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斷面金屬組織的放大說明。