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PCB科技 - 關於PCB貼片焊的元件和焊點

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關於PCB貼片焊的元件和焊點

2021-11-06
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Author:Downs

PCB焊接 是電子產品裝配過程中的一個重要過程. 焊接質量直接影響電子電路和電子器件的效能.

優良的焊接質量可以為電路提供良好的穩定性和可靠性。 不良的焊接方法會導致組件損壞,給測試帶來很大困難,有時會留下影響電子設備可靠性的隱患。

1.PCB貼片焊的分類和特點

焊接一般分為3類:熔焊、接觸焊和釺焊。

熔焊:指在焊接過程中將焊件接頭加熱到熔融狀態,並在不施加壓力的情况下完成焊接的方法。 如電弧焊、氣焊等。

接觸焊接:在焊接過程中,必須對焊件施加壓力(加熱或未加熱)以完成焊接。 如超聲波焊接、脈衝焊接、摩擦焊接等。

釺焊:電子產品安裝過程中所謂的“釺焊”是一種軟釺焊,主要使用錫、鉛等低熔點合金材料作為焊料,故俗稱“釺焊”。

第二, 原則 PCB貼片 焊接

電子電路的焊接似乎很簡單。 它似乎只是將熔化的焊料和待焊接的金屬(母材)結合在一起的過程,但其微觀機理非常複雜,涉及物理、化學、材料科學、電學等知識。 熟悉焊接的基本理論,可以瞭解焊接中的各種問題並自由處理,從而提高焊點的焊接質量。

電路板

所謂焊接是將焊料和待焊接金屬同時加熱到最佳溫度,熔融焊料填充金屬之間的間隙並與之形成金屬合金組合的過程。 從微觀角度來看,焊接包括兩個過程:一個是潤濕過程,另一個是擴散過程。

1、潤濕(側向流)

也稱為潤濕,這意味著熔融焊料在金屬表面形成均勻、光滑、連續且牢固粘附的焊料層。

潤濕程度主要由焊件表面的清潔度和焊料的表面張力决定。

金屬表面看起來相對光滑,但在顯微鏡下,有無數的不均勻、晶界和疤痕。 焊料通過毛細管作用沿著這些表面上的凸點和疤痕潤濕和擴散,囙此焊接它應該使焊料流動。

流動過程通常是松香去除前面的氧化膜,焊料跟隨它,囙此潤濕基本上是熔融焊料沿物體表面橫向流動。

2、擴散(垂直流)

隨著熔融焊料在待焊接表面上擴散的潤濕現象,焊料擴散到固體金屬中。 例如,當使用錫鉛焊料焊接銅零件時,在焊接過程中存在表面擴散、晶界擴散和粒內擴散。 錫鉛焊料中的鉛只參與表面擴散,而錫和mace原子相互擴散,這是由不同金屬的性質决定的選擇性擴散。 正是由於這種擴散,在兩者之間的介面上形成了一種新的合金,從而使焊料和焊接件牢固結合。

3、冶金結合

由於擴散,在錫原子和待焊接銅金屬的接合處形成合金層,從而形成牢固的焊點。 以錫鉛焊料釺焊銅件為例。 在低溫(250 300攝氏度)條件下,銅和焊料的介面將形成Cu3Sn和Cu6Sn5。 如果溫度超過300攝氏度,除這些合金外,還會形成Cu31Sn8等金屬間化合物。 焊點介面的厚度隨溫度和焊接時間而變化,一般在3~10um之間。

PCB補片焊接的要素

1、焊接母材的可焊性

所謂可焊性是指液體焊料和基底金屬應能够相互溶解,即兩種原子之間必須有良好的親和力。 兩種不同金屬的相互熔化程度取決於原子半徑、它們在週期表中的位置和晶體類型。 錫鉛焊料,除了含有大量鉻和鋁合金的金屬材料不易相互溶解外,它們大多與其他金屬材料互溶。 為了提高可焊性,通常採用表面鍍錫和鍍銀等措施。

2、焊接件的清潔度

焊料和母材的表面必須“乾淨”,其中“乾淨”意味著焊料和母材之間沒有氧化層,更不用說污染了。 當焊料和待焊接金屬之間存在氧化物或污垢時,會阻礙熔融金屬原子的自由擴散,不會產生潤濕效果。 元件引脚或PCB焊盤的氧化是“虛擬焊接”的主要原因之一。

3、焊劑

助焊劑可以破壞氧化膜,淨化焊接表面,使焊點光滑明亮。 電子組裝中的助焊劑通常是松香。

4、焊接溫度和時間

最佳焊接溫度為250±5oC,最低焊接溫度為240oC。 溫度太低,不容易形成冷焊點。 高於260℃時,焊點質量會惡化。

焊接時間:2~3S完成潤濕擴散兩個過程,1S僅完成潤濕擴散兩個過程的35%。 通常,集成電路和3極管的焊接時間小於3S,其他元件的焊接時間為4~5S。

5、焊接方法

焊接方法和程式非常關鍵。

PCB貼片焊點的品質標準

1、良好的電力效能

高品質的焊點應使焊料和金屬工件表面形成固體合金層,以確保良好的導電性。 焊接時,禁止將焊料簡單地堆疊在金屬工件表面形成虛擬焊縫。

2、具有一定的機械強度

電子設備有時需要在振動環境中工作。 為了防止焊件鬆動或脫落,焊點必須具有一定的機械強度。 錫鉛焊料中錫和鉛的强度相對較低。 為了新增强度,可以根據需要新增焊接表面。 或者在焊接之前,將元件引線和導線嚙合、扭曲並鉤住觸點。

焊點上的焊料量應適當

焊點上焊料過少不僅會降低機械強度,還會導致焊點早期失效; 焊點上的焊料過多會新增成本,並容易導致焊點橋接(短路),還將隱藏焊接缺陷。 囙此,焊點上的焊料量應適當。 當焊接印刷電路板時,當焊料填充焊盤並以裙狀展開時最合適。

4、焊點表面應光亮均勻

良好焊點的表面應明亮且顏色均勻。 這主要是因為未在助焊劑中完全揮發的樹脂成分形成的薄膜覆蓋在焊點表面,這可以防止焊點表面氧化。

5、焊點不應有毛刺和空洞

焊點表面有毛刺和縫隙,不僅難看,而且會對電子產品造成危害,尤其是在高壓電路部分,會引起劇烈放電,損壞電子設備。

6.PCB焊點表面必須清潔

If the dirt on the surface of the 焊點 is not removed in time, 酸性物質會腐蝕部件導線, 連絡人和 印刷電路板, 吸濕會引起洩漏甚至短路燃燒, 造成嚴重隱患.