无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施(1)

无铅焊接工艺中常见缺陷及防止措施（1）

史建卫1，王乐，梁永君，王洪平，柴勇

日东电子科技（深圳）有限公司，广东，深圳，518103

摘要：无铅化电子组装中，由于原材料的变化带来了一系列工艺的变化，随之产生许多新的焊接缺陷。本文针对“黑盘”现象、表面裂纹和焊点剥离三种缺陷进行了产生机理分析，并给出了相应的解决措施。

关键词：无铅；焊点；黑盘；表面裂纹；剥离

Solder Defects and Solutions

in Lead-free Soldering Technology（1）

Shi Jianwei1, Wang Le, Liang Yongjun, Wang Hongping, Chai Yong

Sun East Electronic Technology Company Lt.d, Shenzhen, 518103 China

Abstract: Changes of material bring a series of process problems in lead-free electronic assembly with occurrence of new solder defects. This paper analyzes causes and gives solution of solder defects for black pad, surface crack and lift-off.

Key words: Lead-free, Solder Joint, Black Pad, Surface Crack, Lift-off

1.引言

无铅化制程导入过程中，钎料、PCB焊盘镀层及元件镀层的无铅化工艺逐步得到广泛应用，随之产生的各种焊接缺陷，比如“黑盘”现象、表面裂纹、焊点剥离等困扰着实际生产的顺利进行。本文主要针对以上提到的几种主要缺陷进行原因分析并给出相应解决措施。

2.“黑盘”现象

“黑盘”现象宏观表现为经过ENIG表面处理的焊盘会偶发性的出现可焊性不良，并导致随后的焊点强度不够，甚至开裂，开裂后焊盘表面多呈深灰色或黑色。“黑盘”问题是电化学对ENIG攻击的结果，酸性浸Au槽对低P含量的化学镀镍层腐蚀严重，容易产生富P层，导致可焊性下降；而Ni的高自由能比别的晶界更易发生氧化，到达一定程度氧化层呈现灰色至黑色。

2.1 ENIG工艺

化学镀镍（EN）层来自含Ni盐及还原剂的水溶液，Ni盐主要为NiCl2·6H2O，还原剂主要为NaH2PO2·H2O，其他成分还有配位剂、pH控制剂、稳定剂、缓蚀剂、活化剂及光亮剂。

EN层主要反应包括：

（1）次磷酸盐脱氢反映：H2PO2－＋H2O→HPO32－+2H＋+ H－

（2）氢离子与镍离子反映生成镍：2H－+ Ni2＋→ Ni0 + H2↑

（3）总反应方程式：2H2PO2－＋2H2O+Ni2＋→Ni0+H2↑+4H＋+2HPO32－

作者介绍：史建卫（1979-），男，毕业于哈尔滨工业大学，主要从事SMT工艺与设备方面的研究

伴随次要反应包括：

（1）氢离子与氢离子反应：H－+H＋→H2↑

（2）导致磷沉淀的反应：PO2－＋ 3H－+2H2O→P+1.5H2↑+4(OH )－

EN工艺中P含量对沉淀层抗酸性腐蚀有重要影响。一般P含量控制7-9wt%，含量越高，抗酸性腐蚀越强；含量越低，抗酸腐蚀性越弱。酸性浸Au槽对低P含量的EN层腐蚀严重，容易产生富P层，导致可焊性下降；Ni具有高自由能，晶界更容易受到腐蚀，造成Ni晶粒之间、晶界之间发生氧化；富P层的Ni氧化层一般呈现灰色至黑色，到一定程度时形成所谓的“黑盘”现象，如图1所示。酸性浸Au槽对高P含量的EN层腐蚀较小，在最初的焊接条件下很少出现“黑盘”现象，但在大电流密度时产生的热应力往往会导致长期可靠性问题。

图1 “黑盘”现象

ENIG层表面的Au层厚度很小，在焊接过程中会完全溶于Sn基钎料并形成AuSn金属间化合物。因此观察的“黑盘”现象为EN层的表面现象。浸Au过程实际上是Au与Ni的置换反应，这种置换反应自身具有“自动结束”效应，即当界面被Au层所密封而无Ni可溶时，Au层的沉积亦将停止。但是由于Au原子的半径较大，其在Ni原子表面的排列无法达到很好的致密性，反应时形成很多间隙疏孔，这就为置换反应的继续进行提供了通道，又或浸Au用溶液可能埋藏在这些间隙之中。当浸Au溶液由于某种原因呈现过度活性时，将造成镀镍表面非规律性的过度氧化，即使Au层沉积完成之后，其与Ni的界面间也已存在的Ni氧化物，最终将导致黑盘现象的发生。文献中研究人员借助于扫描电镜、俄歇能谱、聚焦离子束探针等精密仪器对ENIG进行了仔细的表面观察，结果表明在渗入镀镍层（特别是渗入晶界）的浸Au溶液的作用下，Ni的氧化速度远远超过了Au的还原速度，而镍的氧化物在未能全部水解之前即被Au层所覆盖，最终只好以“黑盘”形式附着于Au层之下，出现反润湿现象，如图2所示。

图2 ENIG表面镀层产生的不润湿现象

2.2产生机理

“黑盘”现象与焊点的脆化有关，涉及了许多发生在Ni(P)/Ni3Sn4界面或附近的焊点断裂现象。第一脆化机理是指在浸金过程中，由于过度腐蚀而使Ni(P) 表面缺乏可焊性，但也包括不同合金或合金化合物在界面附近产生的作用，反映在接点焊盘或附近出现明显的脆弱性，降低机械耐疲劳强度。根据这种机理，看上去很完美的金属间化合物结构会随着时间的推移而退化。第二脆化机理是指由于Ni3Sn4的增加引起P富集，在Ni与Ni3Sn4之间形成Ni3P层（如图3所示），并在Ni3P层和Ni3Sn4层之间生成一种结合力很弱的三元相NiPSn。图4描述了“黑盘”现象产生过程，焊接时Au全部熔于钎料中，钎料直接与Ni接触发生氧化反应，焊点就附着在氧化的Ni表面，受到冲击时焊点易发生失效。

图3 无铅钎料/Ni层之间形成的化合物相

图4 “黑盘”现象产生机理

三个基本的现象可用来证明焊点失效与“黑盘”现象有关：1）暴露在破碎Ni表面中的腐蚀裂纹（可通过IMC观察）；2）抛光的横截面观察到的腐蚀及腐蚀穿透镍层的深度；3）相对Ni体积中磷含量而言，在腐蚀处出现富磷现象。富磷现象可有力证明腐蚀发生，因镍在腐蚀的地方被耗尽而使磷的比例富裕。“黑盘”现象易出现在BGA器件四个角落，Ronald A等人对BGA失效部位进行EDS 分析，结果见表1所示，腐蚀处BGA焊球底部P含量远远高于标准溶液中磷含量，出现明显的富磷区，如图5所示。

表1 典型失效位置EDS 分析结果数据 入射X

入射

X 位置 元素

20KeV 10KeV 位置 元素20KeV 10KeV P

7 wt% 44 wt%P 1 wt% 3 wt% Ni 81 wt% 6 wt% Ni 21 wt% 20 wt% Sn

10 wt% 41 wt%Sn 66 wt% 65 wt% BGA

焊球底部 Pb

2 wt% 9 wt% PCB 焊盘表面Pb 12 wt% 12 wt% P

11 wt% 13 wt% Ni 镀层 Ni 89 wt% 87 wt%

典型的失效BGA 焊盘边外观 EN 层与NiSn 化合物之间的分层

图5 镍腐蚀发生导致富P 区产生

2.3解决措施

短期解决措施：在工艺允许范围内减小热偏移。

（1）减少回流焊工艺液相线以上时间（TAL ）；

（2）降低回流焊工艺峰值温度；

（3）二次回流焊工艺中再次减少峰值温度和液相线以上时间（TAL ）；

（4）减少波峰焊工艺热参数和停留时间；

（5）降低镀层表面存在的裂缝和水分；

（6）镀镍后及时清洗酸性镀液，防止长时间镍被腐蚀。

长期解决措施：控制ENIG 镀层。

（1）控制EN 层P 含量，一般为7～8wt%以实现良好的抗腐蚀性；

（2）控制EN 层厚度，一般为5um 。如果EN 层较薄，钎料和EN 层间的反应导致Kirkendall 孔洞产生，从而使界面强度下降，影响焊点可靠性；

（3）减小镀槽内金属污染，比如Ni 的污染需控制在500ppm 以下；

（4）维持供应商提供的镀层参数，控制镀槽内pH 值，化学成分及温度，pH 值一般为3～4；

（5）沉淀Au 层时保证镀槽内最小限度腐蚀性的中性金浴槽；

（6）增加一些添加剂析出在晶粒边界，影响晶粒度和孔隙防止过渡氧化。

失效返修：通过HASL 返修失效ENIG 表面已具有成功的案例，熔化的钎料润湿腐蚀区并填充裂纹，形成可靠的焊点。

3.表面裂纹(龟裂)

由于PCB基板材料及PCB上铜箔导线、铜过孔及元件引脚之间的热膨胀系数存在差异，焊接过程中PCB在Z轴方向出现的热膨胀远大于铜过孔臂的热膨胀，从而引起焊点和焊盘变形，如图6所示。即使PCB通过了波峰，但大量密集焊点固化热量传导至板材而使PCB继续处于热膨胀状态。一旦固化热能辐射结束，焊点就开始缓慢下降至环境温度，PCB开始冷却恢复平板状，这就在焊点表面产生很大的应力，引起焊盘起翘或焊点剥离（有Pb、Bi污染时）或表面裂纹，如图7所示。

图6 材料膨胀和收缩不一致产生的变形

图7 焊点表面应力释放模式

表面裂纹是无铅波峰焊工艺中通孔焊点上出现的新缺陷，如图8所示，在接触波峰面焊点表面出现一肉眼可观察到的裂纹。IPC-610-D指出：只要裂纹底部不深入到焊点内部影响电气及力学性能就判定为合格，但实际生产中应尽量避免表面裂纹的产生。

图8 SAC合金焊点表面裂纹

3.1产生机理

PCB离开波峰焊点开始固化期间，焊点开始从PCB顶部至底部逐渐固化，由表2可以看出引脚和焊盘热导率最大，近元件引脚的焊点顶部和焊盘边缘也最容易冷却先固化，其次是与低温空气接触的焊点表面同时形成一层表皮。在后续固化过程中，由于焊点内部热量要释放，其热量会流向引脚，导致大块钎料凝固过程期间元件引脚继续膨胀。在这种情况下，大块钎料冷却体积收缩而引脚仍然相对伸长，这就在已固化表面产生张力和剪切力。再加上焊点固化后PCB在Z 方向有很大的收缩，造成焊点存在大的应力应变。随后在PCB开始冷却恢复平

板状时，如果焊盘与PCB基板之间粘合力足够强，那么焊点的变形就会引起表面裂纹的产生。当实际发生的应变量超过材料本身所具有的塑性变形能力时，材料就会发生开裂，因此裂纹一般从高应力应变位置产生。图9为空冷焊点钎焊圆角温度及等效应变分布，图10为空冷焊点钎焊圆角表面各节点应力分布，可见位于焊点表面中部一定区域内存在较大应力应变，导致焊点在固化时收缩开裂以消除应力，产生表面裂纹。

值得注意的是，一般在共晶钎料中是不宜出现表面裂纹，而非共晶钎料中较多，原因可能是非共晶钎料存在固液共存的低塑性区，并且产生60～80%左右的枝状晶，此时在不大的应力作用下就可被拉开；PCB下表面焊点更易出现表面裂纹，原因可能是钎料波向上的冲击和回落使PCB上下焊点的热分布不同，导致PCB下方焊点凝固延迟时间更长，即处于固液共存温度区间时间更长。

表2 焊点结构材料的热物理参数

密度ρ(kg/m3)

比热容

Cp（J/(kg·K)）

热导率

λ（W/(m·K)）

熔化潜热

Lf（J/kg）

熔点范围

?T（°C）

FR-4基板 1500 1000 0.301 －－

焊盘/引脚Cu 8800 385 389 －－SAC305 7560 245 29.4 59400 217～221

（a）温度分布（b）应变分布

图9空冷焊点钎焊圆角温度及等效应变分布

图10空冷焊点钎焊圆角表面各节点应力分布

3.2冷却速率的影响

快速冷却使凝固等温线移动速度快，没有足够的时间产生应变，如果产生的有效应力低于金属自身强度，焊点虽然没有发生应变，但残余应力会保留在其内部。若冷却速率太快则会产生更大的应力，图11为水冷焊点温度分布及等效应变分布，可以看出水冷焊点的应力应变同样位于焊点表面中部一定区域内，焊点内部应力应变分布极不均匀，应变量较空冷焊点有所增加，更容易产生开裂。慢速冷却使凝固等温线移动速度慢，有效应力通过两相区收缩变形得以释放，形成的通道空间被液态钎料填充，如果通道空间靠近表面，凝固后就以表面裂纹的形式保存下来。所以在实际生产中应尽可能采用快速冷却，但不能太快，一般要求控制在10℃/s左右。

图11 水冷焊点温度分布及等效应变分布

3.3解决措施

（1）控制合适的钎焊温度和浸锡时间，减少变形量，比如提高预热温度，降低焊接温度；

（2）控制适当的冷却速度。冷却速度对晶粒的形态和大小影响很大，要避免形成过大的方向性明显的枝晶，影响钎料基体应变量和焊点可靠性。

（3）控制材料工艺性。保持印刷电路板清洁，防止元器件引线氧化，设计PCB两面焊盘对称，评估板面和元件镀层的影响（推荐I-Ag/I-Au），评估焊剂化学物质对裂纹是否有作用，选用Z方向膨胀系数小的基板材料，选用含对无铅合金裂纹收缩的形成有显著影响的元素（添加Ni），选用共晶钎料，防止Pb、Bi的污染等。

4.剥离

剥离起源于接近焊盘拐角附近的环形区域。焊后冷却过程中拐角区由于应力集中较大首先开裂，如应力未完全释放，将导致焊盘外缘界面上应力增加，当应变累积并超过材料塑性变形能力后，开裂会沿钎料/焊盘界面扩展直至完全剥离，如图12所示。剥离一般发生在结晶后期，在钎料偏析产生的低熔相液相线以上稍高温度期间，属于热裂纹之列，发生机制同结晶裂纹发生机制相似。。偏析使得凝固延迟的焊盘拐角区钎料液相线显著降低，使低塑性的固-液态区间增大，局部液相存在时间更长。此外，如果钎料中含Bi或P b污染时剥离的概率更大，因为此时低熔相熔点很低，如图13所示的SnAgBi三元合金熔点低于140℃。

图12 各种剥离现象

图13 SnAgBi三元合金液相面

4.1产生原因

导致焊点剥离的主要原因有三方面：微观成分偏析、非同步凝固和冷却收缩过程中产生的应力。钎料中Bi的存在是形成焊点剥离现象的主要原因，SnBi二元合金中存在一熔点只有138℃的共晶相，如果无铅钎料中含有Bi元素，在焊点凝固过程中，钎料主体在220℃左右的温度区间内已凝固，但凝固过程中偏析出来的SnBi共晶却要等到138℃左右才开始凝固，由此造成了钎料的非同步凝固现象。值得注意的是并不是含Bi元素就一定会偏析，一般含量控制在1wt%以下，最大不超过3wt%，否则会出现偏析现象。此外，电子组装件在焊接过程中要吸收热量，冷却过程中印刷电路板上的热量会通过镀层向热导率非常好的Cu焊盘传递，从而造成了与焊盘接触部分的钎料不能与其他部分钎料同步凝固，这是由局部温度不平衡造成的非同步凝固。当焊盘界面处残存滞后凝固的液相时，材料的热胀冷缩就会导致了焊点剥离的产生。首先，已冷却钎料的凝固收缩会对焊盘界面处残存液相产生一个拉应力的约束；其次，PCB板Z方向热胀冷缩系数一般很大，冷却过程中的收缩将促使焊盘与焊点脱离，如图14所示。赵智力等人对几种不同无铅钎料剥离现象进行研究也很好的证明了这一点。试验发

现SAC305和Sn2.0Ag0.5Cu7.5Bi焊点都有剥离现象发生，前者发生率极少，而后者发生概率极高并存在规律性；Sn0.7Cu和Sn2.0Ag0.5Cu1.0Bi钎料焊点未发现剥离现象。表3为发生剥离焊点的界面形貌特征。

表3 剥离焊点的界面特征

剥离界面情况 Sn2.0Ag0.5Cu7.5Bi焊点 Sn3.0Ag0.5Cu焊点

开裂位置IMC/钎料之间

少量在拐角内侧IMC与铜盘之间

IMC/钎料之间

开裂程度完全张开

焊盘与通孔拐角处钎料脱离

未完全张开

剥离只发生在焊盘的外缘区域

钎料表面形貌大波浪形起伏，界面形貌不吻合较平坦，界面形貌吻合

界面IMC情况拐角附近IMC完好，呈细长笋状，

长3-5μm，外边缘IMC折断

断口尖端细长IMC折断并嵌入钎料

内部或附在钎料界面，长约1-3μm

图14 SnBi合金产生剥离现象的机理

需要指出的是，如果无铅钎料中含有In，同样会导致焊点剥离现象的发生，原因与含Bi钎料合金的情况一致，SnIn之间可以形成熔点只有120℃的共晶相。如果波峰焊或是回流焊工艺中使用不含Bi的无铅钎料，但是相关的元件外线表面镀层及印刷电路板表面保护层使用SnPb钎料，这种情况下焊点剥离现象仍有可能发生，其基本原理与上述一致，SnPb之间能够形成熔点为183℃的共晶相，同样会产生非同步凝固现象。如果此时钎料中含有Bi，情况会变得更为严重，因为SnPbBi之间可以形成一熔点只有96℃的共晶相。

4.2防止措施

（1）控制钎料中的Bi含量至1％以下；

（2）无铅工艺中做到完全无铅化，即元件外线表面镀层及PCB表面保护层均做到无铅化，尽量不使用含Bi或In的钎料，并防止Pb污染；

（3）控制合适的钎焊温度和浸锡时间。钎焊温度过低、浸锡时间过短会导致润湿不良，钎焊温度过高、浸锡时间过长会使热应变增大，促使剥离发生；

（4）保持PCB焊盘和元件引线清洁，增加焊剂活性，防止焊点润湿不良；

（5）开发PCB材料与制作工艺，减少Z方向的热膨胀系数；

（6）考虑PCB热设计，使基板内部热量尽量释放；

（7）在回流＋波峰复合工艺中，尽量采用SMD焊盘结构；

（8）控制适当冷却速度。冷却速度影响晶粒的形态和大小，快速冷却可避免形成过大的方向性明显的枝晶，减小焊点剥离趋势，但程度不是很明显，只有在冷却速度大于20℃/s时，对剥离现象的抑制作用才较明显。但过大的冷却速率随能够抑制偏析，却不能完全抑制剥离，而且还会导致表面裂纹增加（当冷却速率达到10℃/s以上时）。

5.结论

无铅焊接工艺的应用致使组装材料、设备和工艺等发生了许多变化，相应的也出现了许多新的产品质量问题。只要通过科学合理的方法去解决，充分认识无铅钎料特性，更新专业加工概念，发现问题，认识问题，进行探究与分析，找出解决之道，防止问题与未然，实现高成品率，减少和消除各种焊接缺陷问题，才是降低成本的最大根基。

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无铅与有铅锡的工艺区别

无铅和有铅工艺技术特点对比表： 类别无铅工艺特点 有多种焊料合金可供选择，目前逐步同意为 Sn96.5Ag3Cu0.5(SAC305)；最好回流焊接和波峰焊接无论是何种焊接方式，焊料合金一焊料合金成分都选择同一款焊料合金。但是考虑到成本，许多厂家波直采用Sn63Pb37,不会对生产现峰焊接会选择Sn99.3Cu0.7焊料。对生产现场焊料合 金的使用造成混乱 焊料合金使用混乱，目前有人提倡使用Cu的质量分数 焊料合金单一混乱 焊料合 波峰焊接用的锡条和手工焊接用的锡线，成本提高2.7 xx焊料成本 倍。回流焊接用的锡膏成本提高约1.5倍 焊料合金熔点 温度 焊料可焊性 焊点特点 焊料/焊端兼容 焊端中不能含铅性无论是波峰焊/回流焊/手工焊接，能耗比有铅焊接多 能耗焊接能耗 10%~15%

设备需 回流焊求手工焊接炉体长 更换烙铁头度曲线调整的灵活性 不需要更换需要添加新的波峰焊机不需要(提升产能例外)能耗较低焊端中可以含铅差 焊点脆，不适合手持和振动产品好焊点韧性好温度高217℃ 温度低183℃焊料成本低在1%~2%的合金，但是市场上还没有此类产品场焊料合金的使用造成混乱有铅工艺特点设备温区数量要多，以增加调整回流温度曲线灵活性。也可以采用多温区的设备，增强温印刷/贴片机 水清洗工艺不需要更换，但是印刷/贴片精度要求更高 不建议使用不需要更换 可以使用工艺窗口小，温度曲线调整较难。焊点空洞难以消除。工艺窗口大，温度曲线调整较易。 回流焊接 焊点xx不好 焊接工 焊点xx较好，锡槽合金杂质含量艺 波峰焊接 频繁度加大，有可能生产现场需要检测仪器 检测仪器手工焊接烙铁头损耗加快 可以沿用有铅时用的板材，最好采用高Tg板材。采用

焊接工艺基本知识

焊接工艺基本知识 1什么是焊接接头？它有哪几种类型？ 用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。 根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。

2什么是坡口？常用坡口有哪些形式？ 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。 坡口的形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：常用的坡口形式有I形坡口、Y型坡口、带钝边U形坡口、双Y形坡口、带钝边单边V形坡口等，见图2。

3表示坡口几何尺寸的参数有哪些？它们各起什么作用？ ⑴坡口面焊件上所开坡口的表面称为坡口面，见图3。

⑵坡口面角度和坡口角度焊件表面的垂直面与坡口面之间的夹角称为坡口面角度，两坡口面之间的夹角称为坡口角度，见图4。

开单面坡口时，坡口角度等于坡口面角度；开双面对称坡口时，坡口角度等于两倍的坡口面角度。坡口角度（或坡口面角度）应保证焊条能自由伸入坡口内部，不和两侧坡口面相碰，但角度太大将会消耗太多的填充材料，并降低劳动生产率。

⑶根部间隙焊前，在接头根部之间预留的空隙称为根部间隙。亦称装配间隙。根部间隙的作用在于焊接底层焊道时，能保证根部可以焊透。因此，根部间隙太小时，将在根部产生焊不透现象；但太大的根部间隙，又会使根部烧穿，形成焊瘤。 ⑷钝边焊件开坡口时，沿焊件厚度方向未开坡口的端面部分称为钝边。钝边的作用是防止根部烧穿，但钝边值太大，又会使根部焊不透。 ⑸根部半径 U形坡口底部的半径称为根部半径。根部半径的作用是增大坡口根部的横向空间，使焊条能够伸入根部，促使根部焊透。 4试比较Y形、带钝边U形、双Y形三种坡口各自的优缺点？ 当焊件厚度相同时，三种坡口的几何形状见图5。

焊接缺陷分类及预防措施

一、焊接缺陷的分类 焊接缺陷可分为外部缺陷和内部缺陷两种 1．外部缺陷 1）外观形状和尺寸不符合要求； 2）表面裂纹； 3）表面气孔； 4）咬边； 5）凹陷； 6）满溢； 7）焊瘤； 8）弧坑； 9）电弧擦伤； 10）明冷缩孔； 11）烧穿； 12）过烧。 2．内部缺陷 1）焊接裂纹：ａ.冷裂纹；ｂ.层状撕裂；ｃ.热裂纹；ｄ.再热裂纹。 2）气孔； 3）夹渣； 4）未焊透； 5）未熔合； 6）夹钨； 7）夹珠。 二、各种焊接缺陷产生原因、危害及防止措施 1、外表面形状和尺寸不符合要求 表现：外表面形状高低不平，焊缝成形不良，焊波粗劣，焊缝宽度不均匀，焊缝余高过高或过低，角焊缝焊脚单边或下凹过大，母材错边，接头的变形和翘曲超过了产品的允许范围等。 危害：焊缝成形不美观，影响到焊材与母材的结合，削弱焊接接头的强度性能，使接头的应力产生偏向和不均匀分布，造成应力集中，影响焊接结构的安全使用。

产生原因：焊件坡口角度不对，装配间隙不匀，点固焊时未对正，焊接电流过大或过小，运条速度过快或过慢，焊条的角度选择不合适或改变不当，埋弧焊焊接工艺选择不正确等。 防止措施：选择合适的坡口角度，按标准要求点焊组装焊件，并保持间隙均匀，编制合理的焊接工艺流程，控制变形和翘曲，正确选用焊接电流，合适地掌握焊接速度，采用恰当的运条手法和角度，随时注意适应焊件的坡口变化，以保证焊缝外观成形均匀一致。 2、焊接裂纹 表现：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部地区的金属原子结合力遭到破坏形成的新界面所产生的缝隙，具有尖锐的缺口和大小的长宽比特征。按形态可分为：纵向裂纹、横向裂纹、弧坑裂纹、焊趾裂纹、焊根裂纹、热影响区再热裂纹等。 危害：裂纹是所有的焊接缺陷里危害最严重的一种。它的存在是导致焊接结构失效的最直接的因素，特别是在锅炉压力容器的焊接接头中，因为它的存在可能导致一场场灾难性的事故的发生，裂纹最大的一个特征是具有扩展性，在一定的工作条件下会不断的“生长”，直至断裂。 产生原因及防止措施： （1）冷裂纹：是焊接头冷却到较低温度下（对于钢来说是Ms温度以下）时产生的焊接裂纹，冷裂纹的起源多发生在具有缺口效应的焊接热影响区或有物理化学不均匀的氢聚集的局部地带，裂纹有时沿晶界扩展，也有时穿晶扩展。这是由于焊接接头的金相组织和应力状态及氢的含量决定的。(如焊层下冷裂纹、焊趾冷裂纹、焊根冷裂纹等)。 产生机理：钢产生冷裂纹的倾向主要决定于钢的淬硬倾向，焊接接头的含氢量及其分布，以及接头所承受的拘束应力状态。 产生原因： a.钢种原淬硬倾向主要取决于化学成分、板厚、焊接工艺和冷却条件等。钢的淬硬倾向越大，越易产生冷裂纹。 b.氢的作用，氢是引起超高强钢焊接冷裂纹的重要因素之一，并且有延迟的特征。高强钢焊接接头的含氢量越高，则裂纹的敏感性越强。 c.焊接接头的应力状态：高强度钢焊接时产生延迟裂纹的倾向不仅取决于钢的淬硬倾向和氢的作用，还决定于焊接接头的应力状态。焊接时主要存在的应力有：不均匀加热及冷却过程中所产生的热应力、金属相变时产生的组织应力、结构自身拘束条件等。

SMT回流焊常见缺陷分析及处理

SMT回流焊常见缺陷分析及处理 不润湿（Nonwetting）/润湿不良（Poor Wetting）通常润湿不良是指焊点焊锡合金没有很好的铺展开来，从而无法得到良好的焊点并直接影响到焊点的可靠性。 产生原因： 1.焊盘或引脚表面的镀层被氧化，氧化层的存在阻挡了焊锡与镀层之间的接触； 2.镀层厚度不够或是加工不良，很容易在组装过程中被破坏； 3.焊接温度不够。相对SnPb而言，常用无铅焊锡合金的熔点升高且润湿性大为下降，需要更高的焊接温度来保证焊接质量； 4.预热温度偏低或是助焊剂活性不够，使得助焊剂未能有效去除焊盘以及引脚表面氧化膜； 5.还有就是镀层与焊锡之间的不匹配业有可能产生润湿不良现象； 6.越来越多的采用0201以及01005元件之后，由于印刷的锡膏量少，在原有的温度曲线下锡膏中的助焊剂快速的挥发掉从而影响了锡膏的润湿性能； 7.钎料或助焊剂被污染。

防止措施： 1.按要求储存板材以及元器件，不使用已变质的焊接材料； 2.选用镀层质量达到要求的板材。一般说来需要至少5μm 厚的镀层来保证材料12个月内不过期； 3.焊接前黄铜引脚应该首先镀一层1～3μm的镀层，否则黄铜中的Zn将会影响到焊接质量； 4.合理设置工艺参数，适量提高预热或是焊接温度，保证足够的焊接时间； 5.氮气保护环境中各种焊锡的润湿行为都能得到明显改善； 6.焊接0201以及01005元件时调整原有的工艺参数，减缓预热曲线爬伸斜率，锡膏印刷方面做出调整。 黑焊盘(Black Pad) 黑焊盘： 指焊盘表面化镍浸金（ENIG）镀层形态良好，但金层下的镍层已变质生成只要为镍的氧化物的脆性黑色物质，对焊点可靠性构成很大威胁。 产生原因：黑盘主要由Ni的氧化物组成，且黑盘面的P含量远高于正常Ni面，说明黑盘主要发生在槽液使用一段时间之后。 1.化镍层在进行浸金过程中镍的氧化速度大于金的沉积速度，所以产生的镍的氧化物在未完全溶解之前就被金层覆盖从而产生表面金层形态良好，实际镍层已发生变质的现象；

无铅焊接工艺温度曲线

无铅回流焊接工艺温度曲线冷却速率至关重要 https://www.wendangku.net/doc/935272253.html, 作者:Ursula Marquez, 工艺研究工程师和Denis Barbini博士，高级技术经理，维多利绍德（Vitronics Soltec）有限公司 良好可控的回流工艺影响焊接质量。对无铅焊接，各种不同的回流参数及工艺、材料与成品率和质量的关系，再次成为今天研究的主题。由于现在的强制对流回流炉子的设计可以获得并控制很好的热稳定性和一致性,许多问题已经可以得到回答或解决，比如最高温度对零件可靠性的影响,如何降低回流最高温的要求,焊料成份的影响,减小ΔT的重要性,焊料在液态的滞留时间,以及焊料和助焊剂的匹配兼容性，等。但是人们通常忽略了对冷却速率在焊接质量和成品率影响的研究和评估。 传统电子组装的冷却仅仅强调PCB板子的出炉温度和快速的回流回流速度，当无铅材料出现的时候,这个问题又被重新拿出来讨论。最近的研究显示冷速率影响了焊接的微细构造的形成和最终焊接质量。更快的冷却速率被采纳和应用，还因为快冷却速率的好处包括降低出炉温度,降低PCB板子、板子的镀层、热敏感性元器件、助焊剂和焊料在高温的时间, 减少金属化合物的形成。然而，人们仍然面临这样的矛盾，即比较慢的冷却率可以减少不同热膨胀或热容量系数材料中的内应力。这份报告研究和阐述了冷却的速率在回流工艺中的重要影响。其中描述了冷却过程中焊接剪切力及微观组织的变化趋势，和不同板子的焊接表面材料对焊接力的影响。为发展复杂无铅工艺找到了几把钥匙。 实验 研究使用了一个标准的有可控冷却系统的回流炉。板子是一块放满元器件的中等尺寸的板子(33cmx40.6cm,1.25kg)。当三个冷却区被配置达到慢的和快速的冷却率的时候,加热部分的温度曲线保持不变。温度测量使用了一个标准的数据装置和新的标准的热电偶。用紫外线可修整的粘胶把热电偶粘在二个代表板子最冷的和最热的位置的器件上。先前就对这些元器件做过了一些评估。无铅回流曲线的冷却斜率是以最高温度和200°C之间来计算取值的。 在当今使用典型的板子和现代的强制对流的回流回流炉时,冷却速率决定了焊料在液态的时间和冷却的速度。 本研究共使用三种板子,它们是铜有机(Cu-OSP)，无电镀的镍-金(ENIG)和渗锡(ImmSn)表层的板子。板子基体材料包括玻璃化的,四功能化合物FR-4环氧基树脂,它具有175°C的玻璃化转变温度,厚度有0.81毫米。焊接区域直径是0.56毫米。 所有对无铅做的回流模拟实验都使用了一种非洁净的有点粘的助焊剂。助焊剂是用一个小模板手动刷到板子上的。使用小镊子人工把焊球放置在板子上。实验选用了63Sn/37Pb和95.5Sn/3.8Ag/0.7Cu材料,0.76毫米的焊球。 回流曲线 样品大小需要裁减以适合热量计(DSC)的大小。热量计是一个在氮环境中工作的炉子。每一组实验配置,无论无铅还是有铅焊料,每一个板子都跑8次同样的回流曲线。每块板子上焊4个焊球。每个曲线都用了Omega型号K的热电偶和可用紫外修整的粘结剂。实验设计调查了焊料在液相上面的时间（60或90秒）,直线加热升温曲线(L),或经过升温、恒温浸润、再融化的温度曲线(RSS)对焊接力的影响和最高温度后的冷却速率的影响。无铅的最高温度是244℃－245℃,有铅的最高温度是210℃－211℃。无铅最快速的冷却速率是-2.5℃/sec,有铅最快速的冷却速率是-2.4℃/sec。最慢的冷却速率两个都是-0.5℃/sec。

焊接缺陷及防止措施示范文本

焊接缺陷及防止措施示范 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

焊接缺陷及防止措施示范文本 使用指引：此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1、外观缺陷：外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪 器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、 焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。 单面焊的根部未焊透等。 A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属 的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热 量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间 角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造 成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原 因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。 咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同

时还会造成应力集中,发展为裂纹源。 矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无偏芯焊条,合理操作。 C、凹坑凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部

无铅焊的发展现状和发展趋势

无铅焊技术的发展现状和发展趋势 摘要 在焊接技术的发展过程中，锡铅合金一直是最优质的、廉价的焊接材料，无论是焊接质量还是焊后的可靠性都能够达到使用要求；但是，随着人类环保意识的加强，“铅”及其化合物对人体的危害及对环境的污染，越来越被人类所重视。随着无铅焊接的逐步应用（这是大势所趋），越来越多的用户开始寻找合适的焊接工具与密管脚芯片返修设备。2006年7月起，进入欧盟市场的电子电气产品将禁用的有害物质包括：镉、六价铬、铅、汞、PBB（多溴联苯）和PBDE （多溴二苯醚）。我国也已制定了相应的法律法规，最后期限也是2006年7月。本文对无铅焊接技术做了主要的介绍。 关键词：焊料趋势工艺窗口设备 Abstract In the process of the development of solder alloys，tin lead has been the most high-quality，low-cost， whether the quality of welding welding materials or reliability of welding is used to achieve requirements，But，as the environmental protection consciousness， strengthen human "and" lead compounds for the harm to human body and pollution to the environment， more and more attention by humans. With the application of lead-free soldering gradually （this is inevitable）， more and more users start looking for the right tools and pipe welding equipment repair feet chips. 2006 July，into the eu market electric products will disable the harmful material include: hexavalent chromium， cadmium， lead，mercury，PBB （br） and PBDE （more spin bromine diphenyl ether）. China has formulated relevant laws and regulations， the deadline is July 2006. In order to make everyone to lead-free soldering have more understanding of lead-free soldering， this paper mainly introduces the doing.

焊接的六大缺陷产生原因和预防措施大汇总

一、外观缺陷 外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器，从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边 是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽, 它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。 产生咬边的主要原因：是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。 防止咬边的预防：矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤 焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施：使焊缝处于平焊位置,正确选用规范，选用无偏芯焊条，合理操作。 C、凹坑 凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩孔。 防止凹坑的措施：选用有电流衰减系统的焊机,尽量选用平焊位置,选用合适的焊接规范,收弧时让焊条在熔池内短时间停留或环形摆动,填满弧坑。 D、未焊满 未焊满是指焊缝表面上连续的或断续的沟槽。填充金属不足是产生未焊满的根本原因。规范太弱,焊条过细,运条不当等会导致未焊满。 未焊满同样削弱了焊缝,容易产生应力集中,同时,由于规范太弱使冷却速度增大,容易带来气孔、裂纹等。 防止未焊满的措施：加大焊接电流,加焊盖面焊缝。 E、烧穿 烧穿是指焊接过程中,熔深超过工件厚度,熔化金属自焊缝背面流出,形成穿孔性缺。 焊接电流过大,速度太慢,电弧在焊缝处停留过久,都会产生烧穿缺陷。工件间隙太大，钝边太小也容易出现烧穿现象。 烧穿是锅炉压力容器产品上不允许存在的缺陷,它完全破坏了焊缝,使接头丧失其联接飞及承载能力。

第四节 焊接工艺基础知识

第四节焊接工艺基础知识 一、焊接接头的种类及接头型式 焊接中，由于焊件的厚度、结构及使用条件的不同，其接头型式及坡口形式也不同。焊接接头型式有：对接接头、T形接头、角接接头及搭接接头等。 (一)对接接头 两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。 钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。 厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—2规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—8所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。 图1—8 不同厚度板材的对接 (a)单面削薄，(b)双面削薄 较薄板厚度δ1≤2～5 >5～9 >9～12 >12 允许厚度差(δ—δ1) 1 2 3 4 (二)角接接头 两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—9。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。 图1—9 角接接头 (a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口 (三)T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—10。 图1—10 T形接头 (四)搭接接头 两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—11。

图1—11 搭接接头 (a)I形坡口，(b)圆孔内塞焊；(c)长孔内角焊 搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—11。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。 当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。 二、焊缝坡口的基本形式与尺寸 (一)坡口形式 根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J形等各种坡口形式。 V形和Y形坡口的加工和施焊方便(不必翻转焊件)，但焊后容易产生角变形。 双Y形坡口是在V形坡口的基础上发展的。当焊件厚度增大时，采用双Y形代替V形坡口，在同样厚度下，可减少焊缝金属量约1/2，并且可对称施焊，焊后的残余变形较小。缺点是焊接过程中要翻转焊件，在筒形焊件的内部施焊，使劳动条件变差。 U形坡口的填充金属量在焊件厚度相同的条件下比V形坡口小得多，但这种坡口的加工较复杂。 (二)坡口的几何尺寸 (1)坡口面待焊件上的坡口表面叫坡口面。 (2)坡口面角度和坡口角度待加工坡口的端面与坡口面之间的夹角叫坡口面角度，两坡口面之间的夹角叫坡口角度，见图1—12。 (3)根部间隙焊前在接头根部之间预留的空隙叫根部间隙，见图1—12。其作用在于打底焊时能保证根部焊透。根部间隙又叫装配间隙。 (4)钝边焊件开坡口时，沿焊件接头坡口根部的端面直边部分叫钝边，见图1—12。钝边的作用是防止根部烧穿。 (5)根部半径在J形、U形坡口底部的圆角半径叫根部半径(见图1—12)。它的作用是增大坡口根部的空间，以便焊透根部。 图1—12 坡口的几何尺寸 三、焊接位置种类 根据GB／T3375—94《焊接术语》的规定，焊接位置，即熔焊时，焊件接缝所处的空间位置，可用焊缝倾角和焊缝转角来表示。有平焊、立焊、横焊和仰焊位置等。

无铅焊接产生锡珠原因

原因：1.烙铁温度过高，焊料升温过快，造成助焊剂的溶剂“沸腾”而炸锡； 2.焊锡丝本身的质量原因。 其实焊锡丝都存在锡珠飞溅的现象，尤其是现在的无铅锡丝。只是不同牌子或型号的锡丝的飞溅现象程度不一样。目前飞溅现象最小的锡丝应该是日本的ALMIT ，但是价格很贵，都是客户指定要用的，如CASIO ，MATSUSHITA ，IBM ，SHARP。不过现在很多日系的企业用一种机器在焊锡丝上开一个V型槽，这样助焊剂就可以和空气接触，而不会膨胀而不会产生爆锡的现象，但开槽后的锡丝要在很短的时间里用掉，否则助焊剂会失效。目前用SONY ，MATSUSHITA ，RICOH 都在用这种机器。是日本的叫BONKOTE 維修無鉛SMD元件 1）修理普通元件如0603，0805，3216的元件，電烙鉄溫度的範圍：350℃±50℃。 2）修理IC，電烙鉄溫度的範圍：350℃±50℃ 3）修理含有金屬材料的元件或元件接觸面積較大散熱較快的物料，電烙鉄溫度範圍： 380℃±50℃。 4.4維修無鉛THD元件 1）修理普通元件如1/4W.1/2W的電阻，小三極管，小容量內壓低的電容，IC，二極管等小元件電烙鉄溫度的範圍：340℃±50℃。 2）修理含有金屬材料的元件如散熱器，內壓高容量大的電解電容，高壓二極管，火牛等較大的物料，電烙鉄溫度的範圍：380℃±50℃。 3）修理含有塑膠皮的連接線，烙鉄溫度的範圍：350℃±50℃。 使用手工焊接时，烙铁的温度及焊接时间是多少？怎么控制？有无相关的标准？ ?D#D蔲?n 睠3市 Z1c;??? 貼 這要看所焊的零件種類及面積, 同時要考慮焊接方法 !H g炒媖葏 如果是一般小電阻電容類, 就我過去的經驗如果用的 ?0腳f籗? 是30w左右的烙鐵, 溫度可設在約370度c應該足夠, 焊接時間約2-3秒且用較細的錫絲(0.8mm以下), 但是如果 @雵E?輛a 焊接面積大就應該用較大瓦特數(功率)如40w或更高, z%磕申 U? 有些超大焊接面積甚致用到60w, 而錫絲尺寸也隨著 ?檊靎?x? 焊接面積加大而加粗溫度可設在約400度c, 烙鐵焊接 9鑹?ｘUm? 除了溫度高低外還要考慮熱傳導量, 另外焊接方式方面癆n嚌?敿 傳統上很多人習慣先對錫絲加溫再加熱焊點的方法, "KM?叭繤 最好改為先對焊點加熱1-2秒後再加錫絲以避免錫絲內 ? ?FM诎 助焊劑加溫過久而焦化

焊接工艺知识

焊接工艺知识应知应会手册

焊接是一项光荣的工作 焊接是制造压力容器的关键环节 焊接质量决定压力容器的制造质量 压力容器质量事故大多是焊接质量造成的 重视并熟知焊接工艺，是焊制出优质焊缝的前提 严格遵守和执行焊接工艺，是焊接出优质焊缝的保证 作为一名合格焊工，必须要掌握压力容器焊接工艺基础知识

1.什么是钢制压力容器焊接工艺规程？ 焊接工艺规程是用来指导焊工施焊压力容器产品焊接接头，以保证焊缝的质量符合规范要求的工艺文件。其具体内容包括：焊接方法，母材金属类别及钢号，厚度范围,焊接材料的种类、牌号、规格，预热和后热温度，热处理方法和制度，焊接工艺电参数，接头形式及坡口形式，操作技术和焊后检查方法及要求。 2.压力容器焊工为什么要持证上岗？ 《压力容器安全技术监察规程》第68条规定：焊接压力容器的焊工，必须按照《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》进行考试，取得焊工合格证后，才能在有效期间担任合格项目范围内的焊接工作。由于压力容器承受压力，往往在高温或低温的条件下工作，内部常常是易燃、易爆、有毒、腐蚀的介质，一旦损坏会造成很大的破坏性。压力容器的焊接质量是至关重要的，而压力容器施焊焊工的责任心及操作技能直接影响到焊接质量。焊接接头是压力容器中的薄弱地带，它的质量常常决定了压力容器的承载能力与使用寿命。焊工必须取得焊工合格证，以保证获得满足设备使用要求的焊接接头。 3.压力容器焊工的持证项目为什么要分类？ 压力容器焊工取证的目的是获得满足设备使用要求的焊接接头，而对于不同施焊位置，它的操作方式有很大区别，操作方式的不同直接影响了焊接接头的质量及综合机械性能。例如平焊位置的焊接很容易获得满足要求的焊接接头，而对于同样的焊缝采用立焊方法进行，要获得合格的焊接接头是困难的，所以对于不同位置的焊接工作，焊工必须持有相应位置的焊工合格证。 4. 焊条、焊剂为什么要烘干？ 焊条、焊剂烘干的目的是去除焊条药皮及焊剂中的结晶水喝吸附的水分，以降低焊条药皮及焊剂中的氢进入到电弧气氛中，防止气孔、裂纹等缺陷的产生。 5. 为什么要求焊条、焊剂在大气中的放置时间不得超过4小时？ 烘干后的焊条及焊剂在大气中放置时间过长会吸附潮湿的空气，使烘干效果变差，药皮中的水分进入到熔池中成为形成气孔及裂纹的因素。由于我公司地处沿海地区，空气更为潮湿，所以更要注意焊材的防潮问题。对于重要的受压焊缝的焊接一定要做到焊条及焊剂的使用期限不超过4小时，超过4小时的焊条及焊剂要重新进行烘干处理。

有铅工艺和无铅工艺的区别

有铅工艺和无铅工艺的区别 趋势 首先我们来看看有铅和无铅的趋势，随着国际环保要求逐步提高，无铅工艺成为电子产业发展的一个必然过程。尽管无铅工艺已经推行这么多年，仍有部分企业使用有铅工艺，但无铅工艺完全代替有铅这是一个必然的结果。但是无铅工艺在使用方面有些地方也许还不如有铅工艺，所以我们以后要研究的是如何让无铅工艺更好地替代有铅工艺。让rosh环保更广泛的普及，达到既盈利又环保的双赢目标。 现状 当前国内许多大公司也没有完全采用无铅工艺而是采取有铅工艺技术来提高可 靠性，在机车行业中西门子和庞巴迪等国际知名公司也没有完全采用无铅工艺进行生产，而是尽量豁免。 当前有许多专业也认为无铅技术还有许多问题有待于进一步认识，如著名工艺专家李宁成博士也认为当前的无铅工艺技术的发展还没有有铅技术成熟，如先前的无铅焊接采用的最多的Sn3Ag0.5Cu焊料合金，最近发现由于Cu的含量稍低，焊点可靠性有些问题，有人建议将Cu的质量分数提高到1%~2%，但是现在时常上还没有这种焊料合金的产品。同时无铅焊接的电子产品的可靠性数据远远没有有铅焊接生产的电子产品丰富。 比较 有铅工艺技术有上百年的发展历史，经过一大批有铅工艺专家研究，具有交好的焊接可靠性和稳定性，拥有成熟的生产工艺技术，这主要取决于有铅焊料合金的特点。 有铅焊料合金熔点低，焊接温度低，对电子产品的热损坏少；有铅焊料合金润湿角小，可焊性好，产品焊点“假焊”的可能性小；焊料合金的韧性好，形成的焊点抗震动性能好于无铅焊点。

无铅焊接工艺从目前的研究结果中摸索有可替代合金的熔点温度都高于现有的 锡铅合金。例如从目前较可能被业界广泛接受的“锡——银——铜”合金看来，起熔点是217℃，这将在焊接工艺中造成工艺窗口的大大缩小。理论上工艺窗口的缩小为从锡铅焊料的37℃降到23℃。实际上，工艺窗口的缩小远比理论值大。因为在实际工作中我们的测温法喊有一定的不准确性，加上DFM的限制，以及要很好地照顾到焊点“外观”等，回流焊接工艺窗口其实只有约14℃。 图：有铅工艺窗口和无铅工艺窗口对比 不只是工艺窗口的缩小给工艺人员带来巨大的挑战，焊接温度的提高也使得焊接工艺更加困难。其中一项就是高温焊接过程中的氧化现象。我们都知道，氧化层会使焊接困难、润湿不良以及造成虚焊。氧化程度除了器件来料本身要有足够的控制外，拥护的库存条件和时间、加工前的处理(例如除湿烘烤)以及焊接中预热(或恒温)阶段所承受的热能(温度和时间)等都是决定因素。 由于无铅焊接工艺窗口比起含铅焊接工艺窗口有着显著的缩小，业界有些人认为氮气焊接环境的使用也许有必要。氮气焊接能够减少熔锡的表面张力，增加其湿润性。也能防止预热期间造成的氧化。但氮气非万能，它不能解决所有无铅带来的问题。尤其是不可能解决焊接工艺前已经造成的问题。 在目前的回流焊接设备中，使用强制热风对流原理的炉子设计是主流。热风对流技术在升温速度的可控性以及恒温能力方面较强。在加热效率和加热均匀性以重复性等方面较弱。这些弱点，在含铅技术中体现的并不严重，许多情况下还可以被接受。随着无铅技术工艺窗口的缩小和对重复性的更高要求，热风对流技术将受到挑战。

焊接图_焊接工艺基础知识

1 焊接工艺基础知识 1.1 焊接接头的种类及接头型式 用焊接方法连接的接头称为焊接接头（简称为接头）。它由焊缝、熔合区、热影响区及其邻近的母材组成。在焊接结构中焊接接头起两方面的作用，第一是连接作用，即把两焊件连接成一个整体；第二是传力作用，即传递焊件所承受的载荷。 根据GB/T3375—94《焊接名词术语》中的规定，焊接接头可分为10种类型，即对接接头、T形接头、十字接头、搭接接头、角接接头、端接接头、套管接头、斜对接接头、卷边接头和锁底接头，如图1。其中以对接接头和T形接头应用最为普遍。 (一)对接接头 两件表面构成大于或等于135°，小于或等于180°夹角的接头，叫做对接接头。在各种焊接结构中它是采用最多的一种接头型式。 钢板厚度在6mm以下，除重要结构外，一般不开坡口。 厚度不同的钢板对接的两板厚度差(δ—δ1)不超过表1—1规定时，则焊缝坡口的基本形式与尺寸按较厚板的尺寸数据来选取；否则，应在厚板上作出如图1—1所示的单面或双面削薄；其削薄长度L≥3(δ—δ1)。 图1—1 不同厚度板材的对接 (a)单面削薄， (b)双面削薄 两焊件端面间构成大于30°、小于135°夹角的接头，叫做角接接头，见图1—2。这种接头受力状况不太好，常用于不重要的结构中。

图1—2 角接接头 (a)I形坡口；(b)带钝边单边V形坡口 (三)T形接头 一件之端面与另一件表面构成直角或近似直角的接头，叫做T形接头，见图1—3。 图1—3 T形接头 (四)搭接接头 两件部分重叠构成的接头叫搭接接头，见图1—4。 图1—4 搭接接头 (a)I形坡口， (b)圆孔内塞焊； (c)长孔内角焊 搭接接头根据其结构形式和对强度的要求，分为不开坡口、圆孔内塞焊和长孔内角焊三种形式，见图1—4。 I形坡口的搭接接头，一般用于厚度12mm以下的钢板，其重叠部分≥2(δ1+δ2)，双面焊接。这种接头用于不重要的结构中。 当遇到重叠部分的面积较大时，可根据板厚及强度要求，分别采用不同大小和数量的圆孔内塞焊或长孔内角焊的接头型式。 1.2焊缝坡口的基本形式与尺寸 根据设计或工艺需要，将焊件的待焊部位加工成一定几何形状的沟槽称为坡口。开坡口的目的是为了得到在焊件厚度上全部焊透的焊缝。 (一)坡口形式 坡口的形式由 GB985—88《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》、GB986—88《埋弧焊焊缝坡口的基本形式及尺寸》标准制定的：根据坡口的形状，坡口分成I形(不开坡口)、V形、Y形、双Y形、U形、双U形、单边V形、双单边Y形、J 形等各种坡口形式。

焊接缺陷及防止措施(最新版)

焊接缺陷及防止措施(最新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0541

焊接缺陷及防止措施(最新版) 1、外观缺陷：外观缺陷(表面缺陷)是指不用借助于仪器,从工件表面可以发现的缺陷。常见的外观缺陷有咬边、焊瘤、凹陷及焊接变形等,有时还有表面气孔和表面裂纹。单面焊的根部未焊透等。 A、咬边是指沿着焊趾,在母材部分形成的凹陷或沟槽,它是由于电弧将焊缝边缘的母材熔化后没有得到熔敷金属的充分补充所留下的缺口。产生咬边的主要原因是电弧热量太高,即电流太大,运条速度太小所造成的。焊条与工件间角度不正确,摆动不合理,电弧过长,焊接次序不合理等都会造成咬边。直流焊时电弧的磁偏吹也是产生咬边的一个原因。某些焊接位置(立、横、仰)会加剧咬边。 咬边减小了母材的有效截面积,降低结构的承载能力,同时还会造成应力集中,发展为裂纹源。 矫正操作姿势,选用合理的规范,采用良好的运条方式都会有利

于消除咬边。焊角焊缝时,用交流焊代替直流焊也能有效地防止咬边。 B、焊瘤焊缝中的液态金属流到加热不足未熔化的母材上或从焊缝根部溢出,冷却后形成的未与母材熔合的金属瘤即为焊瘤。焊接规范过强、焊条熔化过快、焊条质量欠佳(如偏芯),焊接电源特性不稳定及操作姿势不当等都容易带来焊瘤。在横、立、仰位置更易形成焊瘤。 焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷,易导致裂纹。同时,焊瘤改变了焊缝的实际尺寸,会带来应力集中。管子内部的焊瘤减小了它的内径,可能造成流动物堵塞。 防止焊瘤的措施:使焊缝处于平焊位置,正确选用规范,选用无 偏芯焊条,合理操作。 C、凹坑凹坑指焊缝表面或背面局部的低于母材的部分。 凹坑多是由于收弧时焊条(焊丝)未作短时间停留造成的(此时 的凹坑称为弧坑),仰立、横焊时,常在焊缝背面根部产生内凹。 凹坑减小了焊缝的有效截面积,弧坑常带有弧坑裂纹和弧坑缩

无铅焊接的可靠性.

无铅焊接的可靠性 考虑到环境和健康的因素，欧盟已通过立法将在2008年停止使用含铅钎料，美国和日本也正积极考虑通过立法来减少和禁止铅等有害元素的使用。铅的毒害目前全球电子行业用钎料每年消耗的铅约为20000ｔ，大约占世界铅年总产量的5%。铅和铅的化合物已被环境保护机构(ＥＰＡ)列入前17种对人体和环境危害最大的化学物质之一。无铅钎料目前常用的含铅合金焊料粉末有锡一铅（Sn-Pb）、锡一铅一银（Sn-Pb-Ag）、锡一铅一铋（Sn-Pb-Bi）等，常用的合金成分为63%Sn/37%Pb以及62%Sn/36%Pb/2%Ag。不同合金比例有不同的熔化温度。对于标准的Sn63和Sn62焊料合金来说，回流温度曲线的峰值温度在203到230度之间。然而，大部分的无铅焊膏的熔点比Sn63合金高出30至45度，因此，无铅钎料的基本要求目前国际上公认的无铅钎料定义是:以Sn为基体，添加了Ag、Cu、Sb、In其它合金元素，而Pb的质量分数在0.2%以下的主要用于电子组装的软钎料合金。无铅钎料不是新技术，但今天的无铅钎料研究是要寻求年使用量为5～6万吨的Sn-Pb钎料的替代产品。因此，替代合金应该满足以下要求: (1)其全球储量足够满足市场需求。某些元素，如铟和铋，储量较小，因此只能作为无铅钎料中的微量添加成分; (2)无毒性。某些在考虑范围内的替代元素，如镉、碲是有毒的。而某些元素，如锑，如果改变毒性标准的话，也可以认为是有毒的; (3)能被加工成需要的所有形式，包括用于手工焊和修补的焊丝;用于钎料膏的焊料粉;用于波峰焊的焊料棒等。不是所有的合金能够被加工成所有形式，如铋的含量增加将导致合金变脆而不能拉拔成丝状; (4)相变温度(固/液相线温度)与Sn-Pb钎料相近; (5)合适的物理性能，特别是电导率、热导率、热膨胀系数; (6)与现有元件基板/引线及PCB材料在金属学性能上兼容; (7)足够的力学性能:剪切强度、蠕变抗力、等温疲劳抗力、热机疲劳抗力、金属学组织的稳定性; (8)良好的润湿性; (9)可接受的成本价格。 新型无铅钎料的成本应低于 22.2/ｋｇ，因此其中In的质量分数应小于 1.5%，Bi含量应小于 2.0%。早期的研发计划集中于确定新型合金成分、多元相图研究和润湿性、强度等基本性能考察。后期的研发计划主要集中于五种合金系列:SnCu、SnAg、SnAgCu、SnAgCuSb和SnAgBi。并深入探讨其疲劳性能、生产行为和工艺优化。表2.3 ＮＣＭＳ美国国家制造科学中心提出的无铅钎料性能评价标准ＩＰＣ也于2000年6月发布了研究报告“A guide line for assembly of lead-free electronics”。 目前国际上关于无铅钎料的主要结论如下:现在已经有很多种无铅钎料面世没有一种能够为SnPb钎料的直接替代提供全面的解决方案。 (1)对于某些特殊的工艺过程，某些特定的无铅钎料可以实现直接替代; (2)目前而言，最吸引人的无铅钎料是Sn-Ag-Cu系列。其他有潜力的组合包括Sn-0.7Cu、Sn-3.5Ag和Ｓn-Ag-Bi; (3)目前还没有合适的高铅高熔点钎料的无铅替代品;

无铅焊接技术论文

无铅焊接技术论文 因为环境保护的责任和市场竞争的需要 ,无铅焊接技术的应用是必然趋势。下面是为大家精心推荐的无铅焊接技术论文，希望能够对您有所帮助。 无铅手工焊接工艺分析 摘要：目前电子产品生产已经基本实现无铅化，手工焊接是最基础的焊接方法，而电烙铁是手工无铅焊接的主要工具。从无铅与有铅焊料工艺窗口的比较、手工焊接工具的选择、电烙铁的操作方法、手工焊接温度曲线及其热能量传导方面对手工焊接工艺进行分析，探讨如何提高手工焊接的工艺水平。 关键词：无铅手工焊接焊接工艺分析 ：TG441 ：A ：1007-3973(xx)001-060-03 尽管随着贴片技术与波峰焊技术的普遍使用，电子制造对手工的焊接使用慢慢减少，但是在产品试制、科学研究、学校实训和产品维修过程中手工焊接仍然需要。手工焊接是自动焊接的基础，也是电子工程人员必须掌握的基本技能。xx年以前我国基本都是有铅的焊接，欧盟从xx 年7月1日起在消费类电子产品中禁用铅，我国

也从xx年3月1日起对电子产品推行无铅化，现在已经基本实现无铅化了。电烙铁是手工无铅焊接的主要工具，理论实践但可以指导实践，只有深刻领会“焊接温度”、“焊接时间”的含意，通过理论的指导再加上勤奋的练习才能把电烙铁使用好。 1 有铅与无铅焊料工艺窗口比较 无铅焊料种类繁多，不同国家有不同的指定材料，SAC305是我国常用的无铅焊料，即Sn-3.0Ag-0.5Cu(Sn-Ag-Cu系)。焊料对整个工艺的可操作性、可靠性等方面起着决定性的作用，无铅焊料与有铅焊料Sn63Pb37相比有不同特性。图1中分别是锡铅焊料与无铅焊料的手工焊接工艺窗口。 PCB损坏温度区，温度为300℃左右，焊点达到这个温度会造成PCB焊盘损坏;元器件损坏温度区，温度为260℃左右，焊点达到这个温度会造成元件损坏;回流焊接温度区;虚线为焊锡熔点温度;助焊剂活化区，为该区域的下半部分。 从图1可知，Pb-Sn焊料的回流焊接温度为215℃ -230℃，无铅回流焊接温度为245℃ -255℃左右。若以元器件损坏温度为260℃为顶线，焊料的回流焊接温度为底线，则两线之间的温度差称为“焊接工艺窗口”。Pb-Sn焊料的工艺窗口为40℃左右;无铅焊料

焊接缺陷产生原因及防止措施

焊接缺陷产生原因及防止措施 焊接接头的不完整性称为焊接缺陷，主要有焊接裂纹、未焊透、夹渣、气孔和焊缝外观缺陷等。这些缺陷减少焊缝截面积，降低承载能力，产生应力集中，引起裂纹；降低疲劳强度，易引起焊件破裂导致脆断。 一缺陷名称：气孔（Blow Hole） 焊接方式发生原因防止措施 手工电弧 焊(1)焊条不良或潮湿. (2)焊件有水分、油污或锈. (3)焊接速度太快. (4)电流太强. (5)电弧长度不适合. (6)焊件厚度大,金属冷却过速. (1)选用适当的焊条并注意烘干. (2)焊接前清洁被焊部份. (3)降低焊接速度,使内部气体容易逸 出. (4)使用厂商建议适当电流. (5)调整适当电弧长度. (6)施行适当的预热工作. CO2气体保护焊(1)母材不洁. (2)焊丝有锈或焊药潮湿. (3)点焊不良,焊丝选择不当. (4)干伸长度太长,CO2气体保 护不周密. (5)风速较大,无挡风装置. (6)焊接速度太快,冷却快速. (7)火花飞溅粘在喷嘴,造成气 体乱流. (8)气体纯度不良,含杂物多(特 别含水分). (1)焊接前注意清洁被焊部位. (2)选用适当的焊丝并注意保持干燥. (3)点焊焊道不得有缺陷,同时要清洁 干净,且使用焊丝尺寸要适当. (4)减小干伸长度,调整适当气体流 量. (5)加装挡风设备. (6)降低速度使内部气体逸出. (7)注意清除喷嘴处焊渣,并涂以飞溅 附着防止剂,以延长喷嘴寿命. (8)CO2纯度为99.98%以上,水分为0. 005%以下.

埋弧焊接 (1)焊缝有锈、氧化膜、油脂等 有机物的杂质. (2)焊剂潮湿. (3)焊剂受污染. (4)焊接速度过快. (5)焊剂高度不足. (6)焊剂高度过大,使气体不易 逸出(特别在焊剂粒度细的情 形). (7)焊丝生锈或沾有油污. (8)极性不适当(特别在对接时 受污染会产生气孔). (1)焊缝需研磨或以火焰烧除,再以钢 丝刷清除. (2)约需300℃干燥 (3)注意焊剂的储存及焊接部位附近 地区的清洁,以免杂物混入. (4)降低焊接速度. (5)焊剂出口橡皮管口要调整高些. (6)焊剂出口橡皮管要调整低些,在自 动焊接情形适当高度30-40mm. (7)换用清洁焊丝. (8)将直流正接(DC-)改为直流反接(D C+). 设备不良(1)减压表冷却,气体无法流出. (2)喷嘴被火花飞溅物堵塞. (3)焊丝有油、锈. (1)气体调节器无附电热器时,要加装 电热器,同时检查表之流量. (2)经常清除喷嘴飞溅物.并且涂以飞 溅附着防止剂. (3)焊丝贮存或安装焊丝时不可触及 油类. 自保护药芯焊丝(1)电压过高. (2)焊丝突出长度过短. (3)钢板表面有锈蚀、油漆、水 分. (4)焊枪拖曳角倾斜太多. (5)移行速度太快,尤其横焊. (1)降低电压. (2)依各种焊丝说明使用. (3)焊前清除干净. (4)减少拖曳角至约0-20°. (5)调整适当. 典型缺陷照片