2022-05-17
電子工業(yè)，包括元器件領(lǐng)域的迅速發(fā)展，逐步使電子產(chǎn)品提高功能和小型化成為可能。例如移動(dòng)電子產(chǎn)品，全球化的競爭促使這類(lèi)產(chǎn)品的制造商們通過(guò)縮短其產(chǎn)品的市場(chǎng)反應時(shí)間來(lái)應對客戶(hù)對產(chǎn)品不斷增長(cháng)的期望和新要求，從而激化了挑戰。但是全球化競爭也使企業(yè)承受了巨大的降低成本的壓力。面對不斷提高的質(zhì)量要求，生產(chǎn)成本和資金消耗的降低是個(gè)永恒的課題。似乎這還不夠，不斷出臺的全球環(huán)境保護的法律規范也在給電子產(chǎn)品制造商設置障礙。對于消費類(lèi)產(chǎn)品，另一個(gè)問(wèn)題是產(chǎn)品需求的季節性波動(dòng)，只能通過(guò)靈活多變的生產(chǎn)來(lái)解決。
擺在企業(yè)面前的這些嚴格的要求自然反映在生產(chǎn)設備上，這也正好說(shuō)明了為什么在過(guò)去幾年中，選擇性波峰焊接技術(shù)會(huì )在電子生產(chǎn)領(lǐng)域比其它工藝發(fā)展得更迅速。由于無(wú)鉛焊接技術(shù)的要求，新的生產(chǎn)工藝問(wèn)題在不斷出現。例如，無(wú)鉛焊接工藝需要更高的焊接溫度;無(wú)鉛焊料冷凝得更快;金屬和銅在無(wú)鉛合金焊料中要比在錫鉛焊料中溶解得快。這些更嚴格的條件意味著(zhù)，生產(chǎn)中需要合適的焊接設備來(lái)有效、可靠地應對無(wú)鉛焊接所帶來(lái)的腐蝕性。選擇性波峰焊一貫堅持其特性必須符合無(wú)鉛選擇性焊接工作藝的要求，并向用戶(hù)提供了針對各種類(lèi)型選擇性焊接應用的多種產(chǎn)品選擇范圍。
從根本上說(shuō)，質(zhì)量問(wèn)題已促使選擇性焊接成為一個(gè)不可缺少的工藝。生產(chǎn)工藝和參數在應用中是必需的，一致性也是一個(gè)方面，人工焊接因而落伍了，因為一個(gè)好的工藝在人工焊接中很難完全重復，完全依賴(lài)于操作者的主觀(guān)能力。焊接結果還受到烙鐵頭磨損的影響。還有一個(gè)重要因素是烙鐵頭上的高溫。遺憾的是對人工焊接工藝的研究顯示，許多操作者根本沒(méi)有意識到烙鐵頭溫度和接觸時(shí)間會(huì )影響到基材和焊點(diǎn)的形成。焊臺也經(jīng)常被設置在最高溫度，因為這樣焊接會(huì )很“快”，眾所周知，“時(shí)間就是金錢(qián)”。而這可能會(huì )導致低質(zhì)量高成本的生產(chǎn)工藝，以及不良的工藝重復性。如果遇到敏感的器件和PCB板，這樣會(huì )極其危險。而且從視覺(jué)上來(lái)說(shuō)，人們在看一個(gè)成品時(shí)，很難區分人工焊接的焊點(diǎn)和返修過(guò)的焊點(diǎn)之間的區別。
在要求高質(zhì)量和高可靠性的組裝電路板領(lǐng)域中，如汽車(chē)行業(yè)的安全裝置的組裝電路板，使用人工焊接工具的焊接是不允許的。事實(shí)上，在這些應用中人工焊接被視為影響質(zhì)量的風(fēng)險。
1.由于可以對逐個(gè)焊點(diǎn)或器件進(jìn)行精確的參數設定，焊接缺陷幾乎不存在了。
2.精確設置過(guò)的助焊劑噴涂，只施用于焊盤(pán)和插腳上，可以確保PCB板的高潔凈度，無(wú)須另外清潔。
另外，在用波峰焊焊接雙面PCB板時(shí)，錫槽中升高的焊料溫度經(jīng)常會(huì )使頂部器件重復熔化。在與焊錫波接觸中發(fā)生的PCB板彎曲會(huì )導致多點(diǎn)SMD器件在冷卻過(guò)程中的機械應力。這對BGA器件很重要，因為這個(gè)應力是無(wú)法通過(guò)視覺(jué)檢查、ICT或功能測試識別的。這樣，產(chǎn)品在使用中發(fā)生故障顯然是由不良焊接造成的。
3.選擇性焊接則只將熱傳導到需要焊接的焊盤(pán)和插腳處，這樣就極大地消除了電路板彎曲造成的缺陷。這些特性在使用無(wú)鉛焊料和水溶性助焊劑時(shí)也尤為重要。由于無(wú)鉛焊接需要相對高的溫度，多重焊接過(guò)程給器件和基材帶來(lái)更大損害，會(huì )超出允許的范圍。這都是由于無(wú)鉛焊料更高的熔解溫度和許多器件的熔解溫度和許多器件的耐熱溫度限制引起的。這樣就會(huì )縮小熔點(diǎn)(217-227)和工作溫度(260-280)之間的溫差，從而顯著(zhù)地縮小工藝窗口。
選擇性波峰焊工藝中出色的噴嘴設計可使焊接參數對應確定的焊點(diǎn)，而無(wú)須讓整個(gè)組裝件承受不必要的熱應力。這樣可以基本上消除損壞表面貼裝器件的風(fēng)險。鑒于其工作方式，選擇性焊接在相對低的溫度下可以減少銅的溶解。錫槽中銅的溶解性所導致的擴散在無(wú)鉛焊料中要遠高于錫鉛合金焊料，擴散率取決于焊接溫度、接觸時(shí)間和波峰和動(dòng)態(tài)性。測試明確顯示了具有高效的預熱系統的選擇性波峰焊接設備可以在相對低的焊接溫度下工作。有了選擇性焊接工藝，可以在提高通孔填充時(shí)減少銅的溶解。
選擇性焊接工藝得以快速傳播的原因除了上述的質(zhì)量?jì)?yōu)點(diǎn)以外，還歸功于它的經(jīng)濟效益。
以前一直用波峰焊來(lái)焊接THT(通孔技術(shù))器件的公司現在也開(kāi)始改用選擇性焊接，這主要是由于資產(chǎn)成本和技術(shù)利益之間的差異推動(dòng)的。組裝電路板中通常是99%的SMD器件和少數的異形器件，如連接器、變壓器、繼電器、電解電容器等，這些器件的組裝都是由SMT以外的設備和加工系統協(xié)同全套波峰焊生產(chǎn)線(xiàn)來(lái)補充完成的。高能量、更多的廠(chǎng)房要求以及大量的助焊劑、焊料和氮氣的消耗，使波峰焊工藝過(guò)程很不經(jīng)濟。在不得不使用復雜的阻焊掩模板來(lái)保護PCB焊接面上的器件避免接觸到助焊劑和焊料時(shí)，這一矛盾就更為突出。
相對于傳統的波峰焊，選擇性焊接的電力、焊料、助焊劑和氮氣消耗降低了很多。在一個(gè)具體的個(gè)案研究中，通過(guò)生產(chǎn)一塊通訊電路板，對比從前使用的波峰焊工藝生產(chǎn)，來(lái)計算選擇性焊接節約的成本。裝配總共需要焊接26個(gè)有引線(xiàn)器件，220個(gè)焊點(diǎn)。結果是，選擇性焊接大大降低了能量和耗材的消耗：助焊劑消耗-97%;錫渣-95%;能量需求-55%;氮氣消耗-95%。
日東選擇性波峰焊SUNFLOW3：
