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电子装联中焊点润湿角对于焊接质量的影响分析

来源:电子元器件与信息技术 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-03-25 06:39

【作者】:网站采编

【关键词】:

【摘要】电子装联中,焊点质量是整个产品焊接质量的最重要的因素,而焊点润湿角、焊接温度、焊接时间又是影响焊点质量的三个关键因素,其中焊点的润湿状况、润湿角的大小是焊点质量检

电子装联中,焊点质量是整个产品焊接质量的最重要的因素,而焊点润湿角、焊接温度、焊接时间又是影响焊点质量的三个关键因素,其中焊点的润湿状况、润湿角的大小是焊点质量检验的一个重要判据,一个润湿良好且润湿角合理的焊点是保证焊点质量的前提,也是产品焊接质量可靠性的基础。

电子元器件是组成印制板产品组件的基本单元,元器件的焊接是将元器件可靠的固定在印制板上实现组件功能的基本方法,焊点是将元器件焊接过程中的一个最小操作点,焊点的焊接质量是关乎产品的设计功能能否实现及质量稳定性,因此保证焊点的质量可靠性,是保证产品质量的基本前提。

在元器件焊接过程中,不论是机焊还是手工焊接,焊接温度、焊接时间和焊点润湿角是保证焊点焊接质量的三个关键因素,三者虽独立,但又相互影响,焊接温度、焊接时间直接影响焊点润湿情况以及润湿角的形成,焊接润湿角又是焊点质量的检验判据,是焊接质量可靠性的基础。

1 电子装联的润湿概念

电子装联中的润湿,SJA《军用电子设备电气装配技术要求》中的定义是液态焊料和被焊基体金属之间产生相互作用的现象,即熔融焊料在基体金属表面扩散形成完整均匀的覆盖层的现象。

焊料润湿形成焊点的过程是: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、发生扩散、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,形成焊点。

表1 润湿角要求润湿角 润湿条件判别0°<θ≤30° 良好30°<θ≤40° 好(合格)40°<θ≤55° 可接收55°<θ≤70° 不良θ>70° 差(不能接收)

2 电子装联的润湿角

2.1 润湿角的概念

SJA《军用电子设备电气装配技术要求》中对润湿角的定义:金属表面和熔融焊料表面在其交点处切线和金属表面间的夹角。润湿角反映的是焊料与焊接面熔合处所呈现的润湿和附着性。其中润湿角和润湿条件的判别如表1所示。

2.2 润湿角与焊料附着力的关系

据研究表明,润湿角与焊料附着力的关系为,其中W为焊料的附着力,AL为融化焊料的表面张力,为焊料的润湿角。如图1。

图1 焊料附着力与润湿角之间的关系

由上述公式得知,润湿角越小,则其附着力越大,也即润湿效果越好,焊点焊接的越牢靠。

2.3 通孔插装元器件焊接润湿角判据

(1)润湿角15°<θ≤30°

图2为润湿角约为15°<θ≤30°的焊接润湿角实例,此时润湿角很好,但是焊料偏少,焊接强度不高。

图2 润湿角约为15°<θ≤30°的实例

图3 润湿角约为30°<θ≤40°的实例

图4 润湿角约为40°<θ≤55°的实例

图5 润湿角约为40°<θ≤55°的实例

(2)润湿角30°<θ≤40°

图3为润湿角约为30°<θ≤40°的焊接润湿角实例,此时焊点被润湿的焊料覆盖,焊点均匀、光洁,无气孔、拉尖,且器件引脚轮廓可辨认,无空洞或表面瑕疵,引脚和焊盘润湿良好,器件引脚周围100%焊料填充,另外其焊点的机械强度也最好。

(3)润湿角40°<θ≤55°

图4为润湿角约为40°<θ≤55°的焊接润湿角实例,此时焊接润湿良好,也是润湿良好和焊点良好的判据。

(4)润湿角θ>55°

图5为润湿角约为55°<θ≤90°及θ>90°的焊接润湿角实例,此时液态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力,不仅焊接强度降低,还存在虚焊隐患,尤其是当θ>90°时,液态钎料根本没有润湿过基体金属表面,而只是在基体表面凝固。

图6 表贴元器件不同润湿角示意图

2.4 表贴元器件焊接润湿角判据

表贴元器件的焊接润湿角与通孔插装元器件焊接润湿角的判据类似,图6 为表贴元器件不同润湿角示意图。

3 电子装联的焊接可靠性对焊点的质量要求

3.1 最佳润湿角问题

良好的焊点,既要保证焊点润湿良好,又要求焊点达到一定的强度,那么就需要选择合适的焊接润湿角;通过查阅相关标准要求并理论分析及实际验证,最佳润湿角为30°<θ≤55°,此范围内,液态钎料和焊盘及元器件引脚基体材料之间有较好的亲合力,焊点润湿良好,且焊接强度优良。如图7。

文章来源:《电子元器件与信息技术》 网址: http://www.dzyqjyxxjs.cn/qikandaodu/2021/0325/913.html

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