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1.1 电子装联焊接概论

1.1.1 电子装联焊接的定义和分类

1.钎焊的定义

将比母材金属熔点低的金属材料(钎料)熔化,使其将母材结合在一起的操作就称为钎焊。

2.钎焊的分类

钎焊按使用钎料的温度的不同可区别为下述两类。

(1)软钎焊

使用软钎料(熔点<450℃)将不熔化的母材金属连接到一起的工艺方法称为软钎焊;在应用中人们习惯将使用锡基软焊料的钎焊叫作软钎焊,本书统一采用“软钎焊”或简称“焊接”,并把“软钎料”简称为“钎料”或“焊料”的叫法。

(2)硬钎焊

用硬焊料(熔点≥450℃)把不熔化的母材金属连接到一起的工艺方法。

上述分类法主要是为了方便的目的,450℃的温度并没有什么特定的物理含义。美国军用标准(MIL SPEC),以所用金属焊料熔点800°F(429℃)为界限来区别硬钎焊和软钎焊的。

1.1.2 在电子装联中为什么要采用软钎焊工艺及其特点

1.在电子装联中釆用软钎焊的突出优点

美国学者霍华德·曼科如是说:有三个令人信服的理由说明,为什么在可以预见的未来软钎焊不会被取代。

(1)应力连接

在室温下,纯焊料是可塑的自退火合金,它能够在产生加工硬化现象的条件下或在因应力循环作用而疲劳损坏的条件下吸收应力。这个独特的性能,使其能在不对设计提出一些机械装配件的典型技术要求的条件下,连接具有不同热膨胀系数、刚性和强度的材料。例如,印制电路板的设计就违背了有关应力集中、材料强度、负荷分布和耐振动性能等方面的所有结构设计原则。如果没有软钎焊连接方法及其应力连接能力,就不可能有今天众所周知的印制电路板,若采用其他应力屈服型焊接方法,例如:硬钎焊或其他焊接方法,都可能引起层压板损坏、线路条脱落和板上元器件的玻璃-金属间密封的破坏。

(2)可靠性

因为软钎焊可以在较低的温度下进行焊接,所以塑料和被焊组件通常不会因为受热而变形和发生性能劣化现象。

(3)经济性

因软钎焊所采用的设备简单,材料便宜且软钎焊过程可控,所以软钎焊方法特别经济。

在不久的未来,只要我们还利用导线、半导体器件和绝缘材料,基于电脉冲和磁脉冲的原理制造电路,软钎焊就是必不可少的技术手段。

2.软钎焊工艺的特点

软钎焊接工艺具有其他连接方法所不具备的如下的特点:

① 可以同时焊接多个焊点(即可以实施群焊);

② 可以在较低的温度下进行焊接,对PCB及电子元器件的热损伤小;

③ 接合部导电性好;

④ 可实现高可靠性的接合;

⑤ 接合部重工、修补容易;

⑥ 可同时适用于烙铁焊、浸焊、波峰焊,以及再流焊等多种焊法;

⑦ 所用焊接材料及设备价格较廉,因而经济。

焊接接合部的接合模式和融接、扩散接合的模式相比较,如图1.1所示。在焊接接合部存在着作为母材的固相和作为焊料液相的凝固组织,在其界面上一般都形成了合金(固溶体或者金属间化合物)。

图1.1 接合部的接合模式(概念图)

1.1.3 软钎焊技术在电子装联工艺中的重要地位

在整个电子产品的装联过程中,“软焊接”的权重可达60%以上,它对电子产品的整体质量和可靠性有着特殊的意义。美国是世界上第二个发射人造卫星的国家,就是在这种涉及国家威望的大事面前,也曾因小小的软钎焊点焊接问题而受到挫折。据说,卫星的发射成功,最终还是多亏了德国的“焊接之神”阿尔宾·威德曼先生的帮助。由此可见,完美无缺地进行多接点焊接的难度之大。 fYk/dgT0889Fi5FKyrhUfn5RFxAguNQO3HlEA9i49mu7lMSQmQQRPrg+LSLJTDdn

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