焊接的基础知识.doc

焊接的基础知识 焊接是通过加热、加压，或两者并用，使两工件产生原子问结合的加工工艺和联接方式。焊接应用广泛，既可用于金属，也可用于非金属，它是把各种各样的金属零件按设计要求组装起来的重要连接方法之一。焊接具有节省金属、减轻结构重量、生产效率高、接头机械性能和紧密性好等特点，因而得到了十分广泛的应用。312 焊接方法的分类 在生产中，使用较多的焊接方法主要有熔焊、电阻焊和钎焊3类。 L熔煤 熔焊，又叫熔化焊，是一种最常见的焊接方法。它是利用高温热源将需要连接处的金属局部加热到熔化状态，使它们的原子充分扩散，冷却凝固后连接成一个整体的方法。 熔焊可以分为：电弧焊、电渣焊、气焊、电子束焊、激光焊等。最常见的电弧焊又可以进一步分为；手工电弧焊(焊条电弧焊)、气体保护焊、埋弧焊、等离子焊等。 2电阻焊 电阻焊是将焊件压紧于两电极之间并通以电流，利用电流流经焊件接触面及其邻近区域所产生的电阻热将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合的一种工艺方法。 电阻焊的种类很多，常用的有点焊、经焊和对焊3种。 点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。ATMEL代理商点焊主要用于薄板焊接。 缝焊是将焊件装配成搭接或对接接头，并置于两按轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法。缝焊主要用于焊接焊缝较为规则，要求密封的结构，板厚一般在3mm以下。 对焊是使焊件沿整个接触面焊合的电阻焊方法。 3钎焊 如果在焊接的过程中需要熔人第3种物质lAg称之为“钎焊”，所加熔上去的第3种物质称为“焊料”。用比母材熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙，并使其与母材相互扩散的焊接方法。钎焊变形小，接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印制电路板等。钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，保证接口装配间隙。间隙一般要求在oollNo1mm。 根据焊接温度的不同，钎焊可以分为两大类。通常以450为界，焊接加热温度低于450称为软钎焊，高于450称为硬钎焊， 钎焊常用的工艺方法较多，主要是按使用的设备和工作原理区分的。如按热源区分则有红外、电子束、激光、等离子、辉光放电钎焊竿；按工作过程分有接触反应钎焊和扩散钎焊等。接触反应钎焊是利用钎料与母材反应生成液填充接头间隙。扩散钎焊是增加保温扩散时间，使焊缝与母材充分均匀化，从而获得与母材性能相同的接头。 电子产品安装工艺巾的所谓“焊接”就是软钎焊的一种，主要用锡、铅等低熔点合金做焊料，因此俗称“锡焊”。本章所讲的焊接工艺特指电子产品生产工艺中的锡焊。313 锡焊的实用性特点与焊接条件 目前电子元器件的焊接主要采用锡焊技术。锡焊技术采用以锡为主的组合金材料作焊料，在一定温度下焊锡熔化，金属焊件与锡原子之间相互吸引、扩散、结合，形成浸润的结合层。钽电容外表看来印制板铜箔及元器件引线都是很光滑的，实际上它们的表面都有很多微小的凹凸间隙，熔流态的锡焊料借助于毛纫管吸力沿焊件表面扩散，形成焊料与焊件的浸润，把元器件与印制板牢固地粘合在一起，且具有良好的导电性能。 锡焊焊接的条件是：焊件表面应是清洁的，油垢、锈琉都会影响焊接；能被锡焊料润湿的金属才具有可焊性，对黄铜等表面易于生成氧化膜的材料，可以借助于助焊剂，先对焊件表面进行镀锡浸润后，再行焊接；要有适当的加热温度，使焊锡料具有一定9b流动性，才可以达到焊牢的目的，但温度也不可过高，过高时容易形成氧化膜而影响焊接质量。314 锡焊形成的2艺过程 从微观角度来分析锡焊过程的物理、化学变化，锡焊是通过“润湿”、“扩散”、“冶金结合”3个过程来完成的。任何焊接从物理学的角度看，都是“扩散”的过程，是在高温下两个物体表面分子互相渗透的过程，充分理解这一点是迅速准握焊接技术的关锭。锡焊焊接的过程是；焊料先对金属表面产生润湿，伴随着润湿现象发生，焊料逐渐向金属扩散，在焊料与金属的接触界面上生成合金层，使两者牢固结合起来。 润湿过程是指已经熔化了的焊料借助毛细管力，沿着母材金属表面细微的凹凸及结晶的间隙向四周湿流，从而在被焊母材表面形成一个附着层，使焊料与母材金屈的原子相互接近，达到原子引力起作用的距离。我们称这个过程为熔融焊料对母材表面的润湿。润湿过程是形成良好焊点的先决条件。 伴随着润湿的进行，焊料与母材金属原子间的互相扩散现象开始发生，通常金属原子在品格点阵中处于热振动状态，一旦温度升高，原子的话动将加剧，原子移动的速皮和数量决定加热的温度和时间。 由于焊料与母材互相扩散，在两种金属之间形成一个中间层，即金属间化合物，从而使母材与焊料之间达到牢固的冶金结合状态。 锡焊，就是让熔化的焊锡分别渗透到两个被焊物体的金属表面分子中，然后让其冷却凝固而使之结合。ATMEL代理被焊物体的金属可以是元器件引出脚、电路板焊盘或者是导线。 以元器件引出脚和电路板焊盘的焊接为例，如图31历示，这里的两金属(引脚和焊盘)之间有两个界面：其一，是元器件引出脚与焊锡之间的界面；其二，是焊锡与焊盘之间的界面。当一个合格的焊接过程完成后，在以上面个界面上都必定会形成良好的扩散层，如医32所示。在界面上，高温促使焊锡分子向元器件引出脚的金属中扩散，同时，引出脚的金属分子也向焊锡中扩散。两种金属的分子浓度都是向对方逐渐过渡的，这样原来界面的明显界线就逐渐模糊，于是，元器件引出脚和焊盘就通过焊锡紧紧地结合在一起了。 从以上分析可以知道：焊接过程的本质是扩散，焊接不是“粘”，也不是“涂”而是“熔人”、“浸润”和“扩散”，它们最后是形成了“合金层”。315 焊点形成的必要条件 要使焊接成功，必须形成扩散层，或称合金层，而要形成合金层，必须满足以下几个条件： (1)两金属表面能充分接触，AT89C2051中间没有杂质隔离(如氧化膜、油污等)； (2)温度足够高： (3)时间足够长； (4)冷却时，两个被焊物的位置必须相对固定。 在凝固时不允许有位移发生，以便熔融的金属在凝固时有机会重新生成其特定的晶相结构，使焊接部位保持应有的机械强度。 根据以上(2)和(3)的条件，应该是温度越高、时间越长，焊接效果越好。然而，受元器件耐温性能和焊剂、焊料等重新氧化的限制，在实际的焊接工艺中，温度和时间都不能过度。但这是迫不得已的，如果仅从形成良好的扩散层来看，温度和时间往往嫌不足，实际上有很多虚焊就是焊接温度和时间不够造成的。图33为虚焊点示意图。 根据以上条件，良好焊点的标准如下。 (1)焊点表面：光滑，色泽柔和，没有砂眼、气孔、毛刺等缺陷。 (2)焊料轮廓19制电路板焊盘与引脚间应呈弯月面，润湿角15。945。 (3)焊点间：无桥接、拉丝等短路现象。 (