选择焊介绍.pdf

wavesolder 選擇焊介紹! 2008年02月21日 选择性焊接通常用于线路板完成大部分装配后再补充焊接一些穿孔插装元器件， 它在某些方面和手工焊类似，都是在线路板组装完成后针对个别元器件的焊接工 作，但是与手工焊相比，由于其所有工艺参数都能得到控制而且重复性高，因此 焊点的质量要好很多。本文将主要介绍选择性焊接的原理及应用准则。 选择性焊接既可以在线路板装配完其它元器件以后进行，也可以在此之前，不过 一般情况下都是在其它元器件组装以后完成，这是因为大多数需要采用选择性焊 接的元器件都无法承受表面安装器件在回焊炉里进行大批量焊接时所经受的高 温。 选择性焊接的最大优点在于它的适用性比较强，能够很好地焊接各种元器件、引 脚以及处于不同位置的焊点，例如它可以焊接线路板底面的表面安装器件，也可 以翻转线路板在板子的两面进行焊接，不论是大面积针栅阵列(PGA)封装还是带有 较大散热器的元器件，它都能轻松焊接。由于选择性焊接是一种由机器控制的工 艺，所以和受个人技术影响的手工焊不同，它的重复性较好，可以得到非常一致 的焊接效果。 焊接时需要将焊接双方如引脚与焊盘、焊盘与焊盘或者其它形式的组合连结在一 起，要想使焊料浸润这些焊接的地方，其表面需保持清洁，而且应提高双方接触 表面的温度，使其超过焊料的熔点，这样焊料才能浸润整个焊接面。 毛细现象在大多数焊接过程中都起着重要的作用，它在选择性焊接中也很关键。 简单的选择性焊接设备利用锡槽和一种泵压结构，使融熔焊料向上喷出，通过特 殊的喷嘴形成一定的流量和形状，喷出的焊料再接触到线路板的底部和要进行焊 接的元器件。复杂选择性焊接设备则是一种全自动化系统，每台设备装有许多微 小的喷嘴，可一次同时完成多个元件或线路板的焊接，并且可以和全自动生产线 整合在一起。 热传导与毛细作用 选择性焊接的巧妙之处在于它能够将微量焊料送到线路板下面而浸润某一个引 脚，实现理想的热传导过程，热量可通过导热体很快传播，如这里的通孔和引脚。 如果线路板已经经过了预热，则当融熔的焊锡波峰接触到PCB底部时，被焊元件 和焊接表面温度迅速升高，并超过焊料熔化温度达到浸润要求，此时只需要很短 的停留时间就可以形成焊点。 融熔的焊料是一种理想的热载体，它的传热速度很快，只要条件合适即可形成非 常好的弯月型液面。它可以同时在板子的上面和下面进行回流焊，由于波峰的高 度并不重要，所以它的重复性能做到非常好。 对于该焊接过程有一种误解，有人认为焊料是因为受到泵压才得以在通孔元件装 配过程中穿过通孔，其实不是这样的。实际情况是流动的融熔焊料提高了底面焊 盘和引脚的温度，使之能够浸润，然后再利用毛细作用使焊料提升。另外也因为 传热元件非常大，所以热量才能很快传到顶面，即使顶面是个表面安装焊盘，热 量传到上面同样可以形成很好的焊点。 焊料的运动实际上是由于毛细作用被带上来的并且会填满整个孔，形成一个几乎 完美的通孔焊接，其它方法特别是手工焊接很难焊得如此之快。选择性焊接所能 提供的热量也是手工焊无法达到的，对于带有大型散热器的元件，选择性焊接也 可以很容易地将其焊上。通常情况下由于散热器会将大量热能从元件上吸走，所 以它的存在对焊接非常不利，这样的元件如果需要进行返工，手工焊接一般也无 法完成，但是对于选择性焊接来说，它具有足够的供热能力来做这项工作，而且 只需要很短的预热过程。选择性焊接的供热能力还可以克服线路板的散热作用， 在线路板还未来得及将热量传走而使焊接难于施行时，它就已经完成了整个焊接 过程。 选择性焊接技术的可控性非常好，它能根据不同元器件或者不同的运行条件进行 优化，这种设备能够调整的控制参数包括： • 焊锡温度； • 波峰位置； • 微波峰的数目； • 焊锡流动方向(可以控制焊锡的流向，使之避开与需要焊接的点十分接近而对 热量又非常敏感的元器件)； • 波峰高度，它和流速有关； • 时间(或称为停留时间)，指焊锡实际浸润时间。 此外，选择性焊接也可以在氮气等惰性气体环境下进行，以促进焊锡浸润并将氧 化减少到最低程度。对于目前开始采用的新型无铅焊料，由于其熔点温度比传统 锡/铅焊料高、氧化速度快而且浸润性也比较差，因此用惰性气体效果会更好。 继续使用通孔元件 业界认识到通孔元件和混合型线路板还将继续使用，因此选择性焊接技术的作用 也将愈来愈大。这主要是因为还有很多种元器件没有表面安装封装形式，而且许 多很重的元件无法做成表面安装型，其他一些继续保持通孔插装形式的元器件包 括某些装在线路板边沿的连接器、