PCB贴片焊接的原理

PCB贴片焊接的原理

电子线路的焊接看似简单，似乎只不过是熔融的焊料与被焊金属（母材）的结合过程，但究其微观机理则是非常复杂的，它涉及物理、化学、材料学、电学等相关知识。熟悉有关焊接的基础理论，才能对焊接中出现的各种问题心中有数，应付自如，从而提高焊点的焊接质量。

所谓焊接是将焊料、被焊金属同时加热到最佳温度，依靠熔融焊料添满被金属间隙并与之形成金属合金结合的一种过程。从微观的角度分析，焊接包括两个过程：一个是润湿过程，另一个是扩散过程。

1、润湿（横向流动）

又称浸润，是指熔融焊料在金属表面形成均匀、平滑、连续并附着牢固的焊料层。

润湿的好坏用润湿角表示

浸润程度主要决定于焊件表面的清洁程度及焊料的表面张力。

金属表面看起来是比较光滑的，但在显微镜下面看，有无数的凸凹不平、晶界和伤痕，的焊料就是沿着这些表面上的凸凹和伤痕靠毛细作用润湿扩散开去的，因此焊接时应使焊锡流淌。

流淌的过程一般是松香在前面清除氧化膜，焊锡紧跟其后，所以说润湿基本上是熔化的焊料沿着物体表面横向流动。

2、扩散（纵向流动）

伴随着熔融焊料在被焊面上扩散的润湿现象还出现焊料向固体金属内部扩散的现象。例如，用锡铅焊料焊接铜件，焊接过程中既有表面扩散，又有晶界扩散和晶内扩散。锡铅焊料中的铅只参与表面扩散，而锡和锏原子相互扩散，这是不同金属性质决定的选择扩散。正是由于这种扩散作用，在两者界面形成新的合金，从而使焊料和焊件牢固地结合。

3、冶金结合

扩散的结果使锡原子和被焊金属铜的交接处形成合金层，从而形成牢固的焊接点。以锡铅焊料焊接铜件为例。在低温（250～300℃）条件下，铜和焊锡的界面就会生成Cu3Sn和Cu6Sn5。若温度超过300℃，除生成这些合金外，还要生成Cu31Sn8等金属间化合物。焊点界面的厚度因温度和焊接时间不同而异，一般在3~10um之间。图所示的是锡铅焊料焊接紫铜时的部分断面金属组织的放大说明。