焊接质量检测技术

電子輔助材料及焊接質量檢測分析技術主要課程內容第一部分：電子輔料檢測分析技術電子輔助材料的作用及組成電子輔助材料的主要性能指標第二部分：焊接質量檢測技術DIP型＆SMT型焊接質量檢測標准及常見不良狀況的判別第一部分電子輔料檢測分析技術第一章概述

1.1電子輔料的定義、范圍

電子工業所使用的材料種類非常多，但主要包括兩大類：一、電子設備、儀器儀表以及元器件等所用的主要組成材料，比如：半導體材料、陶瓷材料、傳感器材料等等，這類材料通常叫電子專用材料，通稱電子材料。二、另一大類材料則主要是電子裝配工藝所用的輔助材料，這類材料一般用量差別很大，比如用量特別大的焊料、助焊劑、清洗劑等，也有用量較少的、油墨等。

隨著電子信息產業的蓬勃發展，服務於電子組裝與加工的電子輔助材料的需求也急劇增長，其中最主要且用量很大的就是助焊劑、焊錫絲、焊錫條以及焊錫膏，這些材料的質量好壞與否對電子產品的質量與可靠性有著及其重要的影響，

1.2電子輔料與電子產品的質量與可靠性這裡我們要討論或學習的主要是第二類，即所謂的電子輔助材料，並且主要包括用量大、且對電子產品的質量與可靠性影響大的主要的幾種產品：電子焊料、助焊劑、SMT專用錫膏等。

因此，對於電子輔料的性能參數的了解以及掌握它們的分析檢測技術就非常關鍵，本課程主要介紹電子焊料及助焊劑。 在電子輔料的產品檢測與電子產品的失效分析中發現，許多電子產品的早期組裝失效中，極大部分都是由於這些電子輔料的使用不當或輔料本身的質量指標不符合要求造成的。當然還有一部分是產品設計缺陷、制造流程控制等原因的不足引起的。第二章助焊劑助焊劑是一種促進焊接的化學物質，其作用主要是去除待焊接面的氧化物，改善焊料對被焊接面的潤濕，從而形成良好的焊接連接。2.1焊劑的成份組成助焊劑種類繁多，但其成份一般可包括：成膜保護劑、活化劑、擴散劑和溶劑，有的還可以添加緩蝕劑或消光劑，基本的組成情況可參見表1。焊劑去除氧化物的能力主要依靠酸對氧化物的溶解作用，這種作用由活化劑來完成。活化劑通常選用分子量大，並具有一定熱穩定性的有機酸。活性劑含量增加，可以提高助焊性能，但腐蝕性也會增強。因此，活化劑含量一般控制在1%~5%，最多不能超過10%。（2）活化劑保護劑覆蓋在焊接部位，在焊接過程中起到防止氧化作用的物質，焊接完成後，能形成一層保護膜。常用松香作保護劑。也可添加少量的高分子成膜物質，如酚醛樹脂、改性丙烯酸樹脂等，但會造成清洗困難。（1）保護劑溶劑是活活性物質質的載體體，其作作用是將將松香、、活化劑劑、擴散散劑等物物質溶解解，配置置成液態態焊劑。。通常采采用乙醇醇、異丙丙醇等。。（4）溶溶劑擴散劑可可以改善善焊劑的的流動性性和潤濕濕性。其其作用是是降低焊焊劑的表表面張力力，並引引導焊料料向四周周擴散，，從而形形成光滑滑的焊點點。常用用甘油（（丙三醇醇）作為為擴散劑劑，含量量控制在在1%以以下。（3）擴擴散劑2.3助助焊劑的的主要性性能指標標電子焊接接使用的的助焊劑劑的主要要性能指指標有：：外觀、、物理穩穩定性、、密度、、粘度、、固體含含量（不不揮發物物含量））、可焊焊性（以以擴展率率或潤濕濕力表示示）、鹵鹵素含量量、水萃萃取液電電阻率、、銅鏡腐腐蝕性、、銅板腐腐蝕性、、表面絕絕緣電阻阻、酸值值等。下下面簡要要地對這這些技術術指標進進行解析析，以方方便根據據這些指指標分析析產品性性能的優優劣。（1）外觀：助焊劑劑外觀首首先必須須均勻，，液體焊焊劑還還需需透明，，任何異異物或分分層的存存在均會會造成焊焊接缺陷陷；（2）物理穩定定性：通常要要求在一一定的溫溫度環境境（一般般5~45°C）下，，產品能能穩定存存在，否否則在炎炎熱的夏夏天或嚴嚴寒的天天氣就不不能正常常使用；；（3）密度與粘粘度：這是工工藝選擇擇與控制制參數，，必須有有參考的的數據，，太高的的粘度將將使該產產品使用用帶來困困難；（4）固體含量量（不揮發發物含量量）：表表示的是是焊劑中中的非溶溶劑部分分，實際際上它與與不揮發發物含量量意義不不同，數數值也有有差異，，後者是是從測試試的角度度講的，，它與焊焊接後殘殘留量有有一定的的對應關關係，但但並非唯唯一。（5）可焊性：指標也也非常關關鍵，它它表示的的是助焊焊效果，，如果以以擴展率率來表示示，孤立立的講它它是越大大越好，，但腐蝕蝕性也會會越來越越大，因因此為了了保證焊焊後良好好的可靠靠性，擴擴展率一一般在80~92%間間。（6）鹵素含量量：將含鹵鹵素（F、Cl、Br、I））的活性性劑加入入助焊劑劑可以顯顯著的提提高其可可焊性，，改善焊焊接效果果，但如如果含量量過多則則會帶來來一系列列的腐蝕蝕問題，，例如焊焊接後鹵鹵素殘留留多時會會造成焊焊點發黑黑、並循循環腐蝕蝕焊點中中的鉛產產生白色色粉末，，因此其其含量也也是一個個非常主主要的技技術指標標。（8）腐蝕性：助焊劑劑由於其其可焊性性的要求求，必然然會給PCB或或焊點帶帶來一定定的腐蝕蝕性。主主要測試試方法有有兩種：：A.銅鏡鏡腐蝕B.銅銅板腐蝕蝕（9）表面絕緣緣電阻：一個最最重要的的指標就就是表面面絕緣電電阻（SIR）），焊前前焊後的的SIR均有嚴嚴格的要要求，因因為對用用其組裝裝的電子子產品的的電性能能影響極極大，嚴嚴重的可可造成信信號紊亂亂，不能能正常工工作（7）水萃取液液電阻率率：該指標標反映的的是焊劑劑中的導導電離子子的含量量水平，，阻值越越小離子子含量越越多，焊焊後對電電性能的的影響越越大，影影響電阻阻抗由於標准准以及測測試方法法不同，，現則以以J-STD-004以及JISZ3283-86為例例，將其其詳細的的技術要要求分別別列於表2~3。選擇題：：1.保護護齊在焊焊接過程程中起到到防止氧氧化作用用的物質質，焊接接完成后后，能形形成一層層保護膜膜，常用用（））作保護護齊。A.松香香B.樹樹脂C.甘油D.乳劑劑2.LOTES現使用用助焊齊齊為LC-100＃新新型低固固量免洗洗助焊齊齊，接合合（SMT）478產產品結構構，你認認為助焊焊齊中應應減少下下列那些些物質含含量:A.松香香B.樹樹脂C.溴離子子D.乳乳劑.第三章焊焊料在焊接時時凡是用用業使二二種或二二種以上上金屬連連接成為為一個整整體的金金屬或合合金被稱稱為焊料料。在電電子設備備裝聯中中常用的的焊接材材料是錫錫-鉛系系焊料，，主要形形式為波波峰焊使使用最多多的焊錫錫條。3.1錫錫-鉛系系焊料的的特性(1)錫鉛比：在合金學的的錫-鉛系焊焊料狀態圖（（如圖4）中中我們可以看看出當錫含量量為61.9%、鉛含量量為38.1%時為錫鉛鉛合金的共晶晶點（A點）），達到這樣樣錫鉛比的共共晶合金具有有最優異的特特性，它熔點點低、熔融和和凝固過程簡簡單，流動性性好，因此非非常適合用作作焊料，通常常稱為共晶焊焊料。因為在實際焊焊接中，焊料料向母材的擴擴散屬選擇性性擴散，只有有焊料成分中中的錫向母材材擴散，而鉛鉛是不擴散的的，所以錫的的消耗量大於於鉛的消耗量量，因此，選選擇含錫量稍稍高於共晶點點的Sn63Pb37焊焊料更有利於於維持錫槽內內焊料的錫鉛鉛比接近共晶晶點.由於錫鉛比處處在共晶點附附近的焊料的的焊接性能是是最優良的，，所以在實際際使用中，一一般采用錫含含量為60%~63%，，鉛含量為40%~37%共晶焊料料，即牌號為為SN60PB40(錫錫含量59%~61%)，SN63PB37(錫含量63%)的錫鉛鉛合金。對於較高檔的的電子產品最最好選用含錫錫量為63%的焊料。(3)機械性能：電子產品在在運輸和使用用過程中不可可避免地要受受到震動沖擊擊應力的作用用，因此要求求焊接點必須須具有一定的的機械強度。。處在共晶點點附近的錫-鉛焊料的抗抗拉強度和剪剪切強度為最最高，分別為為5.36kg/mm²和3.47kg/mm²左右，而且焊焊接後會變得得更大(2)熔點：在合金學的的錫-鉛系焊焊料狀態圖中中可看出，共共晶焊料的熔熔點最低點為為183°C，隨著錫-鉛比例的變變化，熔點逐逐漸升高。焊焊料熔點降低低可減小對元元器件的熱沖沖擊並節約能能源。(4)表面張力和粘粘度：從焊接潤濕濕的角度出發發，我們希望望焊料的表面面張力和粘度度都較小，有有利於焊料的的浸流和滲透透。但實際情情況是錫的含含量越高，表表面張力越大大，粘度越小小；反之，鉛鉛的含量越高高，粘度越大大，表面張力力卻越小。共共晶焊料能較較好地兼顧這這2個特性，，從而匹敵敵得良好的潤潤濕效果。3.2焊料的的雜質含量在焊接過程中中，雜質對焊焊料的潤濕性性、焊點機械械強度和耐腐腐蝕性都有很很大的影響，，各種雜質對錫錫-鉛焊料的的影響情況見見下表：第四章焊錫錫絲焊錫絲是一種種線狀焊料，，一般線內都都帶有樹脂芯芯助焊劑，實實際上是助焊焊劑與焊料復復合的一種特特殊的焊料，，也有不帶助助焊劑的。主主要用在各種種手工焊接或或自動焊接後後的補焊上。。第五章焊錫錫膏焊錫膏是SMT工藝專用用材料，主要要由焊料合金金粉末與膏狀狀助焊齊組成成，在SMT工藝中，焊錫膏具有三三大功能：提供形成焊接接點的焊料；；提供促進潤濕濕和清潔表面面的助焊劑；；在焊料熱熔前前使元器件固固定。焊錫膏性能指指標與技術要要求（標准））金屬（粉末））百分含量合金粉末粒度度形狀、大小小及分布粘度錫珠試驗濕性試驗工作壽命與粘粘著力抗坍塌性能貯存壽命選擇題:1.錫鉛焊料料的品質特性性，主要從下下列那几點考考驗：A.錫鉛比B.熔熔點C.機械性能能D.表面張力和和粘度2.在SMT工藝中，焊焊錫膏具有的的三大功能是是?A.提供形成成焊接點的焊焊料.B.提高焊接接點機械強度度.C.提供促進進潤濕和清潔潔表面的助焊焊齊.D.在焊料熱熱熔前將元器器件固定.第二部分焊接質量檢測測檢測技術2.2焊接質質量標准和常常見故障的判判別1.焊接質量量通用標准（（對通孔插裝裝與表面安裝裝均適用）良好焊點的形形貌如圖8a、b、c、、d所示。焊點表面：光光滑，色澤柔柔和，沒有砂砂眼、氣孔、、毛刺等缺陷陷。焊料輪廓：印印制電路板焊焊盤與引腳間間應呈彎月面面，雙面板兩兩側均應形成成彎月面的焊焊角；連結線線焊點應能看看到人部導線線的輪廓，俗俗稱“皮包骨骨頭”。焊料料與工件的結結合界面邊緣緣應完全潤濕濕，潤濕角為為15°＜＜45°。焊點間：無橋