插裝元件的減少以及表面貼裝元件的小型化和精細(xì)化，推動了回流焊工藝的不斷進(jìn)步。然而，某些插裝元件與表面貼裝元件的巨大價格差異使得插裝元件的裝配仍然必不可少，同時，并非所有的元件均適宜回流焊爐中的高溫加熱，在許多場合中，插裝元件仍得到了較為廣泛的應(yīng)用，如在汽車工業(yè)中，繼電器、連接器及一些在使用過程中需要承受較大機(jī)械應(yīng)力的元件，仍需采用具有高結(jié)合強(qiáng)度的通孔型連接。 常規(guī)的波峰焊可以實(shí)現(xiàn)插裝元件的焊接，但在焊接過程中需要專用的保護(hù)膜保護(hù)其它的表面貼裝元件，同時貼膜和脫膜均需手工操作。手工焊同樣可以實(shí)現(xiàn)插裝件的焊接，但手工焊的質(zhì)量過于依賴操作者的工作技巧和熟練程度，重復(fù)性差，不適于自動化的生產(chǎn)。在上述背景下，選擇性焊接應(yīng)運(yùn)而生。 未來的混裝技術(shù)將應(yīng)用于越來越多尺寸更小、使用更復(fù)雜封裝的電路板。為了提高組裝密度，把比較高的插裝元件裝在電路板的反面。雙面電路板一般由人工或者用波峰焊來焊接，但這兩種方法增加了成本，降低了生產(chǎn)速度。因此，很多公司改用選擇性焊接技術(shù)。對于非標(biāo)準(zhǔn)開孔板，與采用電烙鐵或標(biāo)準(zhǔn)波峰焊相比，小型選擇性波峰焊接設(shè)備能夠減少缺陷，是一個可行的方法。 選擇性焊接的概念與工作 對于選擇性焊接與波峰焊，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)域與焊料接觸。在焊接過程中，焊料頭的位置固定，通過機(jī)械手帶動PCB沿各個方向運(yùn)動。在焊接前也必須預(yù)先涂敷助焊劑。與波峰焊相比，助焊劑僅涂敷在PCB下部的待焊接部位，而不是整個PCB。但是選擇性焊接僅適用于插裝元件的焊接。 典型的選擇性焊接的工藝流程包括：助焊劑噴涂、PCB預(yù)熱、浸入焊和噴焊。某些情況下，預(yù)熱這一步驟可以省略，有時只需噴焊即可完成。也可以先將PCB預(yù)熱，然后再噴涂助焊劑。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。 操作人員習(xí)慣于使用操作起來比較簡單的機(jī)器，例如貼片機(jī)或傳統(tǒng)的波峰焊機(jī)，設(shè)置好之后就不用再去調(diào)整。而小型選擇性波峰焊接系統(tǒng)需要更多的互動。這些系統(tǒng)由幾個運(yùn)動軸(一般是五個)，預(yù)熱、選擇性涂敷助焊劑和選擇性涂敷焊膏等部分組成。它們能夠根據(jù)要求對需要焊接的引腳進(jìn)行加熱、防止周圍的元件受到影響，并且可以采取措施防止短路。有效控制和使用這些工藝變量需要更高的制造技術(shù)水平。要充分發(fā)揮這類設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，還必須加強(qiáng)培訓(xùn)，嚴(yán)格地定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。 選擇性焊接系統(tǒng)是使用機(jī)器人的部件，它有X、Y、Z、θ軸四個主軸，以及夾爪機(jī)構(gòu)，它牢牢地抓住和固定住電路板。這種機(jī)器可在生產(chǎn)線上使用，或者用于批量生產(chǎn)，大部分高檔機(jī)器兩者都可以，并且備有符合SMEMA標(biāo)準(zhǔn)的接口，用于安裝傳送帶。這種機(jī)器的基本配置包括一個或幾個專門用來存放不同焊料合金的焊料槽。根據(jù)應(yīng)用的要求，每個焊料槽有一個或幾個焊錫泵。焊錫泵輸送熔融焊料，通過一個小噴嘴噴出焊料、形成一個小焊錫波，然后再有選擇地焊接引腳。系統(tǒng)的四個主軸操縱電路板，在焊錫波上面移動。有一些系統(tǒng)是操縱焊料槽和焊錫泵噴嘴組件，在電路板下面移動，電路板則固定不動。這種方法縮小了整個機(jī)器的尺寸，但犧牲了工藝的靈活性。 根據(jù)用戶應(yīng)用的具體要求，任何系統(tǒng)都可以配置一種、兩種或者三種助焊劑涂敷技術(shù)，分別是噴霧、噴射嘴和超聲波。它們各有優(yōu)點(diǎn)，對維護(hù)以及編程的要求也不同。噴霧涂敷的濕潤區(qū)域最大，覆蓋范圍的直徑從四分之一英寸到三英寸。它的困難在于如何防止助焊劑過度噴涂，但是，可以用它噴涂幾乎所有類型的化學(xué)材料。超聲波涂敷的覆蓋范圍為直徑八分之一英寸到八分之三英寸，對維護(hù)的要求最低，這是因?yàn)樗贸暡ㄗ饔貌煌５厍逑醋陨矶覜]有運(yùn)動件。但它的設(shè)置時間較長，而且要小心處理焊錫槽的初始壓力，但是，一旦設(shè)置好了之后就不再需要人工干預(yù)。噴射式助焊劑涂敷技術(shù)可以進(jìn)入最窄的場所，并且能夠把一滴助焊劑涂在一個引腳上。它的缺點(diǎn)是要求助焊劑中的固體含量大約為5%甚至更少，否則會出現(xiàn)堵塞。 典型的高檔焊接機(jī)有X軸、Y軸、Z軸、θ軸，進(jìn)料、寬度、傾角1、傾角2，還有其他的泵需要編程。除了泵之外，仍有八個主要的軸同時運(yùn)動，需要編程。加上六個焊錫泵軸，意味著有14個不同的軸在運(yùn)動，它們共用一個閉路反饋?？赡苓€有多達(dá)八個不同的溫度控制系統(tǒng)在同時運(yùn)轉(zhuǎn)。每個焊錫泵都有各自獨(dú)立的氮?dú)饧訜釡囟瓤刂?，使用氮?dú)馐菫榱朔乐箛娮旌退x擇的焊接目標(biāo)氧化。這保證了焊料的清潔，避免短路和浮渣。氮?dú)饧訜崞魇仟?dú)立的，可以通過動態(tài)調(diào)節(jié)氮?dú)鉁囟葋硌a(bǔ)償電路板對加熱的要求。每個焊錫槽也需要獨(dú)立的溫度控制。所有這些問題說明，在選擇性焊接設(shè)備中所有動作都是同時發(fā)生的，因此需要對機(jī)器編程和控制。 在對復(fù)雜的助焊劑涂敷和焊接噴頭的移動進(jìn)行編程時，如果是人工操作，操作人員就必須考慮怎樣接近電路板。然后，必須對機(jī)器編程，讓機(jī)器來再現(xiàn)這個動作。其中需要考慮的變量有：要求的溫度、元件的溫度靈敏性、避免出現(xiàn)障礙物和防止短路。座標(biāo)的第一次編程非常重要。許多人以為這類系統(tǒng)的編程和貼裝機(jī)一樣容易，把電路板計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)得到的圖形數(shù)據(jù)輸進(jìn)去就可以了，這是錯誤的。在選擇性焊接中，這個信息的作用是有限的，無法用在整個焊接中。舉個例子，在焊接多塊電路板時，連接器J1會使用數(shù)百次。用戶以為，既然要在幾塊電路板上焊接同一種連接器，可以把它做成模板數(shù)據(jù)，無論什么時候需要使用它時，都可以重復(fù)調(diào)用這個數(shù)據(jù)。事實(shí)上這樣做是行不通的，這是因?yàn)檫x擇性焊接技術(shù)是根據(jù)元件在電路板上的位置來控制加熱的，需求作相應(yīng)的變化?？赡茉谝欢耸堑鼐€，而在另一端是個又大又重的散熱元件。因此，駐留時間、速度、角度和方向都必須根據(jù)元件所在的位置來改變。 所有的程序編制都要分成許多部分，或者需要連續(xù)涂敷焊劑或者助焊劑的部分，每一部是進(jìn)行選擇性焊接的場地。平均起來，一塊典型的電路板可以分成五個部分。元件密集的電路板可能有15個地方要涂敷助焊劑，有50個地方要加上焊錫，加起來就是65個。然而，問題并不在于實(shí)際的元件、引腳或端子的數(shù)量有多少。一個場地可能含有一個或幾個、甚至上百個引腳。在工藝方面取得了經(jīng)驗(yàn)之后，就可以調(diào)整程序，以獲得完美的電路板，但是，操作人員仍然需要時刻對工藝進(jìn)行監(jiān)視，以便及時維護(hù)設(shè)備。 優(yōu)點(diǎn)與未來前景 選擇性焊接機(jī)的好處包括縮短上市時間、沒有工具的開支、提高了生產(chǎn)能力、提高了質(zhì)量和降低消耗和處理成本。手工焊接經(jīng)常會出現(xiàn)不合格的焊點(diǎn)，而選擇性焊接技術(shù)能夠減少不合格的焊點(diǎn)，而且能夠用它來焊接其他辦法焊接起來很困難的獨(dú)特電路板，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。在許多新的設(shè)計中，電路板上的元件密度很高，不能用手工焊接的方法焊接。它們當(dāng)中有一些較高的元件在普通的波峰焊中很難遮蔽，因?yàn)楹稿a波不會流入這些區(qū)域形成焊點(diǎn)。就這些設(shè)計而言，選擇性焊接幾乎是不可替代的選擇──電路板制造商無法用其他方法來生產(chǎn)。 與標(biāo)準(zhǔn)的波峰焊相比，選擇性焊接能夠減少浮渣的產(chǎn)生和處理。許多公司還報道說，有選擇地涂敷助焊劑，能夠在短短的三個月內(nèi)收回設(shè)備投資。這樣能減少助焊劑的消耗和浪費(fèi)，環(huán)境變得更干凈、更安全，并且降低了前后工序的成本。有調(diào)查數(shù)據(jù)表明，波峰焊的平均缺陷率是百萬分之3408(ppm)，而選擇性焊接機(jī)在很難做的產(chǎn)品中的百萬缺陷(DPM)率是400-1000 DPM。此外，選擇性焊接技術(shù)能夠節(jié)省波峰焊所需要的工具和夾具，而且能夠節(jié)省掩蔽板的時間和成本。 選擇性焊接設(shè)備非常靈活，操作人員要花費(fèi)一些時間來學(xué)習(xí)怎樣編程和維護(hù)這類系統(tǒng)，按照要求來維護(hù)機(jī)器，用戶將會得到回報。今天，PCB生產(chǎn)需要一個一致性的、可追溯的、自動化的生產(chǎn)工藝，而達(dá)到百分之百的一致性和可追溯性正是所有的選擇性焊接設(shè)備最終和最主要的目標(biāo)。