淺析電子裝聯(lián)過程中的質(zhì)量控制

中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 庹 凌

淺析電子裝聯(lián)過程中的質(zhì)量控制

中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所 庹 凌

在電子裝配中，釬料潤濕角、焊接溫度、焊接時間是影響焊接質(zhì)量的三個重要因素。只有正確把握三個重要因素的最佳參數(shù)，才能達(dá)到提高焊接質(zhì)量的目的。

濕潤角；焊接溫度及時間；虛焊

引言

實現(xiàn)電子設(shè)備的小型化、輕量化、高可靠性是當(dāng)前電子技術(shù)的發(fā)展方向，其中焊接操作是電子裝配工藝中的一個重要的工序。只有熟練的掌握焊接理論知識，并運用到現(xiàn)場實踐中才能指導(dǎo)生產(chǎn)，在工作中要嚴(yán)格按照工藝要求進(jìn)行檢驗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。從三個方面詳細(xì)論述了焊接理論分析，提出焊接溫度和時間、焊點缺陷和質(zhì)量檢驗分析。

1. 焊接理論知識

1.1 焊接基本原理

電子組件通過熔化焊料合金和在金屬表面焊接金屬合金層之間焊接，從而實現(xiàn)兩種在金屬之間的電氣和機械連接的焊接技術(shù)。焊點的形成取決于焊料和基體的潤濕性，以及基體金屬與熔融焊料潤濕過程的物理界面。潤濕機理對電子組裝焊接接頭的形成起著重要作用。揭示了焊接頭的原子結(jié)構(gòu)和結(jié)合強度。焊接過程中將焊料在焊接部位進(jìn)行加熱，助焊劑一方面保證金屬表面具有足夠的活化能，另一方面作為金屬表面上的清潔劑去除污染物。助焊劑被融化滲透，擴(kuò)散，溶解在金屬表面，焊料與金屬結(jié)合層之間發(fā)生冶金連接，以焊接金屬表面，焊料在冷卻后固化，從而形成焊點。焊點的抗拉強度與金屬結(jié)合層厚度有關(guān)。

1.2 潤濕角

當(dāng)焊接溫度超過260度時，焊接時間超過5s，但焊接強度沒有提高，迅速下降。證明焊接強度并不是隨溫度和時間的增加而增加。尺寸、冷卻溫度和焊接時間取決于焊點和元件的焊接速度，不同的產(chǎn)品中不同的材料和焊料，焊接溫度和焊接時間是不同的，為了保證焊接質(zhì)量，縮短焊接時間而焊接溫度應(yīng)盡量減少。例如印制電路板的手工焊接溫度為250±5度，焊接時間從2秒到3秒，超出范圍就會引起質(zhì)量問題。

1.3 焊接溫度與時間

焊接溫度和焊接時間決定焊接質(zhì)量。此外，由于氧化層，印刷電路板的油墊，污垢不干凈，從而導(dǎo)致隔離焊接。如果焊接接頭的溫度低，熱通量不夠，這不是完全揮發(fā)，在形成一層薄膜的焊劑表面，焊料潤濕引起虛焊。

2. 焊接的缺陷及質(zhì)量分析

通過對大量電路板焊點進(jìn)行檢測，結(jié)合工作過程中的焊接缺陷現(xiàn)象，對焊接缺陷的一些常見情況進(jìn)行了分析并分別闡述。

2.1 虛焊

指的是金屬表面與熔融焊料界面和熔化表面在切線和金屬表面相交處。在對焊點質(zhì)量進(jìn)行測試時，潤濕角的數(shù)值是一個非常重要的參數(shù)。軍用電子設(shè)備電氣裝配技術(shù)要求中介紹了潤濕角的要求。焊接是指在焊接材料的表面焊接，焊縫金屬和焊接不緊密結(jié)合，形成金屬合金，從外觀、焊縫焊接幾乎是好的，但實際上的焊料和焊件松動或高抗甚至沒有聯(lián)系，因為焊接點不容易被發(fā)現(xiàn)的，往往在接觸和非接觸狀態(tài)，從而造成系統(tǒng)不穩(wěn)定和不可靠。在調(diào)試印刷電路板時，出現(xiàn)狀態(tài)不穩(wěn)定的情況時需要考慮是不是虛焊問題，一般反映的現(xiàn)象為印刷電路板水平放置時工作正常，但當(dāng)存在垂直使用時就出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，這時候需要進(jìn)行反復(fù)測試查看焊接點的虛焊點，找出問題點解決。

圖1 虛焊實例

圖2 橋接實例

2.2 橋接

指的是與印制線路相鄰的電路板上的焊料和連接的短路連接。這是由于焊接過度或焊接工藝不良造成的。當(dāng)板路焊接時間過長時，焊料溫度就會升高，焊料在相近的焊點上形成連體成橋。兩個焊點之間由于焊錫太多，產(chǎn)生橋連接導(dǎo)致整個電路板電路短路，相關(guān)電路的工作不正常，嚴(yán)重時會導(dǎo)致元件因橋接短路損壞。產(chǎn)生橋接時需要先將電烙鐵頭上多余的焊料去掉，然后把橋接的焊料斷開，避免短路情況發(fā)生（見圖2）。

2.3 拉尖

指的是焊點上產(chǎn)生尖端的點。由于焊接時間過長，焊料流量過大，導(dǎo)致釬料粘度增加，導(dǎo)致拉點增多。如果電熨斗的方向不對，很容易產(chǎn)生尖銳的點。拉點焊接的危險是，當(dāng)印刷線路板上焊點的分布密度較高時，尖焊點容易與相鄰焊點發(fā)生橋接，從而導(dǎo)致短路。當(dāng)焊點在高壓狀態(tài)下工作，頂部尖位置就會與相鄰焊點產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使相關(guān)電路工作異常。嚴(yán)格控制焊接的時間會使焊點出現(xiàn)尖頂現(xiàn)象減少。

2.4 空洞

由于線路磨損過多，焊孔不足，釬料補不上所有焊接孔形成的，如果氧化層周圍焊接孔，會引起氣蝕。

2.5 堆焊

指焊料過多，焊料凸，由堆焊引起的原因：焊料過多或過低，焊料未完全熔化，沒有潤濕墊等。對墊圈、導(dǎo)線頭等進(jìn)行清理，或增大電烙鐵的工作功率讓焊料徹底融化。

2.6 焊盤脫落

當(dāng)焊接時溫度過高和焊接時間過長就會產(chǎn)生焊盤脫落的情況。

2.7 浮焊

出現(xiàn)浮焊的原因是焊接時電烙鐵的溫度不夠，焊接時間太短，或焊料中的雜質(zhì)太多。一般表現(xiàn)在焊點處不光滑，凹凸不平，顏色成白色。浮焊附和強度弱，很容易出現(xiàn)脫落情況。因此要正確掌握焊接溫度和焊接時間，并且觀察焊接表面。

2.8 焊接裂紋

焊點上顯示裂紋主要是因為焊接后焊點未完全凝固，這時候?qū)﹄娐钒暹M(jìn)行搬運，凝固過程造成了裂紋的發(fā)生。

3. 焊點的質(zhì)量檢驗

符合下列基本要求的焊點應(yīng)被視為合格的焊點。

1）焊錫應(yīng)連續(xù)，潤濕良好，焊面全焊，焊點周圍形成焊縫，潤濕角30～40。

2）焊料不應(yīng)處于峰值形狀，相鄰導(dǎo)體之間不得有橋接或拉尖。

3）焊點表面光滑，明亮，無針孔或非結(jié)晶。

4）焊點的表面間不應(yīng)有裂紋，焊接后的印制板表面無斑點、焊點氣化，焊墊不應(yīng)翹曲。

5）焊點和接頭不應(yīng)有劃痕、尖角、針孔、砂眼、助焊劑殘留物等雜物。

4. 結(jié)束語

電子裝配技術(shù)涉及到多學(xué)科的情況，在工藝及材料、人員操作、質(zhì)量控制中都有相關(guān)知識的涉及。要制造可靠的產(chǎn)品，必須提高操作人員的質(zhì)量意識，要不斷的進(jìn)行問題總結(jié)才能促進(jìn)電子裝聯(lián)技術(shù)的發(fā)展質(zhì)量要求。

[1]李曉麟.實用電子裝聯(lián)技術(shù)[J].電子工藝技術(shù),2015年06期.

[2]王家緒.低功耗橋接方案演繹技術(shù)新潮流[J].電子產(chǎn)品世界,2015年11期.

[3]蔡康松.提高電子元件焊接質(zhì)量的研究[J].黃山學(xué)院學(xué)報,2016年03期.

庹凌（1979－），安徽合肥人，高級無線電裝配工，從事無人機電子裝聯(lián)技術(shù)方面的研究。