焊接的概念及焊接机理是什么？

Yuki 2024-04-29 06:15:29

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1　焊接的概念焊接加热的方式使两件金属物体结合起如果在焊接的过程中熔入第三种物质，则称之为“钎焊”，所熔入的第三种物质称为“焊料”。按焊料熔点的高低不同又将钎焊分为“硬钎焊”和“软钎焊”，通常以450℃为界，低于450℃的称为“软钎焊”。电子产品安装的所谓“焊接”就是软钎焊的一种，主要是用锡、铅等低熔点合金作焊料，因此俗称“锡焊”。2　锡焊的机理从物理学的角度来看，任何焊接都是一个“扩散”的过程，是一个在高温下两个或两个以上物体表面分子相互渗透的过程。锡焊，就是让熔化的焊料渗透到两个被焊物体（比如元器件引脚与印刷电路板焊盘）的金属表面分子中，然后冷凝而使之结合。锡焊的机理可以由以下三个过程来表述。1）浸润加热后呈熔融状态的焊料（锡铅合金），沿着工件金属的凹凸表面，靠毛细管的作用扩展。如果焊料和工件金属表面足够清洁，焊料原子与工件金属原子就可以接近到能够相互结合的距离，即接近原子引力相互作用的距离，上述过程称为焊料的浸润。2）扩散由于金属原子在晶格点阵中呈热振动状态，所以在温度升高时，它会从一个晶格点阵自动地转移到其他晶格点阵，这种现象称为扩散。锡焊时，焊料和工件金属表面的温度较高，焊料与工件金属表面的原子相互扩散，在两者界面形成新的合金。3）界面层结晶与凝固焊件或焊点降温到室温，在焊接处形成由焊料层和工件金属表面层组成的结合结构，成为“界面层”或“合金层”。冷却时，界面层首先以适当的合金状态开始凝固，形成金属结晶，而后结晶向未凝固的焊料扩展，最终形成固体焊点。3　锡焊的条件1）被焊金属材料必须具有可焊性可焊性可浸润性，它是指被焊接的金属材料与焊锡在适当的温度和助焊剂作用下形成良好结合的性能。在金属材料中，金、银、铜的可焊性较好，其中铜应用最广，铁、镍次之，铝的可焊性最差。为了便于焊接，常在较难焊接的金属材料和合金表面镀上可焊性较好的金属材料，如锡铅合金、金、银等。2）被焊金属表面应洁净金属表面的氧化物和粉尘、油污等会妨碍焊料浸润被焊金属表面。在焊接前可用机械方法（用小刀或砂纸刮引线的表面）或化学方法（酒精等）清除这些杂质。3）正确选用助焊剂助焊剂的种类繁多，效果也不一样，使用时必须根据被焊件材料的性质、表面状况和焊接方法来选取。助焊剂的用量越大，助焊效果越好，可焊性越强，但助焊剂残渣也越多。助焊剂残渣不仅会腐蚀元器件，而且会使产品的绝缘性能变差，因此在锡焊完成后应进行清洗除渣。4）正确选用焊料锡焊工艺中使用的焊料是锡铅合金，电子产品的装配和维修中要用共晶合金。5）控制好焊接温度和时间热能是进行焊接必不可少的条件。热能的作用是熔化焊料，提高工件金属的温度，加速原子运动，使焊料浸润工件金属界面，扩散到金属界面晶格中去，形成合金层。温度过低，则达不到上述要求而难于焊接，造成虚焊。提高锡焊的温度虽然可以提高锡焊的速度，但温度过高会使焊料处于非共晶状态，加速助焊剂的分解，使焊料性能下降，还会导致印刷电路板上的焊盘脱落，甚至损坏电子元器件。合适的温度是保证焊点质量的重要因素。在手工焊接时，控制温度的关键是选用具有适当功率的电烙铁和掌握焊接时间。根据焊接面积的大小，经过反复多次实践才能把握好焊接工艺的这两个要素。焊接时间过短，会使温度太低，焊接时间过长，会使温度太高。一般情况下，焊接时间应不超过5s。4　锡焊的质量要求电子产品的组装其主要任务是在印刷电路板上对电子元器件进行锡焊。焊点的个数从几十个到成千上万个，如果有一个焊点达不到要求，就要影响整机的质量，因此在锡焊时，必须做到以下几点1）电气性能良好高质量的焊点应是焊料与工件金属界面形成牢固的合金层，才能保证导电性能。不能简单地将焊料堆附在工件金属表面而形成虚焊，这是焊接工艺中的大忌。2）焊点要有足够的机械强度焊点的作用是连接两个或两个以上的元器件，并使电气接触良好。电子设备有时要工作在振动的环境中，为使焊件不松动或脱落，焊点必须具有一定的机械强度。锡铅焊料中的锡和铅的强度都比较低，有时在焊接较大和较重的元器件时，为了增加强度，可根据需要增加焊接面积，或将元器件引线、导线元件先行网绕、绞合、钩接在接点上再行焊接。3）焊点上的焊料要适量焊点上焊料过少，不仅降低机械强度，而且由于表面氧化层逐渐加深，会导致焊点早期失效。焊点上焊料过多，既增加成本，又容易造成焊点桥连（短路），也会掩盖焊接缺陷，所以焊点上的焊料要适量。印刷电路板焊接时，焊料布满焊盘呈裙状展开时最合适，如图3-7所示。图3-7　典型焊点的外观1—焊锡丝；2—电烙铁；3—焊点剖面呈“双曲线”；4—平滑过渡；5—半弓形凹下；6—元器件引线；7—铜箔；8—基板4）焊点表面应光亮均匀良好的焊点表面应光亮且色泽均匀。这主要是助焊剂中未完全挥发的树脂成分形成的薄膜覆盖在焊点表面，能防止焊点表面氧化。5）焊点不应该有毛刺、空隙焊点表面存在毛刺、空隙不仅不美观，还会给电子产品带来危害，尤其在高压电路部分，将会产生尖端放电而损坏电子设备。6）焊点表面必须清洁焊点表面的污垢、尤其是助焊剂的有害残留物质，如果不及时清除，酸性物质会腐蚀元器件引线、接点及印刷电路，吸潮会造成漏电甚至短路燃烧等而带来严重隐患。 20210311

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