无铅回流焊冷却速率对焊点质量的影响
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇无铅回流焊冷却速率对焊点质量的影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：随着电子组装行业的发展和进步，组装工艺的要求越来越高，尤其在无铅化进程加快的背景下，越来越多的厂家开始关注焊接工艺的调整和改善，以焊接工艺来讲，如何在焊接过程中保持理想的冷却速率，已然成为众多厂家高度关注的问题。文章以无铅回流焊为例，积极探究在这种工艺技术下，其冷却速率对于焊点质量造成的影响，并且以此去引导无铅回流焊的冷却操作过程，以保证焊点质量的不断提升。
关键词：无铅回流焊；冷却速率；焊点质量
从理论上来讲，无铅钎料熔点较高，焊接温度也会处于较高的状态，此时以较快的冷却速度来实现出炉温度的控制，使得焊点内部组织和化合物的厚度保持理想状态下，从而保证焊点质量能够达到预期要求。由此可见，积极探究无铅回流焊冷却速率对焊点质量的影响，可以更加有效的引导我们去实现回流焊工艺流程的管控过程，这对于提升焊点质量来讲，是至关重要的。
一、无铅回流焊工艺概况
新型钎料的不断出现，使得Sn-Pb共晶钎料被代替，其突出的特点为：熔点更高，只有保证钎焊峰值温度要高于出熔点，才能够展现出良好的润湿，这在客观上使得其出炉温度不断提升，这就要求回流焊能够具备较强的加热能力。除此之外，温度的身高润湿性处于较弱的状态，一旦润湿角出现增大的情况，润湿力就会不断减小，圆角就会出现过渡不圆滑的情况，甚至出现空洞也是很有可能的。为了规避上述问题的出现，要求对于回流焊的设备工艺实现全面控制，是很有必要的。相对于传统Sn-Pb共晶钎料加工工艺，无铅回流焊工艺的区别主要体现在以下几个方面：其一，预热区时间长，温度高，助焊剂需要在回流区充分发挥出来，由此去实现润湿性的合理化；其二，熔点高，回流温度高，工艺操作的温度差出现缩小的情况，这就要求以更加精确的方式去实现温度控制，以保证工艺余量的合理性；其三，润湿性差，助焊剂质量要求高，应该尽可能使用活性不强的产品，并且做好氮气保护工作；其四，焊接区域温度高，出炉温度也比较高，这就需要实现钎料液相线时间的控制，这就对于冷却速率提出了全新的要求。
二、无铅回流焊冷却速率对于焊点质量的影响分析
探究无铅回流焊冷却速率对于焊点质量的影响，需要从多个角度入手，这是保证全面深刻理解无铅回流焊工艺流程运行原理的关键所在，也是知道焊点质量控制和管理工作的重点。具体来讲，我们可以从以下几个角度去进行探究：
1.无铅钎料微观组织的角度来看
微观组织是焊点质量的重要参考标准，因此研究冷却速率对于无铅钎料微观组织的影响，也是很有必要的。其研究的方法为：以Sn-3.5Ag合金为研究对象，分别选用坩埚冷，空冷，水冷和快冷四种冷却方式，由此得到该合金材料冷却的微观组织对照信息，对于微观组织对照结果进行分析，得出对应的结论。实验研究的结果是：冷却速率对于钎料铸造合金微观组织的影响，与对于Sn-Ag合金的影响比较类似。在快速冷却的条件下，往往可以获取细密的初晶，慢冷条件下获取到的往往是粗大的树枝状组织。简而言之，在无铅回流焊冷却过程中，冷却速率会对于无铅钎料微观组织产生影响，进而影响到焊点的质量。
2.无铅钎料拉伸性能的角度来看
在对于无铅钎料拉伸性能进行思考的时候，主要是从以下几个参数来进行界定的：其一，拉伸强度；其二，屈服强度；其三，延伸率；其四，断面特点。本次同样以Sn-Ag-Cu合金钎料为研究对象，在不同的冷却速率条件下去考察其拉伸性能参数时候存在不一样的情况。实验的结果是：在冷却速率不断提高的条件下，拉伸强度和屈服强度会不断提升，尤其在冷却速率不断增加的背景下，微观结构出现细化的同事，其尺寸和强度之间关系也表现出正比例，即冷却速率不断增加，微观组织越发细化，强度也会在这样的情况下不断提高。但是需要注意的是，在界面面积增加的背景下，其抗断裂能力也在提升，有着提高自身强度的效能。需要了解到的是钎料合金的强度增加是有限度的，一旦其达到特定水平，冷却速率对于强度的影响程度就不会那么明显了。除此之外，在实验中还发现，冷却速率还会对于钎料合金的延伸率造成影响，当冷却速率不断增加，钎料合金自身的延伸率也会不断提高。
3.从内部化合物的影响角度来看
冷却速率对于内部化合物的影响主要体现在对于金属间化合物的影响，具体来讲，其主要牵涉到以下的内容：对于内部金属间化合物的外在形态的影响。为了验证上述的推论，同样在不同的冷却速率下，去进行比较，看看同样钎料合金材料的金属间化合物的形态是否存在较大的变化。其实验的结果为：以快速冷却的方式去进行，使得合金的过冷度不断增加，形核率会不断提高，此时的金属间化合物不会长大，会以球状颗粒的方式散布在其中，在冷却速率处于较低状态的时候，形核率出现下降的情况，此时的金属间化合物会不断增大，并且以针状，棒状和块状的方式呈现出来，尤其在速率急剧下降的情况下，甚至会以片状的方式呈现出来。由此，我们应该严格控制冷却速率，保证其处于合理的状态下，避免上述过于急剧情况的发生，由此实现焊点强度达到合理的水平。
4.从无铅焊点凝固缺陷的角度来看
焊点凝固缺陷也是影响焊点质量的重要因素，焊点凝固缺陷越少，证明焊点的质量越高。从理论上来讲，无论是微观偏析，还是焊点剥离；以后是凝固开裂，都牵涉到凝固环节。而在此过程中，焊点凝固缺陷与冷却速率有着很大的关联。通过实验验证，焊点剥离的情况发生，与微观偏析，热传输不均匀，垂直基板版面收缩大，有着很大的关联，而较大的冷却速度会对于偏析起到抑制作用，即使不能达到完全抑制的效果，但是可以使得圆角表面裂纹不断增加。但是如果冷却速度过大的话，还会对于钎料的变形速率产生影响，这就是焊点开裂的前兆。因此，在钎料液相线温度以上的操作，都应该做好急冷工作，以实现对于偏析的抑制。比如以缓慢冷却的方式，保证焊点剥离和凝固开裂之前实现温度的降低，并且做好回火处理，保证其能够实现Bi的扩散，避免有害界面偏析的出现，这样的好处还体现在能够减少残余应力。
三、结束语
综合上述无铅回流焊冷却速率对于焊点质量的影响因素分析，我们可以更加有的放矢的去实现焊点质量的控制和管理。具体来讲，在实际的操纵过程中，需要注意以下几个方面：其一，要想保证焊点表面的光滑性和光亮性，就应该以快速冷却速率的方式来开展，这是避免表面出现褶皱和裂纹的关键；其二，回流炉上的冷却速率应该得以控制，对于不同的钎料，应该保证不同冷却速率，以保证其微观结构的合理性；其三，保证焊点液相线时间的合理性，使得反应程度处于合理的状态；其四，为了保证焊点的力学性能，应该结合不同的材料，实现对于焊接过程冷却方案的优化选择；其五，合理界定实际生产中的无铅回流焊冷却区间，依据不同的组装板，实现风电凝固作用中强制冷却的控制，以保证焊点质量的提升；其六，高度重视无铅回流焊冷却速率方面的理论研究，积极渐渐发达国家在此方面取得的理论成就。相信随着在此方面理论研究成果的不断出现，我们对于无铅回流焊冷却速率的了解程度将会不断提升，这对于更好的引导我们做好焊点质量控制工作来讲，是至关重要的。■
参考文献
[1]夏玉红. 无铅焊接质量控制的研究[D].江南大学，2009.
[2]史建卫. 冷却速率对无铅再流焊焊点质量的影响（待续）[J]. 电子工艺技术，2011，06：373-375.
[3]徐广岁. 无铅钎料及其焊点的过冷凝固行为和界面反应研究[D].华南理工大学，2013.