基础冶金学与波峰焊接趋势

基础冶金学与波峰焊接趋势
　　本文介绍，为了使波峰焊接在电子工业中完全被接受，冶金
学者、工业与主管机构必须一起工作，进行广泛的研究。
　　自从开始，波峰焊接一直在不断地进化。在焊接中涉及的基
本冶金学原理已经被许多非冶金人士所忽视，他们为了寻找满足
今天要求和更加环境友好的适当材料。为了决定与理解对波峰焊
接工艺中被广泛接受的焊锡作“插入式”替代的理论基础，作一
些研究是必要的。因此在这里有必要回顾一下基础的冶金学原
理，开发和理解为将来建议使用的替代材料。
波峰焊接的进化
　　从二十年代到四十年代，连接是使用焊接烙铁连线方法。印
刷电路板(PCB)的发展需要一个更加经济和稳健的形成焊接连接
的方法。最早的大规模焊接概念是在英国的浸焊(dip soldering)。
在八十年代，开发出被称为波峰焊接的概念。这个方法今天还广
泛使用，但是机器和操作员控制已经变得更好了。焊接的基础仍
然是相同的。焊接形成只是变化来满足设备的要求；可是，化学
成分和理论动力学还是基本的和简单的。附着方法基本上只需要
助焊剂，热和焊锡，以形成冶金连接。助焊剂用来清洁需要焊接
的、已被氧化的表面。加热去掉助焊剂载体和减少温度冲击，将
增加的热量加给构成电路装配的非类似的材料。在一个装配上发
现的材料包括：塑料、陶瓷、金属、涂料、化学品及其广泛不同
的化学成分。大规模的波峰焊接的使用为元件的可焊性提出一个
关注的问题，因为需要第一次就产生适当的连接，并在装配上不
进行返修，今天的产品不如过去那些较不复杂装配那么宽容。需
要第一次就正确形成的可靠焊接点来经受 PCB 所暴露的环境。
在保证适当信号传输、消除串音和不可接受的垂直波比的同时，
必须分析每一种情况中引发的温度与机械应力。1
　　最早的浸焊方法有一些问题：很难重新产生所希望的合格
率；将板放在熔化的焊锡上在底下夹住气体，干扰热传导与焊锡
接触；焊锡只能熔湿(wet)到金属表面；锡渣(氧化物与燃烧的助
焊剂的化合物)必须撇去，不断地阻碍生产 2。这一整套问题导致
波峰焊接的引入。该方法使用从锡锅升起的熔化焊锡波或大块表
面来汇合 PCB，然后 PCB 从波上传送过去。波峰焊接缩短一半
以上的接触时间。传送带系统通常在一个角度上，因此当板通过
波峰时，不会夹住任何东西在 PCB 下面。这样倾斜也允许熔化
的焊锡脱落进入锡锅，减少相邻焊接点之间的桥接。因为熔化的
金属是从熔化池表面之下泵出的，只有清洁、无氧化的金属引入
装配。
焊接动力学
　　当产生一个焊接点时所发生的反应在原理上是基本的。焊锡
合金加热到其液相线区域，以提高焊接点的熔湿(wetting)。氧化
物从金属表面去掉，以保证焊接点与带有助焊剂的熔化焊锡之间