手工無鉛焊接實際知識問答
發布時間:2009-12-29 來源:電子元件技術網
中心議題:
隨著電子產品不斷的趨向環保化,”無鉛焊接”這個議題已經在過去的10年被慢慢的重視起來。相對於不厭其煩地重複討論無鉛焊接的理論、優點及缺點,我們會在這裏提供一些針對手工無鉛焊接的實際問題方案。
(1)無鉛焊錫與傳統有鉛焊錫有何差別?
無鉛焊錫內不含鉛,且溶點比傳統(63%錫+37%鉛)焊錫高。常用的無鉛焊錫:
以下是一些進行無鉛焊接時所遇到的問題:
i. 高溫焊接會破壞一些電子組件,包括塑料連接器、繼電器、發光二極管、電解電容及多層陶瓷電容
ii. 高溫會使電路板彎曲,導致多層陶瓷電容損毀(常見損壞情況)
iii. 高溫焊接會對組件造成熱衝擊
iv. 高溫會使塑料組件溶解或變形
v. 高溫焊接會加速氧化,影響焊錫的擴散性及潤濕性
vi. 有需要使用活性較高(腐蝕性強)的助焊劑
vii. 要提供較多熱量及焊接較長時間才可以達到理想的焊接效果
viii. 容易產生錫橋及虛焊,且不易修正
ix. 容易產生錫球及助焊劑飛散
x. 縮短焊咀壽命
xi. 焊點顏色會較暗淡
xii. 操作人員會感到不適應,憂慮是否需要改變焊接模式
防止對組件造成熱衝擊
提供特別培訓給操作人員是不必要的,但當他們進行無鉛焊接之前,必須要清楚了解以下幾項事情:
進行無鉛焊接時,焊咀必須要經常保持清潔,原因是相比起63/37或60/40之傳統焊錫,無鉛焊錫是不能夠容忍雜質汙染的。
操作人員必須願意接受焊接模式的改變,他們需要經常清潔焊咀,而且要知道焊接時間會較使用63/37或60/40焊錫為長。
重要事項:
雖然無鉛焊錫的溶點較高,但這並不代表必須要使用較高的溫度來進行焊接。請參考問題3。
(3)由於無鉛焊錫的溶點較高,我們是否有必要提高白光焊台的焊接溫度呢?
不bu一yi定ding需xu要yao的de。提ti高gao焊han接jie溫wen度du有you可ke能neng會hui造zao成cheng焊han接jie困kun難nan,因yin為wei高gao溫wen會hui加jia速su氧yang化hua,影ying響xiang溶rong錫xi的de擴kuo散san性xing及ji潤run濕shi性xing。雖sui然ran使shi用yong某mou些xie助zhu焊han劑ji可ke以yi有you效xiao改gai善shan焊han接jie效xiao果guo,但dan是shi會hui對dui環huan境jing造zao成cheng一yi定ding的de汙wu染ran,我wo們men還hai是shi應ying該gai偏pian向xiang保bao護hu環huan境jing,使shi用yong”免清洗”助焊劑的。
大多數”免清洗”助(zhu)焊(han)劑(ji)的(de)活(huo)動(dong)時(shi)間(jian)都(dou)是(shi)很(hen)短(duan)暫(zan)的(de),在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)很(hen)快(kuai)進(jin)入(ru)活(huo)動(dong)期(qi),而(er)焊(han)接(jie)完(wan)畢(bi)留(liu)下(xia)的(de)殘(can)渣(zha)不(bu)帶(dai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。但(dan)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian),所(suo)以(yi)在(zai)還(hai)未(wei)能(neng)完(wan)全(quan)促(cu)進(jin)溶(rong)錫(xi)的(de)擴(kuo)散(san)性(xing)及(ji)潤(run)濕(shi)性(xing)前(qian),”免清洗”助焊劑可能已經結束他的活動期了。
最好的解決方法是使用高熱回複性的焊台來進行無鉛焊接。這樣可以避免大幅提高焊接溫度的需要。
(4)應該如何拆除無鉛焊錫?
要拆除無鉛焊錫並沒有甚麼特別的要求。相比起拆除傳統焊錫,拆除無鉛焊錫隻不過是需要較長的除錫時間而已。
拆除無鉛焊錫時,應該使用跟以往拆除傳統焊錫時的溫度一樣,不一定要提高,因為高溫會加速氧化,縮短吸咀壽命。
dangshiyongzhenkongxixi鎗shi,budanzhixijuyufarexinxuyaobaochiwendingdewendu,qieguolvguanrukoutongyangxuyaoyouzugoudewenducaikeyibimianfashenghanxidusaideqingkuang。baiguangFM-2024吸錫鎗便能夠有效避免此問題的發生。
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(5)白光FM-204吸錫鎗是否適用於拆除無鉛焊錫?
N1係列吸咀咀身較短,吸入管內徑較闊,可增加吸入量及減少堵塞現象。
請緊記不單隻吸咀與發熱芯需要保持穩定的溫度,且過濾管入口同樣需要有足夠的溫度才可以避免發生焊錫堵塞的情況。
(6)應該如何使用白光FM-204吸錫鎗?
選擇合適的吸咀使焊點上的焊料可以回流1-2秒。
把吸咀套在組件腳上並加熱焊點(這時輕輕的擺動吸咀讓熱量可以平均傳送到整個焊點)。
當焊料開始回流(約1-2秒)便按下FM-204的板機吸錫,焊料會立即被吸入過濾管內。當過濾管被焊料填滿,可拆下棄置,並更換新的。
(7)使用氮氣可以幫助手工無鉛焊接嗎?
可(ke)以(yi)。白(bai)光(guang)焊(han)台(tai)有(you)提(ti)供(gong)配(pei)合(he)氮(dan)氣(qi)運(yun)作(zuo)的(de)焊(han)鐵(tie)型(xing)號(hao),氮(dan)氣(qi)會(hui)從(cong)焊(han)咀(ju)前(qian)端(duan)吹(chui)出(chu)送(song)到(dao)焊(han)接(jie)處(chu)。由(you)於(yu)氣(qi)壓(ya)關(guan)係(xi),所(suo)以(yi)氮(dan)氣(qi)會(hui)把(ba)氧(yang)氣(qi)從(cong)焊(han)接(jie)處(chu)排(pai)開(kai),形(xing)成(cheng)隔(ge)離(li)區(qu)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)促(cu)進(jin)隔(ge)離(li)區(qu)內(nei)溶(rong)錫(xi)的(de)擴(kuo)散(san)性(xing)及(ji)潤(run)濕(shi)性(xing),焊(han)點(dian)亦(yi)會(hui)因(yin)此(ci)而(er)變(bian)得(de)光(guang)澤(ze)。理(li)論(lun)上(shang),如(ru)果(guo)在(zai)焊(han)接(jie)時(shi)有(you)充(chong)足(zu)且(qie)穩(wen)定(ding)的(de)氮(dan)氣(qi)提(ti)供(gong),便(bian)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)阻(zu)隔(ge)氧(yang)氣(qi),防(fang)止(zhi)氧(yang)化(hua)。
此外,從焊咀前端吹出的熱氮氣對焊接組件及焊接處也有預熱的作用。
下(xia)圖(tu)表(biao)示(shi)當(dang)焊(han)咀(ju)前(qian)端(duan)吹(chui)出(chu)氮(dan)氣(qi)和(he)沒(mei)有(you)使(shi)用(yong)氮(dan)氣(qi)時(shi),焊(han)咀(ju)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)比(bi)較(jiao)。由(you)此(ci)可(ke)以(yi)證(zheng)明(ming)在(zai)使(shi)用(yong)熱(re)氮(dan)氣(qi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),如(ru)果(guo)要(yao)把(ba)焊(han)點(dian)提(ti)升(sheng)到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)溫(wen)度(du),焊(han)咀(ju)便(bian)能(neng)夠(gou)設(she)定(ding)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。
有些工場設有氮氣供應係統,可以把氮氣直接提供到每個工作位上。你也可以使用獨立式的氮氣瓶或購買一些氮氣產生器(如白光的FX-780氮氣產生器)來提供氮氣。
由you於yu氮dan氣qi引yin導dao管guan是shi連lian接jie在zai焊han鐵tie內nei,所suo以yi白bai光guang氮dan氣qi焊han鐵tie的de直zhi徑jing會hui較jiao大da一yi點dian。在zai某mou些xie工gong作zuo上shang,有you可ke能neng會hui影ying響xiang操cao作zuo人ren員yuan的de使shi用yong習xi慣guan,這zhe便bian需xu要yao作zuo出chu適shi當dang的de調tiao節jie。
白光FX-791氮氣流量調節器可配合白光FX-780氮氣生產器、FM-2026氮氣焊鐵及白光焊台: FX-950、FX-951、FM-203、FM-204一起使用。
1. 氮氣可以改善潤濕性嗎? 可以,氮氣不單隻可以改善潤濕性及擴散性,而且可以防止氧化。
2. 使用氮氣是否符合成本效益? 這需要根據每個焊接工作而定,例如焊接產品的種類、焊接效果的要求、或工場環境的設計等。
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(8)應用無鉛焊接後,為何焊咀壽命會大幅縮短?
現今市場上大多數無鉛焊錫的含錫比例都是很高的,所以我們必須要注意他們對焊咀造成的侵蝕影響。
一般焊咀結構,內部主要由銅製成,外麵會鍍上鐵(鍍鐵層),而鍍鐵層前端會鍍上錫(鍍錫層),後hou端duan則ze會hui鍍du上shang抗kang氧yang化hua的de鉻ge。由you於yu錫xi和he鐵tie同tong樣yang屬shu於yu高gao活huo動dong性xing的de金jin屬shu,所suo以yi他ta們men很hen容rong易yi會hui結jie合he成cheng混hun合he金jin屬shu,特te別bie是shi在zai高gao溫wen的de狀zhuang態tai下xia。而er且qie在zai焊han接jie時shi所suo使shi用yong的de助zhu焊han劑ji(特別是高活性的)亦是加速他們產生混合金屬反應的催化劑。
混合金屬的產生速度會因應不同的焊接溫度而改變。溫度越高,產生速度越快,特別在400℃或以上的情況下更為明顯。
進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)時(shi),錫(xi)跟(gen)鐵(tie)會(hui)不(bu)斷(duan)產(chan)生(sheng)混(hun)合(he)反(fan)應(ying),而(er)由(you)於(yu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)混(hun)合(he)金(jin)屬(shu)會(hui)從(cong)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)表(biao)麵(mian)剝(bo)落(luo),因(yin)此(ci)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)會(hui)逐(zhu)漸(jian)被(bei)侵(qin)蝕(shi)掉(diao),繼(ji)而(er)錫(xi)會(hui)很(hen)快(kuai)速(su)地(di)侵(qin)蝕(shi)焊(han)咀(ju)內(nei)的(de)銅(tong),最(zui)後(hou)會(hui)在(zai)很(hen)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)造(zao)成(cheng)焊(han)咀(ju)穿(chuan)洞(dong)(圖4)。
不同成份的焊錫會對焊咀有不一樣的侵蝕速度。圖5表示 錫+0.7銅 對焊咀的侵蝕速度最快,然後是 錫+3.5銀+0.75銅,錫+2銀+0.75銅+3鉍,而最後是 錫+37鉛。
相比起傳統的共晶焊錫(63/37焊錫),在400℃的焊接溫度下,無鉛焊錫 錫+3.5銀+0.7銅 對焊咀的侵蝕速度要快3倍,而 錫+0.7銅更加要快4倍。
除了侵蝕以外,無鉛焊接還會加速焊咀氧化。 (請參考問題16)
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(9)如何延長焊咀壽命?
以下事項可以有效延長焊咀壽命:
i. 盡可能使用低溫焊接 (360℃以下)
ii. 經常以優質潔咀器清潔焊咀 (例如白光599B)
iii. 焊鐵放回焊鐵架前請先把焊咀上錫
iv. 如果焊鐵不使用10分鍾或以上,請關上電源
(10)白光485電焊係統是否與無鉛兼容?
是的。葉輪及錫槽用特別塗層處理,能抵禦高溫熔融錫的侵蝕。
(11)白光96熔錫爐是否與無鉛兼容?
由於無鉛焊錫含錫成份高,白光熔錫爐必須經過特別塗層處理才可延長熔槽壽命,故不建議使用未經特別塗層處理的96熔錫爐於無鉛作業上。
白光FX-301B及FX-300熔錫爐備有特殊塗層熔槽,適合無鉛焊接使用。
FX-301B更加是數碼式控溫熔錫爐,針對常用之無鉛焊錫,預設四種加熱程序,適合不同種類的無鉛焊錫及傳統焊錫使用。

(12)白光FG-100溫度計及FG-101焊鐵測試儀是否適用於無鉛焊錫?
標準的191-211傳感器是含鉛的,所以並不適用於無鉛焊錫。但可以改用191-212傳感器,因為191-212是不含鉛的。
(13)使用不同品牌的焊咀進行無鉛焊接時,發現它們的效率和壽命不一,為何白光焊咀較其它品牌耐用和好用?
白光焊咀鍍上較厚之鍍鐵(Fe)層,配合白光焊台的強大回熱功能,使焊咀更耐用,效率更高。
問題: 以下是兩支不同大小的焊咀,其中一支回熱速度較快,是A型還是B型?

答案是B型。由於B型焊咀比A型咀焊粗(銅的部份),所以B型比A型的熱容量也較大和導熱性較快。雖然兩支焊咀形狀一樣(尖端部份),但B型咀身比較粗,焊咀越粗,銅的部份越大,保持溫度穩定的能力也越大。(請參考以下圖表)
(14)何時需要開始生產無鉛產品?
RoHS是歐洲議會頒布的『禁止使用有害物質』指令,禁止在電子電氣設備中使用鉛(Pb)、鎘(Cd)、水銀(Hg)、六價鉻(CrVI)、聚溴聯苯(PBBs)和聚溴二苯醚(PBDEs)等六種有害物質。從2006年7月1日開始,所有進入歐洲的電器/電子產品必須符合該指令。
(15)白光焊咀是否與無鉛兼容?
是的。白光焊咀和吸咀都是鍍上無鉛焊錫
(16)為什麼焊咀表麵不能上錫?焊咀是否氧化?
(17)進jin行xing無wu鉛qian焊han接jie有you可ke能neng需xu要yao使shi用yong較jiao高gao溫wen度du及ji較jiao高gao活huo性xing之zhi助zhu焊han劑ji,但dan這zhe樣yang會hui對dui焊han咀ju造zao成cheng很hen大da的de損sun耗hao。即ji使shi焊han咀ju鍍du層ceng仍reng然ran豐feng富fu,但dan因yin為wei表biao麵mian的de氧yang化hua或huo侵qin蝕shi情qing況kuang嚴yan重zhong而er導dao致zhi不bu能neng繼ji續xu使shi用yong。在zai這zhe樣yang的de情qing況kuang下xia,有you甚shen麼me方fang法fa可ke以yi令ling焊han咀ju重zhong生sheng呢ne?
有的。
白光FT-700焊咀清潔器是可以有效解決以上情況,令焊咀重生的工具。
白光FT-700提供方便及快捷的方法來清潔焊咀上的氧化物。隻要把焊咀插入特製的不含鉛凡士林化學膏內(a)(FT-700附帶),再使用FT-700的自動旋轉清潔刷來清潔(b),便可以有效去除焊咀上的氧化物。清潔後必需要再塗上新錫以保護焊咀鍍錫層(c)。
(18)白光吸煙係統是否可以吸收含鉛煙霧?
沒有此必要。焊接時所產生的煙霧隻是助焊劑燃燒時的副產品,鉛在焊接溫度下是不會氣化的。
需要注意的是由於進行無鉛焊接時有可能使用較高活性的助焊劑(但是會加速侵蝕焊咀),因此會產生較多的有害物質煙霧(包括免清洗型助焊劑)。所以白光見意應盡量在空氣流通及使用吸煙儀器的環境下進行焊接。
(19)是否可以使用熱風返修無鉛電路板?
keyide。danqingzhuyifanxiuwuqianhejinxuyaoshiyongjiaogaowendu,gaowenhuisunhuaizujiandesuliaobufenhuoshidianlubanwanqubianxing,yinqihanjiechengpindewenti。youyuhenduozujianhecailiaodoubunengchengshougaowen(>260℃),因此了解無鉛合金如 錫+銀 合金、錫+銅 合金的溶點是很重要的。
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(20)為何無鉛焊接會產生很多焊錫和助焊劑飛散的現象?
zhuhanjifeisangentadechengfenyouguanxi。yibanwuqianhanxidouhuicaiyonghuoxinghengaodezhuhanjilaigaishanrunshixing。zheleigaohuoxingdezhuhanjiduigaowenchanshengfanying,jiuxiangzaireguolisalengshuideqingkuangyiyang,xixianlidezhuhanjijisupengzhangerdaozhifeisan。yibanhansongxiangdezhuhanjiyehuichanshengfeisan,dandabufenzhihuizaigaowendeqingkuangxiacaihuifasheng。erbingfeisuoyouhansongxiangzhuhanjidouhuichanshengzhexianxiang,yinmeigeshengchanshangcaiyongbutongdehuaxuepeifanghehuohuaji。bulunshiyongnayizhongzhuhanji,yibanlaishuowenduyuegao,feisanyeyueduo。
白光375 V-Cut 自動出錫機能夠把含助焊劑的錫線切割V形溝,防止錫線裏的助焊劑因膨脹而造成飛散。這個創新的方法明顯能夠減少焊錫及助焊劑飛散,並同時改善焊錫的擴散性。 (請參考以下圖表)
(21)在無鉛焊接的情況下,白光936與FX-951焊台之功能比較如何?
白光FX-951配置的FM-2025焊鐵采用發熱芯、傳感器複合式焊咀設計。這種複合式設計比較傳統936焊台配置的907/908焊鐵小巧,而且焊咀回熱速度也大大地得到提升。
以下是FM-2025(FX-951焊台)與907及908(936焊台) 之回熱速度比較。在電路板焊接位置的第 #1、#4、#7 三個焊點裝上溫度傳感器,分別使用FX-951、907及908進行焊接,每3秒焊接一個焊點,連續焊接7個點,然後測試焊咀及焊點的溫度變化。(請參考下圖)

圖6顯示FX-951的焊點溫度最高,在連續焊接過程中,溫度仍然保持穩定。而907的溫度跌幅比較908的大,因為907的熱容量比較908的小。焊接溫度會根據焊點的大小而有所不同,如果焊點麵積較小,使用907焊接也可以達到滿意的焊接效果。但根據圖6所示,FX-951的回熱速度明顯是最快的,能夠把電路板上每個焊點都提升到合適的焊接溫度。
(22)從傳統焊接導入無鉛焊接,在財政方麵會帶來怎樣的影響?
生sheng產chan成cheng本ben必bi定ding會hui上shang漲zhang,也ye有you可ke能neng會hui大da幅fu提ti升sheng。無wu鉛qian焊han錫xi價jia格ge高gao昂ang,比bi較jiao起qi傳chuan統tong焊han接jie,無wu鉛qian焊han接jie便bian屬shu於yu高gao成cheng本ben生sheng產chan工gong業ye。除chu了le需xu要yao改gai用yong對dui應ying無wu鉛qian的de電dian路lu板ban外wai,有you可ke能neng還hai需xu要yao投tou資zi購gou買mai對dui應ying無wu鉛qian的de各ge種zhong各ge樣yang設she備bei,如ru回hui流liu焊han爐lu、氮氣係統、氣相係統、波峰焊爐、溶錫爐等…。雖然現今生產工業普遍趨向於積極控製源料采購成本,但事實上,進行環境保護是必須要付出相對的金錢來換取的。
波峰焊接
導入無鉛對波峰焊接的衝擊是最大的。因為 錫+銀+銅 及 錫+銅 hejinshixianjinyibanhuishiyongdewuqianhanxi,eryouyutongbeifenjiehouhuicanliuzaiwuqianhejindangzhong,suoyishiyongwuqianhejinzhichengderongcaobianxuyaojingchangjinxingqingjiebaoyanglaijinliangbaochishiyongzhouqi。
錫+鉛 焊錫所產生的混合金屬化合物會浮於溶槽表麵,而且容易清潔。但是 錫+銅 焊han錫xi所suo產chan生sheng的de混hun合he金jin屬shu化hua合he物wu卻que會hui沈shen積ji並bing散san布bu於yu溶rong槽cao內nei,影ying響xiang波bo峰feng質zhi素su。此ci外wai,溶rong槽cao的de壽shou命ming周zhou期qi也ye會hui因yin為wei銅tong的de分fen解jie物wu質zhi而er大da大da降jiang低di。如ru果guo工gong場chang生sheng產chan線xian主zhu要yao屬shu於yu波bo峰feng焊han接jie類lei型xing,那na麼me更geng換huan溶rong槽cao的de經jing常chang性xing開kai支zhi便bian會hui大da大da提ti高gao。
youcikejian,suizhewuqiangongyidebujizengjia,yuelaiyueduodehantongwuliaohuibeishiyong,jieguoyehuidailaiyuelaiyueduodetongzhifenjiewunianfuzairongcaonei,jiasusunhaorongcao。
另外,因為需要使用較高的溫度來進行無鉛焊接,所以在能源消耗方麵也會有所增加。有些工場可能會在能源消耗的開支上增加約25%。
手工焊接
無鉛工藝也會增加手工焊接的生產成本。在之前的第2、8、9和13的問題中已解釋了為何在導入無鉛焊接後,焊咀的使用壽命會大幅減少。
白(bai)光(guang)在(zai)針(zhen)對(dui)此(ci)問(wen)題(ti)的(de)方(fang)案(an)下(xia),改(gai)善(shan)了(le)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du),配(pei)合(he)白(bai)光(guang)焊(han)台(tai)強(qiang)大(da)的(de)回(hui)熱(re)功(gong)能(neng),作(zuo)業(ye)者(zhe)可(ke)以(yi)盡(jin)量(liang)使(shi)用(yong)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)來(lai)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)。這(zhe)樣(yang)便(bian)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)焊(han)咀(ju)的(de)損(sun)耗(hao),延(yan)長(chang)焊(han)咀(ju)壽(shou)命(ming)。必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)時(shi),焊(han)咀(ju)的(de)壽(shou)命(ming)肯(ken)定(ding)比(bi)較(jiao)進(jin)行(xing)傳(chuan)統(tong)有(you)鉛(qian)焊(han)接(jie)的(de)差(cha)很(hen)多(duo)。
zairichangdehanjiegongzuozhong,zuoyezhekeyitongguojingchangqingjiehanjudefangfalaibaohuhanju,yanchanghanjushouming,jiandishengchanchengben。raner,zheyishizhiyouzuoyezhecaikeyikongzhide。
- 重點講述了一些手工無鉛焊接的實際問題方案
- 使用無鉛合金製成的溶槽需要經常進行清潔保養來盡量保持使用周期
- 改善焊咀鍍層的厚度
隨著電子產品不斷的趨向環保化,”無鉛焊接”這個議題已經在過去的10年被慢慢的重視起來。相對於不厭其煩地重複討論無鉛焊接的理論、優點及缺點,我們會在這裏提供一些針對手工無鉛焊接的實際問題方案。
(1)無鉛焊錫與傳統有鉛焊錫有何差別?
無鉛焊錫內不含鉛,且溶點比傳統(63%錫+37%鉛)焊錫高。常用的無鉛焊錫:
- Sn-Ag (錫+銀, 96-98%錫)
- Sn-Cu (錫+銅, 96%錫)
- Sn-Ag-Cu (錫+銀+銅, 93-96%錫)
- Sn-Ag-Bi (錫+銀+鉍, 90.5-94%錫)
- Sn-Ag-Bi-Cu (錫+銀+鉍+銅, 90-94%錫)
- 63/37有鉛焊錫溶點為183℃,凝固點同樣為183℃。注:此焊錫不會出現膠態[從液態冷卻到固態(或相反)的溫度點相同]。
- 60/40有鉛焊錫溶點為191℃,凝固點為183℃。注:此焊錫有8℃範圍形成膠態[從液態冷卻到固態(或相反)所需的溫度範圍]。
- 無鉛焊錫溶點範圍從217℃到226℃。
以下是一些進行無鉛焊接時所遇到的問題:
i. 高溫焊接會破壞一些電子組件,包括塑料連接器、繼電器、發光二極管、電解電容及多層陶瓷電容
ii. 高溫會使電路板彎曲,導致多層陶瓷電容損毀(常見損壞情況)
iii. 高溫焊接會對組件造成熱衝擊
iv. 高溫會使塑料組件溶解或變形
v. 高溫焊接會加速氧化,影響焊錫的擴散性及潤濕性
vi. 有需要使用活性較高(腐蝕性強)的助焊劑
vii. 要提供較多熱量及焊接較長時間才可以達到理想的焊接效果
viii. 容易產生錫橋及虛焊,且不易修正
ix. 容易產生錫球及助焊劑飛散
x. 縮短焊咀壽命
xi. 焊點顏色會較暗淡
xii. 操作人員會感到不適應,憂慮是否需要改變焊接模式
防止對組件造成熱衝擊
- 保持以往傳統焊錫所使用的溫度來焊接
- 嚴格控製焊咀溫度
- 使用高熱回複性的焊台
- 使用大功率的焊台
- 配合焊點大少的同時,應盡量選擇較大的焊咀進行焊接,因焊咀越大,設定溫度可以越低,熱量流失越少
提供特別培訓給操作人員是不必要的,但當他們進行無鉛焊接之前,必須要清楚了解以下幾項事情:
進行無鉛焊接時,焊咀必須要經常保持清潔,原因是相比起63/37或60/40之傳統焊錫,無鉛焊錫是不能夠容忍雜質汙染的。
操作人員必須願意接受焊接模式的改變,他們需要經常清潔焊咀,而且要知道焊接時間會較使用63/37或60/40焊錫為長。
重要事項:
雖然無鉛焊錫的溶點較高,但這並不代表必須要使用較高的溫度來進行焊接。請參考問題3。
(3)由於無鉛焊錫的溶點較高,我們是否有必要提高白光焊台的焊接溫度呢?
不bu一yi定ding需xu要yao的de。提ti高gao焊han接jie溫wen度du有you可ke能neng會hui造zao成cheng焊han接jie困kun難nan,因yin為wei高gao溫wen會hui加jia速su氧yang化hua,影ying響xiang溶rong錫xi的de擴kuo散san性xing及ji潤run濕shi性xing。雖sui然ran使shi用yong某mou些xie助zhu焊han劑ji可ke以yi有you效xiao改gai善shan焊han接jie效xiao果guo,但dan是shi會hui對dui環huan境jing造zao成cheng一yi定ding的de汙wu染ran,我wo們men還hai是shi應ying該gai偏pian向xiang保bao護hu環huan境jing,使shi用yong”免清洗”助焊劑的。
大多數”免清洗”助(zhu)焊(han)劑(ji)的(de)活(huo)動(dong)時(shi)間(jian)都(dou)是(shi)很(hen)短(duan)暫(zan)的(de),在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)很(hen)快(kuai)進(jin)入(ru)活(huo)動(dong)期(qi),而(er)焊(han)接(jie)完(wan)畢(bi)留(liu)下(xia)的(de)殘(can)渣(zha)不(bu)帶(dai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)。但(dan)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)的(de)時(shi)間(jian),所(suo)以(yi)在(zai)還(hai)未(wei)能(neng)完(wan)全(quan)促(cu)進(jin)溶(rong)錫(xi)的(de)擴(kuo)散(san)性(xing)及(ji)潤(run)濕(shi)性(xing)前(qian),”免清洗”助焊劑可能已經結束他的活動期了。
最好的解決方法是使用高熱回複性的焊台來進行無鉛焊接。這樣可以避免大幅提高焊接溫度的需要。
(4)應該如何拆除無鉛焊錫?
要拆除無鉛焊錫並沒有甚麼特別的要求。相比起拆除傳統焊錫,拆除無鉛焊錫隻不過是需要較長的除錫時間而已。
拆除無鉛焊錫時,應該使用跟以往拆除傳統焊錫時的溫度一樣,不一定要提高,因為高溫會加速氧化,縮短吸咀壽命。
dangshiyongzhenkongxixi鎗shi,budanzhixijuyufarexinxuyaobaochiwendingdewendu,qieguolvguanrukoutongyangxuyaoyouzugoudewenducaikeyibimianfashenghanxidusaideqingkuang。baiguangFM-2024吸錫鎗便能夠有效避免此問題的發生。
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(5)白光FM-204吸錫鎗是否適用於拆除無鉛焊錫?

N1吸咀 傳統吸咀
正確,FM-204吸錫鎗絕對適用於拆除無鉛焊錫。FM-204所使用的N1係列吸咀特別針對處理無鉛焊錫而設計。N1係列吸咀咀身較短,吸入管內徑較闊,可增加吸入量及減少堵塞現象。
請緊記不單隻吸咀與發熱芯需要保持穩定的溫度,且過濾管入口同樣需要有足夠的溫度才可以避免發生焊錫堵塞的情況。
(6)應該如何使用白光FM-204吸錫鎗?
選擇合適的吸咀使焊點上的焊料可以回流1-2秒。
把吸咀套在組件腳上並加熱焊點(這時輕輕的擺動吸咀讓熱量可以平均傳送到整個焊點)。
當焊料開始回流(約1-2秒)便按下FM-204的板機吸錫,焊料會立即被吸入過濾管內。當過濾管被焊料填滿,可拆下棄置,並更換新的。
(7)使用氮氣可以幫助手工無鉛焊接嗎?
可(ke)以(yi)。白(bai)光(guang)焊(han)台(tai)有(you)提(ti)供(gong)配(pei)合(he)氮(dan)氣(qi)運(yun)作(zuo)的(de)焊(han)鐵(tie)型(xing)號(hao),氮(dan)氣(qi)會(hui)從(cong)焊(han)咀(ju)前(qian)端(duan)吹(chui)出(chu)送(song)到(dao)焊(han)接(jie)處(chu)。由(you)於(yu)氣(qi)壓(ya)關(guan)係(xi),所(suo)以(yi)氮(dan)氣(qi)會(hui)把(ba)氧(yang)氣(qi)從(cong)焊(han)接(jie)處(chu)排(pai)開(kai),形(xing)成(cheng)隔(ge)離(li)區(qu)。這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)促(cu)進(jin)隔(ge)離(li)區(qu)內(nei)溶(rong)錫(xi)的(de)擴(kuo)散(san)性(xing)及(ji)潤(run)濕(shi)性(xing),焊(han)點(dian)亦(yi)會(hui)因(yin)此(ci)而(er)變(bian)得(de)光(guang)澤(ze)。理(li)論(lun)上(shang),如(ru)果(guo)在(zai)焊(han)接(jie)時(shi)有(you)充(chong)足(zu)且(qie)穩(wen)定(ding)的(de)氮(dan)氣(qi)提(ti)供(gong),便(bian)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)阻(zu)隔(ge)氧(yang)氣(qi),防(fang)止(zhi)氧(yang)化(hua)。
此外,從焊咀前端吹出的熱氮氣對焊接組件及焊接處也有預熱的作用。
下(xia)圖(tu)表(biao)示(shi)當(dang)焊(han)咀(ju)前(qian)端(duan)吹(chui)出(chu)氮(dan)氣(qi)和(he)沒(mei)有(you)使(shi)用(yong)氮(dan)氣(qi)時(shi),焊(han)咀(ju)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)比(bi)較(jiao)。由(you)此(ci)可(ke)以(yi)證(zheng)明(ming)在(zai)使(shi)用(yong)熱(re)氮(dan)氣(qi)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),如(ru)果(guo)要(yao)把(ba)焊(han)點(dian)提(ti)升(sheng)到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)溫(wen)度(du),焊(han)咀(ju)便(bian)能(neng)夠(gou)設(she)定(ding)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)。

由you於yu氮dan氣qi引yin導dao管guan是shi連lian接jie在zai焊han鐵tie內nei,所suo以yi白bai光guang氮dan氣qi焊han鐵tie的de直zhi徑jing會hui較jiao大da一yi點dian。在zai某mou些xie工gong作zuo上shang,有you可ke能neng會hui影ying響xiang操cao作zuo人ren員yuan的de使shi用yong習xi慣guan,這zhe便bian需xu要yao作zuo出chu適shi當dang的de調tiao節jie。
白光FX-791氮氣流量調節器可配合白光FX-780氮氣生產器、FM-2026氮氣焊鐵及白光焊台: FX-950、FX-951、FM-203、FM-204一起使用。

白光氮氣焊接組合
使用氮氣焊接的總結:1. 氮氣可以改善潤濕性嗎? 可以,氮氣不單隻可以改善潤濕性及擴散性,而且可以防止氧化。
2. 使用氮氣是否符合成本效益? 這需要根據每個焊接工作而定,例如焊接產品的種類、焊接效果的要求、或工場環境的設計等。
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(8)應用無鉛焊接後,為何焊咀壽命會大幅縮短?
現今市場上大多數無鉛焊錫的含錫比例都是很高的,所以我們必須要注意他們對焊咀造成的侵蝕影響。

圖1表示當使用63/37傳統焊錫時是近乎不會產生混合金屬的,但當使用錫+3.7銀+0.7銅的無鉛焊錫時便會產生15微米厚度的混合金屬了(圖2)。
混合金屬的產生速度會因應不同的焊接溫度而改變。溫度越高,產生速度越快,特別在400℃或以上的情況下更為明顯。

(圖3) 新焊咀橫切麵圖

(圖4) 侵蝕焊咀橫切麵圖
進(jin)行(xing)焊(han)接(jie)時(shi),錫(xi)跟(gen)鐵(tie)會(hui)不(bu)斷(duan)產(chan)生(sheng)混(hun)合(he)反(fan)應(ying),而(er)由(you)於(yu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)混(hun)合(he)金(jin)屬(shu)會(hui)從(cong)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)表(biao)麵(mian)剝(bo)落(luo),因(yin)此(ci)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)會(hui)逐(zhu)漸(jian)被(bei)侵(qin)蝕(shi)掉(diao),繼(ji)而(er)錫(xi)會(hui)很(hen)快(kuai)速(su)地(di)侵(qin)蝕(shi)焊(han)咀(ju)內(nei)的(de)銅(tong),最(zui)後(hou)會(hui)在(zai)很(hen)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)造(zao)成(cheng)焊(han)咀(ju)穿(chuan)洞(dong)(圖4)。

相比起傳統的共晶焊錫(63/37焊錫),在400℃的焊接溫度下,無鉛焊錫 錫+3.5銀+0.7銅 對焊咀的侵蝕速度要快3倍,而 錫+0.7銅更加要快4倍。
除了侵蝕以外,無鉛焊接還會加速焊咀氧化。 (請參考問題16)
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(9)如何延長焊咀壽命?
以下事項可以有效延長焊咀壽命:
i. 盡可能使用低溫焊接 (360℃以下)
ii. 經常以優質潔咀器清潔焊咀 (例如白光599B)
iii. 焊鐵放回焊鐵架前請先把焊咀上錫
iv. 如果焊鐵不使用10分鍾或以上,請關上電源

白光599B潔咀器
使用白光599Bjiejuqiwuxujiashui,qingjieshibuhuijiangdihanjuwendu。jinshusituanhanyouzhuhanji,rongyiqingchuhanjubiaomiandeyanghuawu。erqiezaiqingjiehou,hanjubiaomianhuicanliuhanxi,fangzhihanjuducengyanghua。(10)白光485電焊係統是否與無鉛兼容?
是的。葉輪及錫槽用特別塗層處理,能抵禦高溫熔融錫的侵蝕。
(11)白光96熔錫爐是否與無鉛兼容?
由於無鉛焊錫含錫成份高,白光熔錫爐必須經過特別塗層處理才可延長熔槽壽命,故不建議使用未經特別塗層處理的96熔錫爐於無鉛作業上。
白光FX-301B及FX-300熔錫爐備有特殊塗層熔槽,適合無鉛焊接使用。
FX-301B更加是數碼式控溫熔錫爐,針對常用之無鉛焊錫,預設四種加熱程序,適合不同種類的無鉛焊錫及傳統焊錫使用。


(12)白光FG-100溫度計及FG-101焊鐵測試儀是否適用於無鉛焊錫?
標準的191-211傳感器是含鉛的,所以並不適用於無鉛焊錫。但可以改用191-212傳感器,因為191-212是不含鉛的。

191-212傳感器
白光191-212傳感器的金屬絲沒有鍍錫,感測點是扭曲而非熔焊而成,傳感器的金屬絲不含鉛。
[page](13)使用不同品牌的焊咀進行無鉛焊接時,發現它們的效率和壽命不一,為何白光焊咀較其它品牌耐用和好用?
白光焊咀鍍上較厚之鍍鐵(Fe)層,配合白光焊台的強大回熱功能,使焊咀更耐用,效率更高。
問題: 以下是兩支不同大小的焊咀,其中一支回熱速度較快,是A型還是B型?

A 型
B 型
答案是B型。由於B型焊咀比A型咀焊粗(銅的部份),所以B型比A型的熱容量也較大和導熱性較快。雖然兩支焊咀形狀一樣(尖端部份),但B型咀身比較粗,焊咀越粗,銅的部份越大,保持溫度穩定的能力也越大。(請參考以下圖表)

(14)何時需要開始生產無鉛產品?
RoHS是歐洲議會頒布的『禁止使用有害物質』指令,禁止在電子電氣設備中使用鉛(Pb)、鎘(Cd)、水銀(Hg)、六價鉻(CrVI)、聚溴聯苯(PBBs)和聚溴二苯醚(PBDEs)等六種有害物質。從2006年7月1日開始,所有進入歐洲的電器/電子產品必須符合該指令。
(15)白光焊咀是否與無鉛兼容?
是的。白光焊咀和吸咀都是鍍上無鉛焊錫
(16)為什麼焊咀表麵不能上錫?焊咀是否氧化?
- 當焊咀長時間暴露於高溫狀態,會容易產生錫和鐵的金屬間化合物,而且氧化迅速。所以焊鐵不使用10分鍾或以上,請關上電源。

- 焊咀是否沾滿碳化助焊劑 (碳化物及助焊劑殘渣是否黏附著鍍鐵層)?
如ru果guo焊han咀ju沾zhan滿man碳tan化hua助zhu焊han劑ji,焊han咀ju便bian不bu能neng夠gou溶rong錫xi把ba足zu夠gou的de熱re量liang傳chuan送song到dao焊han點dian上shang,因yin為wei焊han咀ju是shi必bi須xu要yao透tou過guo溶rong錫xi作zuo為wei媒mei介jie傳chuan送song熱re量liang的de。此ci外wai,焊han咀ju鍍du鐵tie層ceng會hui因yin為wei溶rong錫xi不bu足zu而er外wai露lu氧yang化hua,再zai加jia上shang錫xi和he鐵tie的de金jin屬shu間jian化hua合he物wu氧yang化hua,焊han咀ju便bian會hui迅xun速su被bei損sun耗hao。在zai高gao溫wen情qing況kuang下xia會hui容rong易yi產chan生sheng此ci現xian象xiang,所suo以yi應ying盡jin量liang降jiang低di焊han咀ju溫wen度du。
- 不良鍍層所含的雜質會容易產生氧化物,所以應該選擇高質量的焊咀。
(17)進jin行xing無wu鉛qian焊han接jie有you可ke能neng需xu要yao使shi用yong較jiao高gao溫wen度du及ji較jiao高gao活huo性xing之zhi助zhu焊han劑ji,但dan這zhe樣yang會hui對dui焊han咀ju造zao成cheng很hen大da的de損sun耗hao。即ji使shi焊han咀ju鍍du層ceng仍reng然ran豐feng富fu,但dan因yin為wei表biao麵mian的de氧yang化hua或huo侵qin蝕shi情qing況kuang嚴yan重zhong而er導dao致zhi不bu能neng繼ji續xu使shi用yong。在zai這zhe樣yang的de情qing況kuang下xia,有you甚shen麼me方fang法fa可ke以yi令ling焊han咀ju重zhong生sheng呢ne?

白光FT-700焊咀清潔器是可以有效解決以上情況,令焊咀重生的工具。

(18)白光吸煙係統是否可以吸收含鉛煙霧?
沒有此必要。焊接時所產生的煙霧隻是助焊劑燃燒時的副產品,鉛在焊接溫度下是不會氣化的。
需要注意的是由於進行無鉛焊接時有可能使用較高活性的助焊劑(但是會加速侵蝕焊咀),因此會產生較多的有害物質煙霧(包括免清洗型助焊劑)。所以白光見意應盡量在空氣流通及使用吸煙儀器的環境下進行焊接。
(19)是否可以使用熱風返修無鉛電路板?
keyide。danqingzhuyifanxiuwuqianhejinxuyaoshiyongjiaogaowendu,gaowenhuisunhuaizujiandesuliaobufenhuoshidianlubanwanqubianxing,yinqihanjiechengpindewenti。youyuhenduozujianhecailiaodoubunengchengshougaowen(>260℃),因此了解無鉛合金如 錫+銀 合金、錫+銅 合金的溶點是很重要的。
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(20)為何無鉛焊接會產生很多焊錫和助焊劑飛散的現象?
zhuhanjifeisangentadechengfenyouguanxi。yibanwuqianhanxidouhuicaiyonghuoxinghengaodezhuhanjilaigaishanrunshixing。zheleigaohuoxingdezhuhanjiduigaowenchanshengfanying,jiuxiangzaireguolisalengshuideqingkuangyiyang,xixianlidezhuhanjijisupengzhangerdaozhifeisan。yibanhansongxiangdezhuhanjiyehuichanshengfeisan,dandabufenzhihuizaigaowendeqingkuangxiacaihuifasheng。erbingfeisuoyouhansongxiangzhuhanjidouhuichanshengzhexianxiang,yinmeigeshengchanshangcaiyongbutongdehuaxuepeifanghehuohuaji。bulunshiyongnayizhongzhuhanji,yibanlaishuowenduyuegao,feisanyeyueduo。


(21)在無鉛焊接的情況下,白光936與FX-951焊台之功能比較如何?
白光FX-951配置的FM-2025焊鐵采用發熱芯、傳感器複合式焊咀設計。這種複合式設計比較傳統936焊台配置的907/908焊鐵小巧,而且焊咀回熱速度也大大地得到提升。
以下是FM-2025(FX-951焊台)與907及908(936焊台) 之回熱速度比較。在電路板焊接位置的第 #1、#4、#7 三個焊點裝上溫度傳感器,分別使用FX-951、907及908進行焊接,每3秒焊接一個焊點,連續焊接7個點,然後測試焊咀及焊點的溫度變化。(請參考下圖)


(22)從傳統焊接導入無鉛焊接,在財政方麵會帶來怎樣的影響?
生sheng產chan成cheng本ben必bi定ding會hui上shang漲zhang,也ye有you可ke能neng會hui大da幅fu提ti升sheng。無wu鉛qian焊han錫xi價jia格ge高gao昂ang,比bi較jiao起qi傳chuan統tong焊han接jie,無wu鉛qian焊han接jie便bian屬shu於yu高gao成cheng本ben生sheng產chan工gong業ye。除chu了le需xu要yao改gai用yong對dui應ying無wu鉛qian的de電dian路lu板ban外wai,有you可ke能neng還hai需xu要yao投tou資zi購gou買mai對dui應ying無wu鉛qian的de各ge種zhong各ge樣yang設she備bei,如ru回hui流liu焊han爐lu、氮氣係統、氣相係統、波峰焊爐、溶錫爐等…。雖然現今生產工業普遍趨向於積極控製源料采購成本,但事實上,進行環境保護是必須要付出相對的金錢來換取的。
波峰焊接
導入無鉛對波峰焊接的衝擊是最大的。因為 錫+銀+銅 及 錫+銅 hejinshixianjinyibanhuishiyongdewuqianhanxi,eryouyutongbeifenjiehouhuicanliuzaiwuqianhejindangzhong,suoyishiyongwuqianhejinzhichengderongcaobianxuyaojingchangjinxingqingjiebaoyanglaijinliangbaochishiyongzhouqi。
錫+鉛 焊錫所產生的混合金屬化合物會浮於溶槽表麵,而且容易清潔。但是 錫+銅 焊han錫xi所suo產chan生sheng的de混hun合he金jin屬shu化hua合he物wu卻que會hui沈shen積ji並bing散san布bu於yu溶rong槽cao內nei,影ying響xiang波bo峰feng質zhi素su。此ci外wai,溶rong槽cao的de壽shou命ming周zhou期qi也ye會hui因yin為wei銅tong的de分fen解jie物wu質zhi而er大da大da降jiang低di。如ru果guo工gong場chang生sheng產chan線xian主zhu要yao屬shu於yu波bo峰feng焊han接jie類lei型xing,那na麼me更geng換huan溶rong槽cao的de經jing常chang性xing開kai支zhi便bian會hui大da大da提ti高gao。
youcikejian,suizhewuqiangongyidebujizengjia,yuelaiyueduodehantongwuliaohuibeishiyong,jieguoyehuidailaiyuelaiyueduodetongzhifenjiewunianfuzairongcaonei,jiasusunhaorongcao。
另外,因為需要使用較高的溫度來進行無鉛焊接,所以在能源消耗方麵也會有所增加。有些工場可能會在能源消耗的開支上增加約25%。
手工焊接
無鉛工藝也會增加手工焊接的生產成本。在之前的第2、8、9和13的問題中已解釋了為何在導入無鉛焊接後,焊咀的使用壽命會大幅減少。
白(bai)光(guang)在(zai)針(zhen)對(dui)此(ci)問(wen)題(ti)的(de)方(fang)案(an)下(xia),改(gai)善(shan)了(le)焊(han)咀(ju)鍍(du)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du),配(pei)合(he)白(bai)光(guang)焊(han)台(tai)強(qiang)大(da)的(de)回(hui)熱(re)功(gong)能(neng),作(zuo)業(ye)者(zhe)可(ke)以(yi)盡(jin)量(liang)使(shi)用(yong)較(jiao)低(di)的(de)溫(wen)度(du)來(lai)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)。這(zhe)樣(yang)便(bian)能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)減(jian)少(shao)焊(han)咀(ju)的(de)損(sun)耗(hao),延(yan)長(chang)焊(han)咀(ju)壽(shou)命(ming)。必(bi)須(xu)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)進(jin)行(xing)無(wu)鉛(qian)焊(han)接(jie)時(shi),焊(han)咀(ju)的(de)壽(shou)命(ming)肯(ken)定(ding)比(bi)較(jiao)進(jin)行(xing)傳(chuan)統(tong)有(you)鉛(qian)焊(han)接(jie)的(de)差(cha)很(hen)多(duo)。
zairichangdehanjiegongzuozhong,zuoyezhekeyitongguojingchangqingjiehanjudefangfalaibaohuhanju,yanchanghanjushouming,jiandishengchanchengben。raner,zheyishizhiyouzuoyezhecaikeyikongzhide。
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