电连接器接点焊接工艺研究

李军

摘要：电连接器在生产制造的过程中经常会遇到一些特殊的焊接接口问题，需要使用点焊的方式来对其进行连接，文章分析了电焊工艺的应用效果。

关键词：电连接器;焊接工艺;电焊连接

1前言

电连接器应用电焊焊接工艺的过程中如果不能做好相关的工作的话就会导致实际应用的过程中效果不佳，文章分析了相关的工艺，希望可以给有关从业人员以帮助。

2材料

国军标要求航天产品助焊剂采用低活性氢化松香助焊剂。它是一种弱酸，能起到活化剂作用。在180～300℃时活化性最为充分，超过300℃时将丧失活化性，活化性变差就起不到去除氧化膜与隔绝空气的作用。不能在很短的时间里迅速去除焊料和母材表面的氧化膜，也不能为后期焊料熔化铺展扩散打下良好基础。所以在使用松香助焊剂时，烙铁温度应设置在300℃以下最为合适。在焊接高温下，助焊剂能还原锡铅焊料表面的氧化膜，使其相互润湿，促使熔融的锡铅焊料沿接线端子表面漫流。在焊接过程中它还可以覆盖焊接部位，有效地防止焊接部位再氧化。焊接后使焊剂残留物形成一层致密的有机膜，对焊点有良好的保护作用，具有一定的防腐性能。松香助焊剂还可以起到调节比重的作用。它不但有很好的助焊性能，便于清洗（一般用小画笔沾无水乙醇清洗松香助焊剂），甚至还能免清洗。焊料的选择不仅应考虑强度，还应考虑焊接母材与助焊剂的耐温性。焊料应选用熔点和凝固点一致的焊料，致使焊点快速凝固，不会因半融状态时间过长而造成焊点结晶疏松，强度降低。焊料的流动性好、表面张力小，利于提高焊点质量和强度以及导电性。电子、电气制品最常用的焊料是S-Sn60PbA锡铅焊料，熔点温度是183℃，焊接温度在250～260℃。该温度区间显然是助焊剂松香的最佳活化状态。当焊点工作环境温度过高的时侯，S-Sn60PbA的性能不能满足要求，建议选用焊料S-Sn40PbA。此焊料熔点温度是235℃，焊接温度295℃，基本满足松香助焊剂特性要求。当工作环境温度高于S-Sn40PbA的焊料熔点时，可以考虑采用涂覆灌封阻热法解决。焊接电连接器接点不要选择铅、锡含量过高的焊料，如老型号HLSnP90-6、HLSnP10焊料。前者铅含量过高，焊点易蠕变，在高温和振动情况下易裂缝，张力较大，不易焊接;后者的锡含量较高，焊点较脆，不能在低温下工作，而且黏性大，影响焊接质量。

3工艺

为保证产品质量，选用恒温烙铁焊接。焊接工具根据换能的方式分为两种：一种是由电阻丝直接发热;另一种是由高频趋肤效应，采用高频换能方式。前者，如内（外）热式电烙铁等，采用改变烙铁头长短方式调温，或温度传感器测温并由可控硅控制电源功率改变温度。而后者采用控制频率谐振方式，用不同标称烙铁头对应不同温点恒温值。在焊接接触母材时，烙铁失谐并重新调整谐振，烙铁谐振后使头部恒温。此方法调温精度高，速度快，保证了烙铁处在恒温状态。从烙铁头的材料来看，烙铁头大致可分为两种：铜烙铁头和铁氧体表面镀膜烙铁头。铜烙铁头具有传热快，助焊剂焊料附着力好，焊接电连接器接点操作简便等优点。但在焊接过程中，烙铁头中的铜或铜合金材料容易被氧化和侵蚀;烙铁头需要频繁修理，铜烙铁头中的铜还会增加焊点中的铜含量;当锡-铅合金的质量百分含量提高，焊点会出现粘滞性的砂性，焊点容易出现桥接、虚焊、拉尖等焊接不良现象，这些都会严重影响焊点的质量。相对而言，铁氧体镀膜烙铁头可避免上述情况发生，助焊剂焊料不易附着，易作PCB焊接，但不适合电连接器焊接。由此只有采用外层镀铁合金的铜烙铁头，利用高频电流的“趋肤”效应原理使高频线圈感应加热，热量集中在烙铁头表面快速升温;同时加热功率随焊接温度高低而改变，充分满足电连接器接点焊接要求。在焊接过程中液态焊料在金属表面上铺展，并进行物理状态的扩散。铺展范围与表面张力有关，并取决于焊料与金属接触面的清洁程度。用焊料焊接金属母材时，伴随着出现润湿现象，熔化的焊料与被焊金属发生相互作用，固态金属向液态焊料溶解，液态焊料向金属扩散。电连接器的引线为铜料，焊接过程中是由锡铅焊料中的锡向铜母材的选择扩散，而铅不参加扩散。随着焊接温度升高、时间增长，锡铅焊料中的锡就不断地扩散到母材中，焊点由于失锡形成一个富铅层，因而发黑不亮。焊料与母材之间的界面非常脆弱，当受到温度循环、振动冲击外力作用时就会发生裂纹，造成焊点失效。另外，在电连接器焊接过程中所产生的缺陷（如空洞和气泡）对焊接强度也会有较大的影响。而且焊点也会因本身存在的电阻发热，出现温度循环，进而发生蠕变与疲劳。由于接点处的断续电流而产生的温度变化引起焊点的疲劳，会导致焊点的破裂和失效。要高度重视该问题，在电磁阀类接点焊接部位要求尽可能减小焊接点的电阻。该类电连接器產品上采用的导线为AF46绝缘皮多股镀银导线，此导线性能优越，并具一定刚性。在脱头镀锡过程中，AF46导线的可焊性非常好，在毛细作用下焊料沿着导线浸到绝缘部分里的一定高度。装接后，从焊杯到导线绝缘体间就形成了一个硬脆段，如果它受到一定程度的外力就会断裂。所以装接后必须及时套上防护套进行保护。在当今电装中所用防护套有聚氯乙烯电气套管、热缩套管、聚四氟乙烯电气套管等。航天产品的特殊环境要求选用聚四氟乙烯电气套管，它不但各种性能优越，选用尺寸合适，还能充分起到防止硬脆疲劳断裂问题，并且方便防护灌封。防护套太长会破坏支撑力，而太短又不足以消耗疲劳硬脆段的外力。从长期使用经验来看，防护套超过硬脆段1～2mm就能达到很好效果。

4结束语

电连接器在设计应用的过程中就需要做好有关电焊工艺，这些内容都会直接影响到后续的应用效果，文章分析了工艺中具体的一些内容，做好这些工程还需有关工作人员共同努力。

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（作者单位：沈阳兴华航空电器有限责任公司）