1.2 钎料波峰焊法（焊接技术）的发展历史

1.2.1 钎料波峰焊法动力技术的发展

1949年，美国人S.F.Danko和Abramson发明了印制电路板浸焊法，预示了PCB软焊接的一种新工艺方法的诞生。它是人们从手工烙铁逐点焊接进入到半机械化焊接的起步，这对于减少焊接疵病、提高生产效率无疑是一大进步。但浸焊法只适用于低档的电子产品，满足不了现代电子产品轻、薄、短、小的生产要求。

1956年，英国Fry's Metal公司发明了印制电路板波峰焊接法，尽管在文献中只发表了表示这种方法的一个示意性的图例，却意味着在PCB焊接领域中的一个新时代的开始，它使PCB由人工烙铁逐点焊接进入到机器自动化大面积高效率焊接的新阶段，使PCB的焊接工艺真正进入了自动化的时代。它在减少焊点疵病、提高电子产品的可靠性、降低生产成本、改善工人的劳动强度、提高生产效率等方面所作出的贡献是巨大的。

钎料波峰焊法（波峰焊接）技术的发明及其推广应用，是20世纪电子产品装联技术中最辉煌的成就，它对电子工业发展的促进作用和创造的经济效益是无法估量的，工业实践雄辩地证明了它是电子产品装联工艺中具有深远意义的革新。从世界上第一台具有工业应用价值的机器的诞生，到现在仅五十余年，但它却以非凡的速度实现了从诞生到完善、成熟，进入了大面积、大范围的工业应用。尽管目前由于SMT再流焊接工艺的大量应用，导致波峰焊接工艺的应用比例明显下降，然而波峰焊接在电子装联工艺中的应用还将持续下去，在我国更是如此。

钎料波峰焊法技术的核心是要形成能用于自动化焊接的钎料波。这个波如何获得，揭示了钎料波峰发生器动力技术的内涵。由于PCB的波峰焊法通常是在200～300℃的温度下进行的，液态钎料的氧化现象、表面张力的变化、杂质金属的融入、热劣化、波峰的平整性、钎料槽内温度场的分布和均匀性、热效率等问题，都是应该妥善处理的。

钎料波峰焊法技术虽然发明于英国，然而技术进步最快的却是美国、瑞士、意大利、荷兰、德国。他们在发展机械泵式波峰焊接设备技术方面，都达到了较高的水平，特别是美国的Electrovert公司、瑞士的EPM公司、意大利的IEMME公司、荷兰的Slotec公司、德国的ERSA公司等，他们的产品技术基本上反映了现代波峰焊接技术的最新发展成果。

1.2.2 钎料波峰动力技术的作用及其分类

1.作用和要求

钎料波峰动力技术是研究产生波峰焊接工艺所要求的特定的钎料波峰。它是决定波峰焊接质量的核心，也是整个系统最具特征的核心部件，更是衡量波峰焊接系统性能优劣的重要判据。钎料波峰动力技术是融合了钎料波峰动力学理论、流体力学、金属的表面理论、冶金学、热工学、电工学等多学科知识于一体的一门综合性技术。其技术要求可归纳如下：

● 有优良的钎料波峰动力学特性（请参阅第3章）；

● 波峰平稳，高度可调；

● 具备一定的抑制高温液态钎料氧化的能力，最好不要使用防氧化物质；

● 在保证热容量的前提下，力求钎料槽容量最小；

● 热工特性好，节能省电，且拥有完善的温度自动控制措施；

● 钎料槽设计应使所有钎料均能处于循环状态之中，从而保持钎料成分的高度均匀性，避免局部区域出现沉积熔析相的死角；

● 加热器的设计和布置应使钎料受热均匀且无过热点；

● 杂质金属对钎料槽的污染最小，且在长期工作中杂质金属浓度应能维持在一个较小的安全水准上并能达到动态平衡。

2.钎料波峰釆用的动力技术的分类

当今世界上在波峰焊接设备中使用的钎料波峰动力技术分类大致可归纳如图1.2所示。以下凡涉及钎料波峰技术均按习惯称为钎料波峰发生器。

1.2.3 机械泵式钎料波峰发生器

1.离心泵式钎料波峰发生器的结构原理

离心泵式钎料波峰发生器是机械泵式钎料波峰发生器的主流结构，其典型结构如图1.3所示。

如图1.3所示的结构，是由一台电动机带动一个泵叶，利用旋转泵叶的离心力驱使液态钎料流体流向泵腔。在压力作用的驱动下，流入泵腔内的液态钎料经整流结构整流后，呈层流态流向喷嘴而形成钎料波峰。钎料槽中的钎料绝大多数是由泵叶旋轴中心部的下底面吸入泵腔内的。

为了减少焊渣的生成，降低液态钎料表面张力减少拉尖和桥连，美国Hollis公司（后为Electroce公司所兼并）发明了一种能往钎料中注油的Z形整流结构的离心泵式钎料波峰发生器，其结构如图1.4所示。

2.螺旋泵式钎料波峰发生器的结构原理

轴流泵的典型结构如图1.5所示。它与离心泵的不同之处，就在于对液态钎料的推进形式不一样，它是利用特种形状的螺旋桨旋转而产生轴向推力，迫使流体沿轴向流动。螺旋泵式钎料波峰发生器也是目前工业上应用较多的一种结构形式。

3.机械泵式钎料波峰发生器技术分析

以Fry's Metal发明为基础的机械泵式波峰焊法的钎料波峰发生器，虽然历史悠久，但结构复杂、旋转零件多、机件极易磨损、可靠性低、维修困难；且由于机械泵的强烈搅拌作用，处于高温熔融状态下的钎料氧化较严重；钎料槽容积大，浸没在钎料槽内的旋转零件多，钎料受其他金属杂质污染的可能性大；钎料槽中的钎料需定期更新，资源浪费大，使用成本高……这些都是长期困扰着其技术完善的障碍。同时，机械泵式钎料波峰发生器在工作中产生的大量含有毒性的金属铅盐的钎料氧化废渣也会对环境带来严重的污染。

1.2.4 液态金属电磁泵式钎料波峰发生器

液态金属电磁泵式钎料波峰发生器将在第2章中专题讨论，此处不作介绍。