摘要：多年来，在SMT组装中，通孔元件的焊接一直使用选择性焊接的方法，并一直沿用至今。本文主要介绍了二种选择性焊接方法：浸焊和拖焊，并着重说明了这两种方法的各种特点及不同的用途。

        在生产制造中，您打算使用选择性焊接吗？如果使用的话，必须抛弃两种主要误解。第一种误解就是使用选择性焊接通常要选择合适的焊接设备，那种带着“铃声和哨声”的设备。如果不使用的话，焊接工艺比焊接设备更重要。
        每种选择性焊接方法都各具特色，需要有各自独特的加工方法和焊接工具。为了满足这些需求，用户必须完全了解焊接工艺，在敏捷的通讯基础上与设备的供应厂家保持良好的关系，并且有一个对任意需求和问题都能作出快速反应的全球的后勤支持系统。
        第二种误解是选择性焊接只不过是采用一些不同波纹的波峰焊接。选择性焊接完全不同于波峰焊接。最显著的差别可能是在波峰焊中，PCB的反面完全浸于流动的焊料中。而在选择性焊接中，焊料只能接触特定的区域。因为板子自身材料不是有效的导热介质，这种特性对相邻的元件和不应加热成液态的PCB区域很有益。
        选择性加热的其中一个缺点是，例如，连接器的外部脚传递给板子的热量要比内部引脚多，而温度较低的外部区域较大，所以，连接器引脚上就会出现温差（ΔT）。因此，必须优化焊接工艺才能使外部引脚获得较好的焊接效果。
        成功的选择性焊接要求采用全新的方法。完全了解焊接工艺和设备如何满足需求是必须在用户和设备供应商之间建立合作关系的关键因素。
        什么是选择性焊接？在选择性焊接中，对PCB上的特定通孔器件从下面实施“有选择地”焊接。选择性焊接不同于波峰焊接。在波峰焊接中，以直线方式将PCB传送到固定的波峰。而选择性焊接则是用机器手分别移动固定焊接喷嘴和加工工具上的每块板子。
        选择性焊接还使用了两种不同的技术：拖焊或浸焊，焊接各焊接区域和元件。可移动PCB的机器手能以不同方向移动。焊料是定位喷射的，而板子则在喷射的焊料上面移动。
        加工工具都是根据PCB和元件制作的，而且各不相同。根据成本，加工工具的编目和变化性，所要求的加工工具的较大变化而被视为一种缺点。其具有很大的柔性，使板子的结构具有竞争力。然而，加工工具并不能说明一切。必须观察某种PCB设计方案，看其是否适应这种工艺，所以厂商和板子的设计者必须共同商讨对策。
       选择性焊接的另一个优点是其具有对每块板子，甚至每个元件以特殊方法编程的能力。此外，将一种板子、一系列板子或各倒班生产中的各种各样方法综合应用可以完全实现可重复性和一致性的自动化生产。

构造方法

        在选择性焊接中，只能焊接通孔元件。采用选择性焊接的关键目的是降低对板子上表面安装元件和其他相邻材料的影响。因为每个PCB的设计布局和材料都不尽相同，选择性焊接设备的设计采用了软件，其适用于不同的结构配置。
        有两种不同的选择性焊接工艺，浸焊和拖焊。简单地讲，拖焊是在小的、单独的喷嘴波峰上实施的。拖焊能够焊接非常致密的区域、单独的点或引线。例如，可用拖焊焊接一排单独的引线。可以不同速度、不同角度传送和焊接PCB，达到优化焊接效果的目的。
        通过对比，浸焊包括将整个PCB浸在常用加工的喷嘴板上，经一次焊接操作完成所有焊点的焊接。尽管一次要完成很多焊点的焊接，但是每种类型PCB的单独工具板是需要的。这种要求是有别于波峰焊方法的重要一点。
        当然，必须往待焊接元件的引线上施加焊剂。再次说明一下，PCB反面不需焊接的任何部位不要施加焊剂。这样，可以根据焊接工艺的类型，使用点到点的涂覆焊剂的方法。当使用选择式焊剂点涂机时，单头或双头焊剂涂覆机，PCB在其上面运行。使用多点焊剂涂覆，PCB即可定位安装，同时，焊剂涂覆机在板子下面运行，喷射液滴预编程定位。
        选择性焊接的工艺顺序应由用户来确定。通常采用的工艺顺序是涂覆焊剂、预热、浸焊和拖焊。然而，在某些情况下，是不需预热或只对板子进行拖焊。另一种可以采用的组合方法是预热、涂覆焊剂、预热和焊接。 新的PCB设计方案采用选择性焊接的一个主要目的是防止板子上的表面安装元件和其他相邻材料受到影响。应用波峰焊接，多年来一直要求优化工艺和应用适当的设计方案。同样，由于拖焊和浸焊的不同限制，必须为选择性焊接创建新的设计方案。单波峰拖焊采用拖焊时，可以用以下参数进行设置：焊接温度275℃~300℃ 拖焊速度10~5mm/s 倾斜角，一般为10º 泵频率由选用的喷嘴而定;可将单一的拖焊波峰用于拖焊和浸焊中。为了实现牢固的焊接，喷嘴的内径必须至少达到6mm，并且是用不锈钢制造的。确定焊料的流向，并针对不同的应用要求进行优化，喷嘴可以不同的方向安装。机器手可从不同方向和0º~12º不同的角度接触波峰。这样，用户就能够对组装上各种不同元件进行焊接。建议多数元件的焊接角度为10º。与浸焊比较，由于焊料和板子的运行，使拖焊自身的热传递较好。然而，形成焊点所需的热能必须由焊料波峰供给。因为波峰挑战区域性，为使拖速获得满意的工艺参数要求，波峰的温度必须相应地高。例如，将参数设置在275℃～300℃，一般可达到10～25mm/s的拖速。给焊接区域充上氮气可防止波峰上堆积氧化物。因为波峰能冲洗掉氧化物，PCB的拖焊还可去除桥接。这个优点也体现了拖焊的牢固性和可靠性。
        必须控制波峰高度，所以必须定期测量焊料槽中的焊料量。自动焊料添加装置可保持焊料水准的一致性。另外，为保持波峰高度的稳定性，也必须控制泵速度。喷嘴的设计决定了波峰的流动形态。生产的运行证明，如果采用浸焊的方法润湿第一个引脚，在采用拖焊之前，焊料会以适当的方向流动。未润湿的引脚就会导致喷嘴反面的焊料溢出。如果板子浸得太深也可导致喷嘴反面的溢流。例如，由于，高温使得板子中部下弯而导致浸得过深。为了防止板子下弯，应使用支撑。
        尽管拖焊有诸多优点，但其主要缺点是工艺时间太长。由于这个原因，在拖焊后还要使用浸焊，以便达到某种应用的要求。浸焊具有拖焊所没有的特性。将两种焊接技术结合起来使用，就可以实现牢固的焊接，而且应用的焊接工艺时间也短。
        使用拖焊时，由于波峰的高度使引线的长度受到限制。通常，引线长度最好小于2mm,不过焊接达4mm的引线也是可以的。允许的引线的最小外伸长度由板子而定。对于单面板，引线长度至少应为1mm。对于其他板子，建议长度至少为0.7mm，以便能够对焊点进行检测。
        在机器焊接时，通常长度大于1mm的水平外伸的引线，其焊点上不会积累太多的焊料，因此，就不必对焊点再施加力。对于加固工艺来说，待焊接的焊点边缘到不需焊接的元件或焊点周围之间距离应大于或等于3mm。在拖焊的下行方向，这个距离必须大于4mm。多波峰浸焊使用浸焊，可使用下列参数进行设置：焊接温度275℃～300℃ 浸焊速度20～25mm/ 泵频率，由喷嘴的数量而定浸焊时间，一般为1～3秒浸渍后的速度，一般为2mm/s     采用多波喷嘴的焊接技术就是浸焊。尽管这种焊接工艺看起来很简单，就是将板子浸于焊料中，并从焊料中移出，但其以自有的特点，采用了不同的原理。在涂覆焊剂和预热过程中，用玻璃板覆盖焊料喷嘴。在玻璃板下有惰性气体空间。冲洗焊料以便去除所有氧化物及使喷嘴中的焊料保持在正确的温度。
        在这种焊接工艺中，波峰高度和焊料温度是关键因素。所有的喷嘴都应是相同的温度和具有相同的焊料泡高度。为了防止板子材料翘曲，还可使用托脚支撑引脚。浸焊工艺是最简单的工艺。这种工艺就是将组件浸于焊料中，在焊接过程中，焊料不应溢流到喷嘴边缘的上面，否则的话，元件四周就会接触焊料。
        第二种方法是当板子向下移动时，将焊料高度保持在刚好的喷嘴边缘下。然后，加速泵出焊料，将焊料向上推出并接触板子。接着，降低泵速，板子从焊料中移出。在焊接工艺的滞留期间，为了防止板子上残留氧化物，泵速不应太高。此外，为了防止桥接，还应优化退出速度。
        为确保焊接工艺的稳定性，喷嘴尺寸应尽量大一些，但不能影响板子上的相邻元件。对工程设计人员来说也是很难实现的，这一点是很重要的，因为焊接工艺的稳定性就是取决于这一因素。制成小于1mm公差的高精度喷嘴。用运算法则来补偿温度的影响。
        使用这种焊接工艺，可焊接0.7mm乃至10mm焊点。将这种工艺用于较短引线和小尺寸的焊盘的焊接，可使这种工艺更加稳定，产生桥接的机会将更少。焊点或元件周围边缘和喷嘴之间的间距应大于0.5mm. 

不同的工艺效果

        采用选择性焊接所获得的工艺效果不同于波峰焊的工艺效果.而且拖焊和浸焊的工艺效果也不同，由感动使用的焊接类型的热分布性和不同类型板子所特有的热传递特性。
        由于在波峰焊中采用预热的方法对PCB进行焊接。在选择性焊接中，预热将降低对板子△T的影响，因为只是局部区域接触焊料而不是整个PCB都接触焊料。PCB上的全部热效应是很少的，导致板子问题的热压可能性也随之减小。采用拖焊时，经工艺实验可确定通过小波峰的最佳速度。在浸焊中，滞留时间被定义为熔融焊料与待焊接区域之间的接触持续的时间。滞留时间和焊料槽温度决定了传送到焊区域的总热量。这些参数影响到通孔中焊料的良好渗透。浸焊工艺的开发包括根据不同温度和材料改变滞留时间，以便于确定某个PCB的最佳滞留时间。
        确定滞留时间为确定在浸焊过程中最佳滞留时间而对连接器的引脚实施也一项实验。在焊前和焊后，应对PCB的重量进行秤量。不同的重量说明施加的焊料量不一致。实验是在镍/金（NiAu）270℃～300℃的条件下进行，使用了有机可焊性保护层（OSP）和热风焊料整平涂层（HASL）。在焊接中，对于1.6mm的板子，1.5mm半径的焊盘，焊点的上下焊缝大小由于液压差别，其比率为1.25～０.69。通过这一信息，可计算孔秘要求的填充焊料百分比。数据表明对于1.6mm的板子在浸焊中滞留时间短能获得较好的焊料填充效果。短滞留时间的另一优点是，焊剂仍很稳定，这样可防止桥接。

     结论

　　当今的选择性焊接技术能够使用无铅焊料和锡铅结合的方法进行焊接。这种焊接工艺具有柔性、先进的控制和自动化性能。其牢固性及其广泛的工艺这窗口使其成为无铅焊接的理想条件。某些元件的可焊性和耐热性可能还是个问题。选择性焊接可保证产品的质量、产品的一致性和提高产品的可靠性。