盤的焊接工藝更穩(wěn)定，橋接可能性也小，相鄰焊點(diǎn)邊緣、器件及焊嘴間的距離應(yīng)大于5mm。

精鴻益電路是一家深圳PCB電路板廠家，專業(yè)提供PCB打樣以及SMT貼片加工服務(wù)，在PCB快板打樣、PCB貼片、電路板焊接方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，歡迎廣大客戶詢價下單。

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