在现代电子焊接技术的发展历程中，经历了两次 历史性的变革：第一次是从通孔焊接技术向表面贴装焊接技术的转变；第二次便是我们正在经历的从有铅焊接技术向无铅焊接技术的转变。
焊接技术的演变直接带来了两个结果：一是线路板上所需焊接的通孔元器件越来越少（见图1）；二是通孔元器 件（尤其是大热容量或细间距元器件，见图2）的焊接难度越来越大，特别是对无铅和高可靠性要求的产品。
再来看看全球电子组装行业目前所面临的新挑战： ? 全球竞争迫使生产厂商必须在更短时间里将产品推向 市场，以满足客户不断变化的要求 ? 产品需求的季节性变化，要求灵活的生产制造理念 ? 全球竞争迫使生产厂商在提升品质的前提下降低运行 成本 ? 无铅生产已是大势所趋
上述挑战都自然地反映在生产方式和设备的选择上， 这也是为什么选择性波峰焊（以下简称选择焊）在近年来 比其他焊接方式发展得都要快的主要原因；当然，无铅时 代的到来也是推动其发展的另一个重要因素。
通孔焊接技术并未过时
虽然目前表面贴装技术已成为电子产品组装技术的主 流，但是由于以下一些原因，通孔焊接技术在电子组装行 业仍占有一席之地：
- 一些元器件，如连接器、传感器、变压器和屏蔽罩 等仍然无法做到完全表贴化；
- 由于成本等方面的原因，不少企业在元器件的选择 上仍会考虑通孔元器件；
- 在国防、汽车和高端通信等行业，为了追求焊点在 极限条件下的可靠性，通孔元器件仍然是最佳选择（表贴 元器件的焊接是在一个面上完成的，而通孔元器件焊接 中，焊料包裹了整个元器件的引脚，从力学角度衡量可靠 性更佳）。
通孔元器件焊接技术的比较
目前，通孔元器件的焊接主要采用手工焊、波峰焊和 选择焊等几种焊接技术，它们的特点各不相同，下面我们进行一下简单的分析：
手工焊接
手工焊接由于具有历史悠久、成本低、灵活性高等优 势，至今仍被广泛采用。但是，在可靠性要求高、焊接难 度大的一些应用中，由于下述原因受到相当的制约：
- 烙铁头的温度难以精确控制，这是一个最根本的问 题。如果烙铁头温度过低，容易造成焊接温度低于工艺窗 口的下限而形成冷焊或虚焊；同时，由于烙铁的热回复性 毕竟有限，非常容易导致金属化通孔内透锡不良。烙铁头 温度过高，容易使焊接温度高于工艺窗口上限而形成过厚 的金属间化合物层，从而导致焊点变脆、强度下降，并可 能导致焊盘脱落使线路板报废；
- 焊点质量的好坏往往受到操作者的知识、技能和情 绪的影响，很难进行控制；
- 劳动力较机器设备的成本优势正在逐渐丧失。
波峰焊
波峰焊设备发明至今已有50多年的历史了，在通孔 元器件电路板的制造中具有生产效率高和产量大等优点， 因此曾经是电子产品自动化大批量生产中最主要的焊接设 备。但是，在其应用中，也存在有一定的局限性：
1.同一块线路板上的不同焊点因其特性不同(如热容 量、引脚间距、透锡要求等），其所需的焊接参数可能大 相径庭。但是，波峰焊的特点是使整块线路板上的所有焊 点在同一设定参数 下完成焊接，因而 不同焊点间需要彼 此“将就”，这使 得波峰焊较难完全 满足高品质线路板 的焊接要求；
2. 在实际应用 中比较容易出现以 下问题：
- 热冲击过大时容易造成整块线路板变形，从而使线路 板顶部的元器件焊点开路（见图3）
- 双面混装电路板上焊好的表贴器件可能出现二次熔化
- 焊好的热敏器件（电容，LED等）容易因温度过高而 损坏
- 为防止上述情况的发生而使用的工装夹具容易形成 焊接阴影进而造成冷焊
3. 运行成本较高。 在波峰焊的实际应用中， 助焊剂的全板喷涂和锡渣 的产生都带来了较高的运 行成本；尤其是无铅焊接 时，因为无铅焊料的价格 是有铅焊料的3倍以上， 锡渣产生所带来的运行成 本增加是很惊人的。此 外，无铅焊料不断熔解焊 盘上的铜，时间一长便会使锡缸中的焊料成分发生变化， 这需要定期添加纯锡和昂贵的银来加以解决（见图4）；
4.维护与保养麻烦。生产中残余的助焊剂会留在波峰 焊的传送系统中，而且产生的锡渣需要定期清除，这些都 给使用者带来较为繁复的设备维护与保养工作；
5. 线路板设计不良给生产带来一定的困难。有些线路 板在焊接时，由于设计者没有考虑到生产实际情况，无论 我们设定什么样的波峰焊参数和采用各种夹具，焊接效果 总是难以让人完全满意（例如，某些关键部位总是存在透 锡不良或桥连等缺陷）。波峰焊后不得不进行补焊，从而 降低了产品的长期可靠性。
选择焊
选择焊是为了满足通孔元器件焊接发展要求而发明的一 种特殊形式的波峰焊。选择焊一般由助焊剂喷涂、预热和焊 接三个模块构成。通过设备编程装置，助焊剂喷涂模块可对 每个焊点依次完成助焊剂选择性喷涂，经预热模块预热后， 再由焊接模块对每个焊点逐点完成焊接。
由于使用选择焊进行焊接时，每一个焊点的焊接参数都 可以“度身定制”，我们不必再“将就”。工程师有足够的 工艺调整空间把每个焊点的焊接参数（助焊剂的喷涂量、焊 接时间、焊接波峰高度等）调至最佳，缺陷率由此降低，我 们甚至有可能做到通孔元器件的零缺陷焊接（见图5）。
选择焊只是针对所需要焊接的点进行助焊剂的选择性 喷涂，线路板的清洁度因此大大提高，同时离子污染量大 大降低。助焊剂中的NA+ 离子和CL-离子如果残留在线路板 上，时间一长会与空气中的水分子结合形成盐从而腐蚀线 路板和焊点，最终造成焊点开路。因此，传统的生产方式 往往需要对焊接完的线路板进行清洗，而选择焊则从根本 上解决了这一问题(见图6)。
焊接中的升温和降温过程都会给线路板带来热冲击， 其强度在无铅焊接中尤为突出。
无铅波峰焊的波峰温度一般为260℃左右，比有铅波峰 焊高10～15℃。在焊接时，整块线路板的温度经历了从室 温到260℃，再冷却到室温的过程，这一升一降的两个温度 变化过程所带来的热冲击会使线路板上不同材质的物体因 为热胀冷缩系数不同而形成剪切应力，比如说BGA器件(见 图7)，在承受热冲击时便会在焊球的顶部与底部形成剪切应力，当这个剪切应力大到一定程度时便会使BGA形成分层 和微裂缝（见图8）。这样的缺陷很难检测（即使借助X光 机和AOI），而且焊点在物理连接上仍然导通（也无法通过 功能测试检测），但是当产品在实际使用中该焊点受到震 动等外来因素影响时，很容易形成开路。
选择焊只是针对特定点的焊接，无论是在点焊和拖焊 时都不会对整块线路板造成热冲击，因此也不会在BGA等 表面贴装器件上形成明显的剪切应力，从而避免了热冲击 所带来的各类缺陷。
无铅焊接所需温度高，焊料可焊性和流动性差，焊料 的熔铜性强。ERSA早在1995年就预见到了这些趋势并发明 了全世界第一台选择焊设备。最新的ERSA Versaflow系列 选择焊更是完全满足了无铅需求，提供给用户全系列的选 择焊设备，以宽泛满足所有产品对选择焊的需求。
来源:EM asia China电子制造中国