PCB選擇性焊接技術介紹

　　pcb電路板工業工藝發展歷程，一個明顯的趨勢迴流焊技術。原則上傳統插裝件也可用迴流焊工藝，這就是通常所說的通孔迴流焊接。其優點是有可能在同一時間內完成所有的焊點，使生產成本降到最低。然而溫度敏感元件卻限制了迴流焊接的應用，無論是插裝件還是SMD。繼而人們把目光轉向選擇焊接。大多數應用中都可以在迴流焊接之後採用選擇焊接。這將成為經濟而有效地完成剩餘插裝件的焊接方法，而且與將來的無鉛焊接完全兼容。
    選擇性焊接的工藝特點
　　可通過與波峰焊的比較來了解選擇性焊接的工藝特點。兩者間最明顯的差異在於波峰焊中PCB的下部完全浸入液態焊料中，而在選擇性焊接中，僅有部分特定區域與焊錫波接觸。由於PCB本身就是一種不良的熱傳導介質，因此焊接時它不會加熱熔化鄰近元器件和PCB區域的焊點。在焊接前也必須預先塗敷助焊劑。與波峰焊相比，助焊劑僅塗覆在PCB下部的待焊接部位，而不是整個PCB。另外選擇性焊接僅適用於插裝元件的焊接。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備是成功焊接所必需的。
    　選擇性焊接的流程
　　典型的選擇性焊接的工藝流程包括：助焊劑噴塗，PCB預熱、浸焊和拖焊。
    　助焊劑塗布工藝
    　在選擇性焊接中，助焊劑塗布工序起著重要的作用。焊接加熱與焊接結束時，助焊劑應有足夠的活性防止橋接的產生並防止PCB產生氧化。助焊劑噴塗由X/Y機械手攜帶PCB通過助焊劑噴嘴上方，助焊劑噴塗到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/圖形噴霧多種方式。迴流焊工序后的微波峰選焊，最重要的是焊劑準確噴塗。微孔噴射式絕對不會弄污焊點之外的區域。微點噴塗最小焊劑點圖形直徑大於2mm，所以噴塗沉積在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，噴塗焊劑量的公差由供應商提供，技術說明書應規疾焊劑使用量，通常建議100%的安全公差範圍。
   　 預熱工藝
    　在選擇性焊接工藝中的預熱主要目的不是減少熱應力，而是為了去除溶劑預乾燥助焊劑，在進入焊錫波前，使得焊劑有正確的黏度。在焊接時，預熱所帶的熱量對焊接質量的影響不是關鍵因素，PCB材料厚度、器件封裝規格及助焊劑類型決定預熱溫度的設置。在選擇性焊接中，對預熱有不同的理論解釋：有些工藝工程師認為PCB應在助焊劑噴塗前，進行預熱；另一種觀點認為不需要預熱而直接進行焊接。使用者可根據具體的情況來安排選擇性焊接的工藝流程。
    　焊接工藝
    　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。拖焊工藝適用於在PCB上非常緊密的空間上進行焊接。例如：個別的焊點或引腳，單排引腳能進行拖焊工藝。PCB以不同的速度及角度在焊嘴的焊錫波上移動達到最佳的焊接質量。為保證焊接工藝的穩定，焊嘴的內徑小於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並優化。機械手可從不同方向，即0°～12°間不同角度接近焊錫波，於是用戶能在電子組件上焊接各種器件，對大多數器件，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板的運動，使得在進行焊接時的熱轉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量小，只有焊錫波的溫度相對高，才能達到拖焊工藝的要求。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生，這個優點增加了拖焊工藝的穩定性與可靠性。
   　 機器具有高精度和高靈活性的特性，模塊結構設計的系統可以完全按照客戶特殊生產要求來定製，並且可升級滿足今後生產發展的需求。機械手的運動半徑可覆蓋助焊劑噴嘴、預熱和焊錫嘴，因而同一台設備可完成不同的焊接工藝。機器特有的同步製程可以大大縮短單板製程周期。機械手具備的能力使這種選擇焊具有高精度和高質量焊接的特性。首先是機械手高度穩定的精確定位能力(±0.05mm)，保證了每塊板生產的參數高度重複一致；其次是機械手的5維運動使得PCB能夠以任何優化的角度和方位接觸錫面，獲得最佳焊接質量。機械手夾板裝置上安裝的錫波高度測針，由鈦合金製成，在程序控制下可定期測量錫波高度，通過調節錫泵轉速來控制錫波高度，以保證工藝穩定性。
    　儘管具有上述這麼多優點，單嘴焊錫波拖焊工藝也存在不足：焊接時間是在焊劑噴塗、預熱和焊接三個工序中時間最長的。並且由於焊點是一個一個的拖焊，隨著焊點數的增加，焊接時間會大幅增加，在焊接效率上是無法與傳統波峰焊工藝相比的。但情況正發生著改變，多焊嘴設計可最大限度地提高產量，例如，採用雙焊接噴嘴可以使產量提高一倍，對助焊劑也同樣可設計成雙噴嘴。
    　浸入選擇焊系統有多個焊錫嘴，並與PCB待焊點是一對一設計的，雖然靈活性不及機械手式，但產量卻相當於傳統波峰焊設備，設備造價相對機械手式也較低。根據PCB的尺寸，可以進行單板或多板并行傳送，所有待焊點都將以并行方式在同一時間內完成助焊劑噴塗、預熱和焊接。但由於不同PCB上焊點的分佈不同，因而對不同的PCB需製作專用的焊錫嘴。焊嘴的尺寸鯨可能大，保證焊接工藝的穩定，不影響PCB上的周邊相鄰器件，這一點對設計工程師講是重要的，也是困難的，因為工藝的穩定性可能依賴於它。