焊接工藝的質(zhì)量分析和質(zhì)量控制

張浩 李?lèi)?ài)華 盧晶 李健

摘要：在零件及設(shè)備生產(chǎn)及組裝過(guò)程中，焊接屬于十分重要的一種工藝，焊接質(zhì)量對(duì)電路及整個(gè)裝置實(shí)際運(yùn)行性能均會(huì)產(chǎn)生直接影響。通過(guò)高質(zhì)量焊接，可使電路更好保證其穩(wěn)定性及應(yīng)用可靠性，焊接不良可能引起元器件的損壞，影響電路測(cè)試，給系統(tǒng)運(yùn)行造成隱患，大大降低了設(shè)備可靠性。電子產(chǎn)品的構(gòu)造日益復(fù)雜，每一處焊接都會(huì)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的功能運(yùn)行產(chǎn)生影響，保證焊接工藝的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，所以要格外重視焊接工藝的質(zhì)量分析和重量控制。

關(guān)鍵詞：焊接工藝；質(zhì)量分析；質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：P213 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1001-828X（2018）006-0-01

一、焊接工藝包含的基本環(huán)節(jié)

（一）錫焊的分類(lèi)與特點(diǎn)

通常情況下，焊接可分為三種不同類(lèi)型，分別為熔焊。釬焊以及接觸焊。

1.熔焊

熔焊指的是焊接時(shí)把焊件的接頭進(jìn)行加熱直至呈熔化的狀態(tài)，不加壓完成焊接，例如氣焊、電弧焊都屬于熔焊。

2.釬焊

在釬焊工藝中，其所使用焊料為金屬，并且該金屬熔點(diǎn)與被焊接件相比熔點(diǎn)比較低，在加熱焊件及焊料使，其溫度應(yīng)當(dāng)比焊料高，低于被焊件，用液態(tài)的焊料附著于被焊件的表面，使被焊件與焊料融合在一起，完成連接。

3.接觸焊

用接觸焊的方式焊接，需要對(duì)焊件施壓才能完成焊接，這類(lèi)的焊接有摩擦焊、脈沖焊和超聲波焊。

電子產(chǎn)品的安裝工藝當(dāng)中的焊接指的是軟焊，在焊接中所使用焊料主要就是熔點(diǎn)較低的一些材料，以鉛與錫為主，被稱(chēng)為錫焊。

（二）焊接機(jī)理

所謂焊接工藝就是焊料及焊件進(jìn)行加熱，使其能夠達(dá)到最佳溫度，從而使處于熔融狀態(tài)焊料能夠填滿(mǎn)被焊件之間存在的縫隙，使二者成為金屬合金的過(guò)程。就微觀(guān)角度進(jìn)行分析，整個(gè)焊接過(guò)程可分為兩個(gè)階段，其中一個(gè)過(guò)程為潤(rùn)濕附著，還有一個(gè)是金屬件擴(kuò)散的過(guò)程。

1.焊料的橫向流動(dòng)

這一點(diǎn)所指的就是在金屬器件表面，處于熔融狀態(tài)的焊料成為均勻平滑且連續(xù)的附著涂層。對(duì)于焊料浸潤(rùn)程度而言，影響因素主要就是焊件表面張力以及其清潔度，以肉眼觀(guān)察，雖然焊件表面的光滑度均比較高，然而當(dāng)處于顯微鏡下觀(guān)察時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有很多晶界和凹凸不平的點(diǎn)，熔融狀態(tài)的焊料靠毛細(xì)作用早凹凸不平的金屬表面擴(kuò)散，因而在焊接工藝中應(yīng)當(dāng)使焊料處于流淌狀態(tài)，在該過(guò)程中先以松香對(duì)氧化膜進(jìn)行清理，然后進(jìn)行錫焊。焊料擴(kuò)散的過(guò)程中，基本上是沿被焊器件的表面呈橫向的流動(dòng)。

2.焊料的擴(kuò)散

熔融狀態(tài)的焊料在進(jìn)行橫向流動(dòng)的同時(shí)還進(jìn)行縱向的擴(kuò)散，即想被焊件的金屬材料內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散。比如，將鉛及錫當(dāng)作焊料對(duì)銅件進(jìn)行焊接，在實(shí)際焊接過(guò)程中，不但存在表面擴(kuò)散情況，并且也存在晶界與晶內(nèi)擴(kuò)散情況。焊料內(nèi)的鉛僅僅在表面擴(kuò)散中參與，錫與同原子互相擴(kuò)散，這種選擇擴(kuò)散是由不同的金屬所具有的特性決定的。

3.合金層

通過(guò)擴(kuò)散作用，可使錫原子與被焊件相結(jié)合部位有合金層形成，從而可使牢固結(jié)構(gòu)得以形成。在錫焊料及原件相結(jié)合部位有合金層形成的情況下，焊料及原件之間才能夠保持牢固連接；在焊錫表面及焊盤(pán)金屬有合金層形成的情況下，焊錫才能夠牢固附著與電路板。因此，應(yīng)當(dāng)使兩合金層保持完好，在此基礎(chǔ)上才能夠保證在電路板焊盤(pán)中原件得以牢固固定。

（三）焊接的要素

焊接屬于系統(tǒng)綜合的一個(gè)過(guò)程，其質(zhì)量影響因素主要包括以下幾個(gè)方面：

1.焊接件可焊性

所謂焊接件可焊性，其所指的就是焊接件及液態(tài)焊料之間可保持相互溶解，兩種材料原子間均具備較強(qiáng)親和力。不同金屬之間的互熔程度的決定因素主要包括原子半徑，在元素周期表中位置，還有晶體類(lèi)型等。對(duì)于鉛與錫這兩種焊料，只有和鋁及鉻合金含量較高金屬無(wú)法互熔，和其他的金屬材料基本都可互熔。為使可焊性提高，一般對(duì)金屬焊件表面鍍銀、鍍錫。

2.焊接件的清潔度

對(duì)于焊料及焊件表面應(yīng)當(dāng)保持清潔，也就是說(shuō)兩者之間不可存在氧化層，不在存在其它污染。若果焊料與罕見(jiàn)之間有氧化的地方或有污垢，會(huì)使金屬原子自由擴(kuò)散受到阻礙，焊料的橫向流動(dòng)就不會(huì)產(chǎn)生。

3.助焊劑

在應(yīng)用助焊劑的基礎(chǔ)上，可破壞金屬表面氧化膜，同時(shí)可對(duì)焊接表面進(jìn)行凈化，使焊接部位能夠更加明亮且有光澤。一般選用松香作為電子裝配當(dāng)中的助焊劑。

4.焊接的溫度與時(shí)間

在錫焊工藝中，其最合理溫度為250±5℃，而焊接過(guò)程中的最低溫度需控制在240℃。若溫度過(guò)低，很容易有冷焊點(diǎn)產(chǎn)生，在溫度處于260℃以上時(shí)，會(huì)導(dǎo)致焊點(diǎn)質(zhì)量降低。焊接的時(shí)間：焊料的橫向流動(dòng)與擴(kuò)散的完成需要2-3s，1s只能橫向流動(dòng)與擴(kuò)散的35%。

（四）優(yōu)良焊點(diǎn)具有的特征

1.導(dǎo)電性能良好

在保證具有優(yōu)良導(dǎo)電性的基礎(chǔ)上，才能夠更好使電路互聯(lián)，通常情況下，優(yōu)良焊點(diǎn)電阻應(yīng)當(dāng)控制在1-10mΩ。

2.機(jī)械性能良好

焊點(diǎn)必須具有一定機(jī)械強(qiáng)度，能夠把原件非常牢固的固定在電路板上面。

3.外觀(guān)良好

為能夠使使焊點(diǎn)部位保持具備良好電氣性能及機(jī)械性能，應(yīng)當(dāng)使原件、焊件以及PCB焊盤(pán)間具備較好橫向流動(dòng)。

4.焊錫量要適當(dāng)

在焊點(diǎn)部位焊錫量較少情況下，其機(jī)械強(qiáng)度比價(jià)低，而在焊錫量過(guò)多情況下，容易導(dǎo)致焊點(diǎn)出現(xiàn)碰撞，或者導(dǎo)致絕緣距離有所減小。

二、焊料與助焊劑及組焊劑

焊料與焊劑的成分、性質(zhì)、原理作用和選用知識(shí)為電子組裝技術(shù)與相關(guān)工藝當(dāng)中極為重要的內(nèi)容，在保證焊接的質(zhì)量有決定性作用。

（一）焊料

在兩種或者兩種以上金屬表面熔合過(guò)程中，使其能夠成為統(tǒng)一整體的相關(guān)金屬合金，均可叫做焊料。依據(jù)其成分有所不同，包括銅焊料、錫鉛焊料及銀焊料。

（二）助焊劑

助焊劑是用來(lái)對(duì)金屬表面氧化物進(jìn)行清理的，同時(shí)還能清理油、硫化物與其他的污染，可避免在加入過(guò)程中出現(xiàn)焊料氧化情況，同時(shí)可使含量及金屬表面活性增強(qiáng)，增加浸潤(rùn)。（三）組焊劑

這是比較耐高溫的一種涂料。焊接的時(shí)候，可以把不需要進(jìn)行焊接的地方噴涂組焊劑，將這些地方覆蓋保護(hù)，讓焊接只在焊接點(diǎn)上進(jìn)行。焊接工藝中，組焊劑被廣泛的應(yīng)用于波峰焊與浸焊。

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作者簡(jiǎn)介：張 浩（1990-），男，滿(mǎn)族，遼寧普蘭店人，學(xué)歷：本科，職稱(chēng)：初級(jí)工程師，主要從事焊接工藝研究。