焊點檢驗有效性提升工藝研究

潘宏健

摘要：電子裝聯領域普遍采用純手工焊接，僅僅依靠人工目視檢測手段及個人經驗無法100%將電纜組裝件所有焊點缺陷問題及時攔截，焊點檢驗有效性是影響電纜組裝件及整機系統連接可靠性的關鍵因素。本文主要針對電纜組裝件焊點檢驗有效性提升工藝進行研究，重點闡述了電裝焊接原理、焊接工藝參數控制及焊點有效檢測手段等等。

關鍵詞：潤濕 溫度 時間 去金 檢測 虛焊

1 引言

焊接作為電裝互聯技術中一種應用非常成熟的端接工藝，焊點質量的好壞直接影響電纜組裝件及整機系統電氣連接的可靠性。我國電纜組裝件普遍采用純手工焊接，焊接質量受人員操作技能及質量意識影響程度較大，目前電纜組裝件產品制作涉及到的焊接工藝方法有幾十種，各種焊接工藝的方法及檢驗標準不完善且有很大的差異，現階段僅僅依靠簡單的人工目視外觀檢驗及個人經驗進行焊接作業，導致許多焊點缺陷問題直到性能測試環節及出廠裝機時才被發現，尤其是虛焊問題隱患極大。有很多產品焊點表面看起來是焊接良好，實際上沒有實現電氣的可靠連通或電氣連接器不穩定現象，若未及時發現后續危害性極大。因此，僅僅依靠目前的純人工目視手段及個人經驗無法100%將電纜組裝件所有焊點缺陷問題及時攔截，焊點檢驗有效性是影響電纜組裝件及整機系統連接可靠性的關鍵因素，亟需制定措施全面提升焊點檢驗有效性，杜絕焊點質量隱患。

2 電裝焊接原理

電纜組裝件的焊接工藝原理非常復雜，只有真正掌握基礎的電裝焊接工藝原理，才能對遇到的各類焊點問題進行深入分析改進，從而提高電纜組裝件的焊接過程控制及焊點檢驗有效性。電裝焊接連接技術主要為軟釬焊技術，使用熔點在450℃以下的軟釬料作為釬焊填充金屬材料。電裝釬焊技術是采用比被焊金屬材料熔點低的錫鉛合金作為焊料，焊接加熱溫度低于被焊金屬固相線而高于錫鉛軟釬料液相線的一種互聯端接工藝。在焊接加熱過程中，錫鉛焊料首先達到液相線熔化為液態，而被焊金屬材料始終保持為不熔化的固態，熔融的液態焊料充分潤濕被焊金屬材料表面，填充全部接頭間隙并相互擴散在接觸面上發生反應形成一定厚度的金屬合金層，自然冷卻凝固后即形成牢固的焊接接頭，從而達到可靠的電氣連接。總體來說，電纜組裝件的釬焊工藝過程主要分為填隙過程及結合過程，填隙過程主要是釬料填滿全部接頭間隙，為釬焊創造條件，而結合過程主要是釬料與母材之間相互作用，是獲得牢固釬焊接頭的關鍵。

3 焊接工藝參數控制

電纜組裝件焊點質量保障主要依靠焊接過程工藝參數控制，其中最重要的四個控制參數要點為焊接時間、焊接溫度、必要的清潔處理及搪錫去金處理。一般通孔插裝元器件的焊接時間為2s-3s，熱敏元器件的焊接時間為1s-2s。對于一般電子元器件焊接，烙鐵頭溫度宜為280℃，在任何情況下不應超過330℃，特殊場合如引線或端子較粗、散熱較快的情況，允許烙鐵頭溫度為360℃。待焊的元器件引線、導線端頭、印制電路板及接線端子的表面上應進行清潔處理，并保證其可焊性。一般不應在鍍金層上直接進行焊接，若表面鍍金層厚度小于2.5μm，可進行一次搪錫處理，否則應進行二次搪錫處理以達到除金的目的。

電纜組裝件產品因焊接時間不足形成的焊點外觀雖然良好，但內部焊料未與焊接部分形成可靠連接就已經冷卻凝固，焊料與焊接部分也只是形成了簡單依附，因此，在手工焊接過程中要嚴格控制焊接時間參數，為待焊件提供足夠的熔化和浸潤時間，避免虛焊質量問題的發生。如果為了縮短焊接加熱時間而采用較高的焊接溫度進行作業，將會造成被焊面上的助焊劑過早揮發失效，且由于焊接溫度過高即使加熱時間短也造成過熱損傷現象。此外如果焊接溫度不夠，熔融的焊料不能與元器件引腳鍍層及導線導體很好的反應結合，冷卻后焊料依附于引腳表面而導致虛焊異常，因此，在電纜組裝件手工焊接過程中應保持烙鐵頭在合理的工藝溫度范圍內。電裝釬焊過程中需要使用到各種各樣的導線及零件，一般情況下遇到的待焊零件及導體往往都需要進行表面清理工作，去除焊接面上的汗漬、銹跡、油污、灰塵等影響焊接質量的多余物雜質，而在焊接面上的氧化物會阻礙烙鐵的熱量傳導，影響焊料向元器件引腳根部流動，極易造成虛焊質量異常。因此，在焊接這種焊接面有氧化物的元器件時，應該先去除元器件表面的氧化物，增加引腳的可焊性，通常可以采用刮磨的方式。鍍金元器件及引腳在焊接前需要進行搪錫處理，不僅能夠提高焊點的可靠性、降低焊接難度，而且能夠增加焊料熔融后的流動性，防止金脆化現象引起虛焊，因此，一般不應在鍍金層上直接進行焊接。

4 焊點有效檢測手段

電裝行業內焊點的檢測手段主要有人工目視、電氣檢測、環境應力篩選、超聲波無損檢測、X射線無損檢測、機械破壞性檢測、顯微組織檢測等手段。人工目檢方式主要用來檢驗一些明顯的焊點外觀質量缺陷，對人員檢驗技能要求較高，而針對一些隱性的焊點虛焊缺陷是無法正常識別的，因此人工目檢方式有很大的局限性，無法100%攔截焊點質量缺陷。機械破壞檢測及顯微組織檢測因為需要對待驗證的焊點進行機械剪切破壞，因此對所有的焊點進行檢測是不可能的，只能按比例進行適量抽檢檢查，通過抽檢方式可避免批次性焊點結構缺陷及工藝缺陷問題，保證電纜組裝件新焊接工藝、新焊接材料引入時焊點的可靠性有保證性檢測手段。電氣檢測是采用各種線纜功能測試儀使產品在加載條件下通電，檢測產品電氣功能是否滿足設計要求以及系統電氣功能是否穩定，及時篩查出電性能不良的典型焊點缺陷， 電氣檢測方式應用范圍較廣，涵蓋各類電纜組裝件產品的性能檢查，可通過導通電阻數值及絕緣耐壓測試結果來判定焊點可靠性。環境應力篩選手段主要是對于可能存在的虛焊，電纜組裝件產品可以通過環境應力篩選試驗的溫度沖擊、隨機振動、溫度循環及交變濕熱等方法，在溫度變化和應力交變沖擊過程中充分暴露焊點中的缺陷，從而在過程中進行有效攔截剔除。超聲波無損檢測手段具有靈敏度高、操作方便、檢驗速度快、成本低、對人體無害等優點，可對典型的虛焊缺陷進行攔截，但對缺陷進行定性和定量判定尚存在困難，需要對各種焊點缺陷形式進行定量采集進行評估。

結束語;綜合以上幾類焊點檢測手段的特點、優缺點、局限性及應用范圍評估，電氣檢測、X射線檢測及環境應力篩選檢測這三種手段可以有效剔除潛在的焊點質量隱患，可以在電纜組裝件產品推廣應用，超聲波無損檢測手段可以有效檢查焊點內部空洞、裂紋及分層，通過缺陷圖判定可以引入電裝行業應用，提升焊點檢驗有效性及焊接過程質量管控水平。

參考文獻：

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