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焊接工艺 焊接是电子产品组装过程中的重要工艺。焊接质量的好坏，直接影响电子电路及电子装置的工作性能。优良的焊接质量，可为电路提供良好的稳定性、可靠性，不良的焊接方法会导致元器件损坏，给测试带来很大困难，有时还会留下隐患，影响的电子设备可靠性。随着电子产品复杂程度的提高，使用的元器件越来越多，有些电子产品（尤其是有些大型电子设备）要使 用几百上千个元器件，焊点数量则成千上万。而一个不良焊点都会影响整个产品的可靠性。焊接质量是电子产品质量的关键。 焊接的基础知识 1.锡焊分类及特点 焊接一般分三大类：熔焊、接触焊和钎焊。（qian) 2.钎焊:采用比被焊件熔点低的金属材料作焊料，将焊件和焊料加热到高于焊料的熔点而低于被焊物的熔点的温度，利用液态焊料润湿被焊物，并与被焊物相互扩散，实现连接。钎焊根据使用焊料熔点的不同又可分为硬钎焊和软钎焊。使用焊料的熔点高于4500C 的焊接称硬钎焊；使用焊料的熔点低于4500C 的焊接称软钎焊。电子产品安装工艺中所谓的“焊接”就是软钎焊的一种，主要使用锡、铅等低熔点合金材料作焊料，因此俗称“锡焊”。 润湿(横向流动) 又称浸润，是指熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层。浸润程度主要决定于焊件表面的清洁程度及焊料的表面张力。金属表面看起来是比较光滑的，但在显微镜下面看，有无数的凸凹不平、晶界和伤痕的，焊料就是沿着这些表面上的凸凹和伤痕靠毛细作用润湿扩散开去的，因此焊接时应使焊锡流淌。流淌的过程一般是松香在前面清除氧化膜， 焊锡紧跟其后，所以说润湿基本上是熔化的焊料沿着物体表面横向流动。润湿的好坏用润湿角表示. 润湿示意图 扩散(纵向流动) 伴随着熔融焊料在被焊面上扩散的润湿现象还出现焊料向固体金属内部扩散的现象。例如， 用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中既有表面扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅只参与表面扩散，而锡和锏原子相互扩散，这是不同金属性质决定的选择扩散。正是由于这种扩散作用，在两者界面形成新的合金，从而使焊料和焊件牢固地结合。 合金层(界面层) 扩散的结果使锡原子和被焊金属铜的交接处形成合金层，从而形成牢固的焊接点。以锡铅焊料焊接铜件为例。低温(250～300℃)条件下，铜和焊锡的界面就会生成Cu3Sn 和Cu6Sn5。若温度超过300℃，除生成这些合金外，还要生成Cu31Sn8 等金属间化合物。焊点界面的厚度因温度和焊接时间不同而异，一般在3~10um 之间。图3—2 所示是锡铅焊料焊接紫铜时的部分 锡铅焊料焊接紫铜时的部分断面金属组织的放大说明 焊接要素 1.焊接母材的可焊性 2.焊接部位清洁程度 3.助焊剂 4.焊接温度和时间 焊锡的最佳温度 为250±5oC，最低焊接温度为240oC。温度太低易形成冷焊点。高于260oC易使焊点质量变差 焊接时间：完成润湿和扩散两个过程需2~3S，1S 仅完成润湿和扩散两个过程的35%。一般IC、三极管焊接时间小于3S，其他元件焊接时间为4~5S。 手工焊接设备 普通电烙铁、调温式电烙铁、恒温电烙铁 各种电烙铁头 调温式电烙铁 1. 手动调温式电烙铁 实际是将烙铁接到一个可调电源上，通过改变调压器输出的交流电压的大小来调节烙铁温度。这种烙铁的温度稳定性不是很稳定。 2. 自动调温式电烙铁 这种烙铁的典型产品如日本白光公司的HAKO928。它靠温度传感器监测烙铁头的温度，并通过放大器将温度传感器输出信号放大，控制给烙铁供电的电源电压，当烙铁头的温度与设定温度较大时，以较大的电压加热，当烙铁头的温度与设定的温度较小时，以较小的电压加热。这种烙铁的特点是，控温准确（控温精度为±10°C）。 自动调温式电烙铁 恒温电烙铁 恒温电烙铁是指温度非常稳定的电烙铁。典型产品如美国METICA 公司的产品如下图。MS-500S 这种烙铁由焊接台、TIP 头、和烙铁架三部分组成。其中焊接台是加热电源，输出低压高频的电流对烙铁头（TIP 头）加热。与普通的电烙铁有根本的区别，普通的电烙铁，加热区远离烙铁头并采用恒功率电阻式发热，因此烙铁头升温慢，热惯性大，操作不慎容易损坏芯片。Metcal 烙铁头由特殊材料制成，在TIP 头温度没有达到设定温度时以较大功率加热，当温度接近设定温度时，由于TIP 头本身电阻的变化，会以较小的功率加热。因此烙铁头升温迅速，温度稳定并能保证每一个操作者的电烙铁在同样的温度范围内完成焊接工作。这种烙铁的工作 特点是： 1) 升温快，TIP 能在4 秒钟内自动升温到所需的温度。 2) 温度稳定性好，TIP 头的加热温度可达到的精度为±1.1°C。 3) 符合ESD 防护的标准，特别适合微型电子组件的手工焊接和返修。 METICA