电子装联中焊接的质量分析

杨水军，山 峰

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京， 100176）

电子装联中焊接的质量分析

杨水军，山 峰

（中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京， 100176）

在电子装联中，焊点湿润角、焊接温度、焊接时间是影响焊接质量的三个重要因素，只有正确掌握这三个重要因素的最佳参数值就可以达到提高焊接质量的目的。另外，通过对在电气质量检验工作中遇到的八种类型常见的不合格焊点以图文并茂的形式进行了质量分析，可对提高电气质量检验有很重要的参考作用。

湿润角；焊接温度及时间；虚焊；桥接

电子装联技术是电子装备制造的基础支撑技术，是电子装备实现小型化、轻量化、多功能化和高可靠性的关键技术。焊接是电子装联过程中的一道关键工序，只有掌握好焊接理论，才能用于指导生产实践，才能在质量检验的实际工作中严格把关，从而提高设备的可靠性。下面分别从焊接的理论分析（基本原理、润湿角、焊接温度与时间）以及焊点缺陷及质量分析和焊点的质量检验这个三个方面进行详述。

1 焊接的理论分析

1.1 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侵润、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。

1.2 润湿角

它是指金属表面和熔融焊料交界面与熔融表面在其交点切线和金属表面的夹角，见图1。在检验焊点的质量时，润湿角的数值大小是个很重要的参数，表1是电子行业军标SJ20385A-2008《军用电子设备电气装配技术要求》中对润湿角的要求。

图1 湿润角

表1 焊点湿润角与焊点质量的关系

由此可见：当润湿角θ＞70°时，不但焊接强度降低，而且还存在着虚焊的危险性。

1.3 焊接温度与时间

焊接温度和焊接时间是影响焊接质量的决定性因素之一，经过实践证明：焊接的强度并不是随着温度和时间的增加而增加，当焊接温度超过260℃，焊接时间超过5 s后，焊接强度不但不增加，反而急剧减小。

具体产品的焊接温度和焊接时间取决于焊点和元器件的大小、散热的快慢以及烙铁头的回温速度，另外，不同材质的焊料其最佳的焊接温度和焊接时间也有所不同，在确保焊接质量的情况下，应尽可能降低焊接温度，缩短焊接时间。通常来说，印制电路板的手工焊接温度选择为250℃±5℃，焊接时间选择为2～3 s为较佳选择。

2 焊接的缺陷及质量分析

在实际工作中通过对大量的电路板焊点的检验，总结出以下八种焊接缺陷现象，下面分别对八种焊接缺陷进行质量分析。

2.1 虚焊

虚焊是指焊锡只是依附在被焊物的表面，焊锡未与被焊接的金属紧密结合而形成金属合金，从外形上看，虚焊的焊点几乎是焊接良好的，但实际上焊锡与被焊件是松动的或是电阻很大甚至无连接，由于虚焊点不易被发现，它经常处于似接触而非接触的状态，从而引起相关电路系统工作不稳定和不可靠。所以，虚焊的危害性很大，在图2中的这个虚焊点是一个器件的引脚，当该印制电路板通电调试时，其单元电路工作状态时好时坏，有时该印制电路板水平放置时工作正常，但垂直放置时工作又非正常了，经过反复排查和仪器检测发现此焊点为虚焊点，原因是该器件的引脚氧化比较严重，从而造成了虚焊。另外，由于印制电路板的焊盘上有氧化层、油污，这些污物未被清洁也可造成焊锡与被焊物的隔离，因而产生虚焊。如果在焊接时焊点上的温度较低，热量不够，致使助焊剂未被充分挥发，在被焊面上形成一层助焊剂薄膜，造成焊锡的润湿不良而产生虚焊。

图2 虚焊

2.2 桥接

它是指焊锡将电路板相邻的印制导线及焊盘短路连接。它是因焊锡过多或焊接技术不良造成。当焊接时间过长使焊锡的温度过高时，将使焊锡流动而形成桥接。如图3中的两个焊点之间是因为电烙铁头上的焊锡过多而产生了桥接，造成了电路短路，使相关电路工作不正常，严重时会使元器件因桥接短路而损坏。处理桥接的方法：先将电烙铁头上多余的焊锡去掉，再将桥接的多余焊锡带走以断开短路部分。

图3 桥接

2.3 拉尖

它是指焊点上有焊锡尖产生，产生拉尖的原因：由于焊接时间过长，焊剂挥发过多，致使焊锡黏性增加，从而产生拉尖，见图4。如果电烙铁撤离的方向不当，也容易产生拉尖。拉尖焊点的危害性是：当印制电路板上的焊点分布密度较高时，有拉尖的焊点很容易与相邻的焊点发生桥接，从而造成短路。另外，如果带有拉尖的焊点工作在高电压状态时，就会与其他相邻的焊点产生放电现象，也会使相关电路工作不正常。避免产生拉尖的方法是：严格控制焊接的最佳时间。

2.4 堆焊

图4 拉尖

它是指焊点的焊锡过多，焊料面呈凸型，见图5。造成堆焊的原因：焊锡过多或焊锡的温度过低，焊锡未被完全熔化，以及焊盘无润湿等。避免堆焊的方法：彻底清洁焊盘和引线，或提高电烙铁的功率。

图5 堆焊

2.5 空洞

它是由于焊盘的穿线孔太大，焊锡不足，致使焊锡未全部填满焊孔而形成，如果焊孔的周围有氧化物等，都会造成空洞现象，见图6。

图6 空洞

2.6 浮焊

浮焊的焊点没有正常焊点的光泽和圆滑，而是呈白色细粒状，表面凹凸不平，见图7。造成浮焊的原因是：电烙铁的温度不够，或焊接时间太短或焊锡中杂质太多，浮焊的焊点的机械强度较弱，焊锡易脱落。解决的方法：掌握正确的焊接温度和焊接时间。

图7 浮焊

2.7 焊锡裂纹

焊点上的焊锡产生裂纹是由于焊锡没有完全凝固时，移动了被焊物的位置而造成，见图8。

图8 裂纹

2.8 铜箔翘起或焊盘脱落

产生这种现象的主要原因是焊接温度过高及焊接时间过长，见图9。

图9 焊盘脱落

3 焊点的质量检验

符合以下基本要求的焊点，才能判定为合格焊点。

（1）焊点表面光滑、明亮、无针孔或非结晶状态。

（2）焊料应连续、良好的湿润全部焊接表面，围绕焊点四周形成焊缝，湿润角30°＜θ＜40°。

（3）焊点和连接部位不应有划痕、尖角、针孔、砂眼、焊剂残渣、及其他杂物。

（4）焊料不应呈尖峰状，相邻导体间不应发生桥接、拉尖等现象。

（5）焊点的焊料与焊接部位间不应有裂纹，焊接后的印制电路板表面不得有斑点、裂纹、气泡、炭化，铜箔和焊盘不得起翘。

4 结束语

电子装联技术是一门多学科的综合性技术，它涉及到工艺、材料、操作者的技术素质等诸多方面。要制造出高可靠性的设备，必须全面提高人们的质量意识，只有这样才能适应电子装联技术的不断发展。

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[1]SJ20385A-2008军用电子设备电气装配技术要求.中华人民共和国信息产业部，2008，P16-18[S].

Welding Quality Analysis in Electronic Assembly

YANG Shuijun，SHAN Feng
（The 45thResearch Institute of CETC，Beijing 100176，China）

Abstract:Welding wetting angle，weiding temperature，weiding time are the three kay factore that affect welding quality，To improve welding quality the control of the most optimized parameters heeds to be grasped.Besides the eight types of typical defects of welding point that influence welding quality in electronic quality inspection are analized，Which plays very important reference role to the improvement of electronic inspection quality.

Keywords:Wetting angle；Welding temperature and time；Void welding；Bridge connection

TG454

A

1004-4507（2013）12-0049-04

2013-11-11

杨水军（1956.7-），男，河北大城人，中国电子科技集团公司第四十五研究所质量管理部，工程师，主要从事电气质量检验工作。