电子装联中焊接的质量分析

电子装联中焊接的质量分析

费祥

中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽合肥230031

摘要：电子装配技术是电子设备制造的基础技术，是提高电子设备质量和可靠性的关键环节。它是航天、雷达通信中多品种、小批量的人工加工方法，因此电子装配技术和工艺要求更为重要。合理的电子装配技术可以提高产品质量，稳定产品性能，进一步满足电子产品元器件的设计要求。具体的电子组装工艺主要包括以下关键工序：焊点质量控制、过渡线选择、焊接。关键过程是决定和提高电子元件整体质量的重要步骤。

关键词：电子装联；焊接缺陷；质量控制；

一、焊接概述

在用焊接材料将缝隙完全填满之后对相应波进行检测，观察其是否存在折射，进而确定焊接是否有缺陷。焊接材料和焊接板材组成了润湿角的表示区域，对其加以确定在检测缺陷的工作中意义深远，检测人员能够按照焊接区域的面积以及位置对角度进行计算。只有温度足够高，才可以有效浸润焊料，同时确保扩散充分，并形成一层合金结合层。然而需要注意的是，温度如果过高，将对元件产生损害；如果焊接的时间较长，也会影响元件性能，而焊接的时间太短则会引发“虚焊”问题。通过实践可知，150-350℃是最佳焊接温度，而焊接时间不应该超过3s。

二、焊接的基本原理

电子装联中的焊接是通过熔融焊料合金（铅锡合金）与两个被焊接金属表面之间生成金属间合金层（焊缝），从而实现两个被焊接金属之间电气与机械连接的焊接技术。电子装联中焊接点的形成基本取决于焊料和基体金属结合面的润湿作用，也正是基体金属被熔融焊料的物理湿润过程形成了结合界面。因此，在电子装联焊接接头形成过程中，湿润机理具有特别重要的作用，它揭示了焊接头的原子结构和产生连接强度的原因。当焊料被加热到熔点以上时，焊接金属表面在助焊剂的活化作用下对金属表面和污染物起到了清洗的作用，同时使金属表面获得了足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化的金属表面上进行浸润、扩散、溶解、冶金结合，在焊料和被焊金属表面之间生成金属间结合层，冷却后使焊料凝固，从而形成焊点。焊点的抗拉强度与金属间结合层的结构和厚度有关。

三 焊接的缺陷及质量分析

（一） 虚焊

这个说的是两个需要熔接在一起的元器件的表面和熔融焊料结合不牢靠。大多数的情况是部分焊合，这样的缺陷具有隐蔽性，表面不容易观察，但是当大力触碰使得表面振动，因为焊接的不牢靠二者就会发生脱焊。在检查焊点质量的时候，润湿角可以作为很重要的指标。当发生这种缺陷的时候，往往表现为系统的不稳定，类似接触不良。所以当调试印刷电路板的时候如果发现存在时好时坏的情况，就可以猜测是否是虚焊的故障。

（二）焊桥

这个缺陷指的是两个需要熔接到一起的电子元器件，他们物理上的缝隙如果很小，在操作时因颤抖造成了两个需要熔接到一起的操作对象位置移动，那么焊锡材料在这时可能发生粘连，这就使得焊接桥形成了。这个情况下制造出来的电器设备不能正常工作，因为内部的线路存在影响到功能的问题。造成这种情况一般是因为操作技工的操作不当引起的，这个错误会造成很严重的后果，可能造成影响重大的的电路不正确连接，那么这样的电子元器件在实际应用的时候可能会造成安全隐患，引发局部的线路短路，严重时可能会烧毁整个电路板，造成很严重的安全影响。

（三）空洞

这是因为操作的时候线路磨损程度较深，使得焊孔不够，钎料无法填入所有焊接孔。此时在氧化层周围的焊接孔操作，就能造成气蚀，形成空洞。

（四） 堆焊

这个指的是使用的焊料超出正常的范围，使得在元器件表面形成凸起。造成这种情况的原因一般是焊料用的太多了，或者是太少了焊料还没从固体完全变成液体，没有润湿垫等。解决这个缺陷一般是打磨处理垫圈、导线头，或者把温度提高使得焊料完全变成液体。

（五）焊盘脱落

造成这个缺陷一般是操作时间过长，或者是温度太高使得焊盘铜片多次的膨胀使得焊盘脱落。

（六）拉尖

这个说的多为在焊点上形成了尖端的点。一般是因为操作的时间太长使得焊料融化流动太快，使得钎料粘度变大了，最终造成了拉点变多。或者是操作时的方向不正确。

（七） 浮焊

这个缺陷一般是因为操作的时候温度太低或者操作时间不足，也可能是因为焊料不纯净。呈现出的样子是在焊点处坑坑洼洼，呈现出白色。

（八）焊接裂纹

这个缺陷的形成大部分是由于操作之后焊点还没干透变成固体就着急移动电路板，此时就有可能形成裂纹。

四 焊点的质量检验

高质量的焊点一般满足如下的条件：

(1)焊点没有凸起，其表面润滑饱满没有空洞、气泡等。

(2)焊料经过融化又凝聚，应该均匀地润湿铺在所有的焊接表面。

(3)焊点和两个需要熔接到一起的元器件之间未发现划痕、尖角、针孔、砂眼、焊剂残渣及其他杂物。

(4)两个挨着在一起的导体之间没有桥接、拉尖等缺陷。

(5)不存在熔接裂纹，完成操作之后的印制电路板表面应该平整、光滑、饱满、均

五、电子装联过程中关键工序的质量控制

通过对大量电路板焊点进行检测，结合工作过程中的焊接缺陷现象，对焊接缺陷的一些常见情况进行了分析并分别阐述。

1.虚焊。指的是金属表面与熔融焊料界面和熔化表面在切线和金属表面相交处。在对焊点质量进行测试时，润湿角的数值是一个非常重要的参数。军用电子设备电气装配技术要求中介绍了润湿角的要求。焊接是指在焊接材料的表面焊接，焊缝金属和焊接不紧密结合，形成金属合金，从外观、焊缝焊接几乎是好的，但实际上的焊料和焊件松动或高抗甚至没有联系，因为焊接点不容易被发现的，往往在接触和非接触状态，从而造成系统不稳定和不可靠。在调试印刷电路板时，出现状态不稳定的情况时需要考虑是不是虚焊问题，一般反映的现象为印刷电路板水平放置时工作正常，但当存在垂直使用时就出现异常现象，这时候需要进行反复测试查看焊接点的虚焊点，找出问题点解决。

2.焊桥。电子装联过程中一旦出现焊桥可以说是出现了严重的焊接缺陷。焊桥的出现会引起电路短路等故障，严重影响了电子产品的电气性能发挥，进而影响电子产品的整体质量。通常来说，导致焊桥出现的原因有焊膏印刷后的错位、塌边以及焊膏过量。焊膏印刷后的错位发生在小于0.65mm片状元件间距的印制电路板中，出现这种情况有部分原因是因为没采用光学定位，导致了印刷的错位，进而产生了焊桥。而焊膏印刷后的塌边则有3种不同的表现：第一种是印刷塌边。焊膏印刷时由于焊膏黏度不够，保持形状能力差，印刷后就会塌边；要是模板粗燥也容易出现塌边的情况。通常来说，印刷塌边的出现和模板、焊膏特性以及印刷参数有一定的关系。第二种是贴装时出现的塌边。贴装过程中如果压力过大，焊膏外形发生变化，塌边就会出现。第三种是焊接加热时的塌边。焊接加热时，一旦加热温度升高过快，焊膏中的溶剂成分容易挥发。如果溶剂挥发过快，焊料颗粒就会被挤出焊区，导致塌边出现。针对焊桥的解决方法：第一，选择适当的模板厚度，通常情况下应当选择0.12mm的模板。第二，当使用片状间距小于0.65mm的印制板时，使用光学定位。第三，选择黏度好的焊膏。第四，降低刮刀的压力。

五 结语

焊接缺陷是电子元器件制作时不可避免的，但是为了最大限度减少损失，技师在操作的时候需要尽量减少缺陷的发生，高度重视焊接质量，这样才能保证电子元器件的安全，操作的时候应该严谨、扎实，不打折扣的执行规范流程，这样方可提高成本的质量。

参考文献

[1]杨水军,山峰.电子装联中焊接的质量分析[J].电子工业专用设备,2013:54-57.

[2] 庹凌.浅析电子装联过程中的质量控制[J].电子世界,2017:97.