PCB貼片焊接的原理

PCB貼片焊接的原理

電子線路的焊接看似簡單，似乎只不過是熔融的焊料與被焊金屬（母材）的結(jié)合過程，但究其微觀機理則是非常復(fù)雜的，它涉及物理、化學(xué)、材料學(xué)、電學(xué)等相關(guān)知識。熟悉有關(guān)焊接的基礎(chǔ)理論，才能對焊接中出現(xiàn)的各種問題心中有數(shù)，應(yīng)付自如，從而提高焊點的焊接質(zhì)量。

所謂焊接是將焊料、被焊金屬同時加熱到最佳溫度，依靠熔融焊料添滿被金屬間隙并與之形成金屬合金結(jié)合的一種過程。從微觀的角度分析，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（橫向流動）

又稱浸潤，是指熔融焊料在金屬表面形成均勻、平滑、連續(xù)并附著牢固的焊料層。

潤濕的好壞用潤濕角表示

浸潤程度主要決定于焊件表面的清潔程度及焊料的表面張力。

金屬表面看起來是比較光滑的，但在顯微鏡下面看，有無數(shù)的凸凹不平、晶界和傷痕，的焊料就是沿著這些表面上的凸凹和傷痕靠毛細(xì)作用潤濕擴散開去的，因此焊接時應(yīng)使焊錫流淌。

流淌的過程一般是松香在前面清除氧化膜，焊錫緊跟其后，所以說潤濕基本上是熔化的焊料沿著物體表面橫向流動。

2、擴散（縱向流動）

伴隨著熔融焊料在被焊面上擴散的潤濕現(xiàn)象還出現(xiàn)焊料向固體金屬內(nèi)部擴散的現(xiàn)象。例如，用錫鉛焊料焊接銅件，焊接過程中既有表面擴散，又有晶界擴散和晶內(nèi)擴散。錫鉛焊料中的鉛只參與表面擴散，而錫和锏原子相互擴散，這是不同金屬性質(zhì)決定的選擇擴散。正是由于這種擴散作用，在兩者界面形成新的合金，從而使焊料和焊件牢固地結(jié)合。

3、冶金結(jié)合

擴散的結(jié)果使錫原子和被焊金屬銅的交接處形成合金層，從而形成牢固的焊接點。以錫鉛焊料焊接銅件為例。在低溫（250～300℃）條件下，銅和焊錫的界面就會生成Cu3Sn和Cu6Sn5。若溫度超過300℃，除生成這些合金外，還要生成Cu31Sn8等金屬間化合物。焊點界面的厚度因溫度和焊接時間不同而異，一般在3~10um之間。圖所示的是錫鉛焊料焊接紫銅時的部分?jǐn)嗝娼饘俳M織的放大說明。