焊接工艺的质量分析和质量控制

张浩 李爱华 卢晶 李健

摘要：在零件及设备生产及组装过程中，焊接属于十分重要的一种工艺，焊接质量对电路及整个装置实际运行性能均会产生直接影响。通过高质量焊接，可使电路更好保证其稳定性及应用可靠性，焊接不良可能引起元器件的损坏，影响电路测试，给系统运行造成隐患，大大降低了设备可靠性。电子产品的构造日益复杂，每一处焊接都会对整个产品的功能运行产生影响，保证焊接工艺的质量是非常关键的，所以要格外重视焊接工艺的质量分析和重量控制。

关键词：焊接工艺；质量分析；质量控制

中图分类号：P213 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2018）006-0-01

一、焊接工艺包含的基本环节

（一）锡焊的分类与特点

通常情况下，焊接可分为三种不同类型，分别为熔焊。钎焊以及接触焊。

1.熔焊

熔焊指的是焊接时把焊件的接头进行加热直至呈熔化的状态，不加压完成焊接，例如气焊、电弧焊都属于熔焊。

2.钎焊

在钎焊工艺中，其所使用焊料为金属，并且该金属熔点与被焊接件相比熔点比较低，在加热焊件及焊料使，其温度应当比焊料高，低于被焊件，用液态的焊料附着于被焊件的表面，使被焊件与焊料融合在一起，完成连接。

3.接触焊

用接触焊的方式焊接，需要对焊件施压才能完成焊接，这类的焊接有摩擦焊、脉冲焊和超声波焊。

电子产品的安装工艺当中的焊接指的是软焊，在焊接中所使用焊料主要就是熔点较低的一些材料，以铅与锡为主，被称为锡焊。

（二）焊接机理

所谓焊接工艺就是焊料及焊件进行加热，使其能够达到最佳温度，从而使处于熔融状态焊料能够填满被焊件之间存在的缝隙，使二者成为金属合金的过程。就微观角度进行分析，整个焊接过程可分为两个阶段，其中一个过程为润湿附着，还有一个是金属件扩散的过程。

1.焊料的横向流动

这一点所指的就是在金属器件表面，处于熔融状态的焊料成为均匀平滑且连续的附着涂层。对于焊料浸润程度而言，影响因素主要就是焊件表面张力以及其清洁度，以肉眼观察，虽然焊件表面的光滑度均比较高，然而当处于显微镜下观察时，就会发现有很多晶界和凹凸不平的点，熔融状态的焊料靠毛细作用早凹凸不平的金属表面扩散，因而在焊接工艺中应当使焊料处于流淌状态，在该过程中先以松香对氧化膜进行清理，然后进行锡焊。焊料扩散的过程中，基本上是沿被焊器件的表面呈横向的流动。

2.焊料的扩散

熔融状态的焊料在进行横向流动的同时还进行纵向的扩散，即想被焊件的金属材料内部进行扩散。比如，将铅及锡当作焊料对铜件进行焊接，在实际焊接过程中，不但存在表面扩散情况，并且也存在晶界与晶内扩散情况。焊料内的铅仅仅在表面扩散中参与，锡与同原子互相扩散，这种选择扩散是由不同的金属所具有的特性决定的。

3.合金层

通过扩散作用，可使锡原子与被焊件相结合部位有合金层形成，从而可使牢固结构得以形成。在锡焊料及原件相结合部位有合金层形成的情况下，焊料及原件之间才能够保持牢固连接；在焊锡表面及焊盘金属有合金层形成的情况下，焊锡才能够牢固附着与电路板。因此，应当使两合金层保持完好，在此基础上才能够保证在电路板焊盘中原件得以牢固固定。

（三）焊接的要素

焊接属于系统综合的一个过程，其质量影响因素主要包括以下几个方面：

1.焊接件可焊性

所谓焊接件可焊性，其所指的就是焊接件及液态焊料之间可保持相互溶解，两种材料原子间均具备较强亲和力。不同金属之间的互熔程度的决定因素主要包括原子半径，在元素周期表中位置，还有晶体类型等。对于铅与锡这两种焊料，只有和铝及铬合金含量较高金属无法互熔，和其他的金属材料基本都可互熔。为使可焊性提高，一般对金属焊件表面镀银、镀锡。

2.焊接件的清洁度

对于焊料及焊件表面应当保持清洁，也就是说两者之间不可存在氧化层，不在存在其它污染。若果焊料与罕见之间有氧化的地方或有污垢，会使金属原子自由扩散受到阻碍，焊料的横向流动就不会产生。

3.助焊剂

在应用助焊剂的基础上，可破坏金属表面氧化膜，同时可对焊接表面进行净化，使焊接部位能够更加明亮且有光泽。一般选用松香作为电子装配当中的助焊剂。

4.焊接的温度与时间

在锡焊工艺中，其最合理温度为250±5℃，而焊接过程中的最低温度需控制在240℃。若温度过低，很容易有冷焊点产生，在温度处于260℃以上时，会导致焊点质量降低。焊接的时间：焊料的横向流动与扩散的完成需要2-3s，1s只能横向流动与扩散的35%。

（四）优良焊点具有的特征

1.导电性能良好

在保证具有优良导电性的基础上，才能够更好使电路互联，通常情况下，优良焊点电阻应当控制在1-10mΩ。

2.机械性能良好

焊点必须具有一定机械强度，能夠把原件非常牢固的固定在电路板上面。

3.外观良好

为能够使使焊点部位保持具备良好电气性能及机械性能，应当使原件、焊件以及PCB焊盘间具备较好横向流动。

4.焊锡量要适当

在焊点部位焊锡量较少情况下，其机械强度比价低，而在焊锡量过多情况下，容易导致焊点出现碰撞，或者导致绝缘距离有所减小。

二、焊料与助焊剂及组焊剂

焊料与焊剂的成分、性质、原理作用和选用知识为电子组装技术与相关工艺当中极为重要的内容，在保证焊接的质量有决定性作用。

（一）焊料

在两种或者两种以上金属表面熔合过程中，使其能够成为统一整体的相关金属合金，均可叫做焊料。依据其成分有所不同，包括铜焊料、锡铅焊料及银焊料。

（二）助焊剂

助焊剂是用来对金属表面氧化物进行清理的，同时还能清理油、硫化物与其他的污染，可避免在加入过程中出现焊料氧化情况，同时可使含量及金属表面活性增强，增加浸润。（三）组焊剂

这是比较耐高温的一种涂料。焊接的时候，可以把不需要进行焊接的地方喷涂组焊剂，将这些地方覆盖保护，让焊接只在焊接点上进行。焊接工艺中，组焊剂被广泛的应用于波峰焊与浸焊。

参考文献：

[1]黎海金，章能华，宋嘉宁.手工焊接对电烙铁温度的要求[J].电子工艺技术，2010（2）.

[2]陈观寿，甘成君.手工焊接课的安全教学与实训[J].科技信息，2010（7）.

[3]蔡康松，段杏林.提高电子元件焊接质量的研究[J].黄山学院学报，2006（3）.

作者简介：张 浩（1990-），男，满族，辽宁普兰店人，学历：本科，职称：初级工程师，主要从事焊接工艺研究。