摘 "要： 超厚鋁基板是一種特殊印制板，其具有良好的穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性，逐漸被應(yīng)用于軍用設(shè)備和高科技民品領(lǐng)域。而其良好的導(dǎo)熱性給焊接帶來(lái)了困難，手工焊接在國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的烙鐵溫度280～320 ℃限制下，已無(wú)法完成焊接。這采用一種新型的加熱方式，補(bǔ)償鋁基板在焊接過(guò)程中的熱損失，通過(guò)工藝試驗(yàn)尋找最佳的工藝參數(shù)，解決鋁基板難以焊接的問(wèn)題。

關(guān)鍵字： 鋁基板; 預(yù)熱板; 手工焊接; 熱補(bǔ)償

中圖分類號(hào)： TN710?34 " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " " " " " " " " " " " " "文章編號(hào)： 1004?373X（2015）06?0039?02

Research on welding technology for super thick aluminum substrate

TAN Xiao?peng

（Xi’an Institute of Navigation Technology， CETC， Xi’an 710068， China）

Abstract： The super thick aluminum substrate is a kind of special printed?circuit board， which has good performance in size stability and heat conduction， and has been gradually used in the fields of military equipment and high?tech civil product， but its good heat conduction brought about difficulty of welding. It means that the manual welding under the limitation of electric iron temperature （280～320℃） prescribed by the military standard， is unable to complete the welding. A new type of heating mode is adopted in the welding process to compensate heat loss of aluminum substrate， find the best process parameters by means of technological test， and solve the welding problem.

Keywords： aluminum substrate; preheat equipment; manual soldering; thermal compensation

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的多功能、高可靠性已成為必然趨勢(shì)。鋁基板就是以其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、機(jī)械加工性和尺寸穩(wěn)定性以及電氣性能滿足一些大功率、高可靠的設(shè)備需要。特別是厚度大于4 mm的超厚鋁基印制板，近年來(lái)成為金屬印制板發(fā)展的一個(gè)新亮點(diǎn)，逐漸被應(yīng)用于軍用設(shè)備。我單位從事電子產(chǎn)品生產(chǎn)，超厚鋁基板的電裝已經(jīng)很普遍，而國(guó)軍標(biāo)《航天電子電氣產(chǎn)品焊接通用技術(shù)要求》QJ3011?98規(guī)定“手工焊接溫度一般應(yīng)設(shè)定在260～300 ℃”;《航天電子電氣產(chǎn)品手工焊接工藝技術(shù)要求》QJ3117?99規(guī)定“烙鐵頭部溫度為280 ℃，任何情況下不得超過(guò)320 ℃”，在滿足國(guó)軍標(biāo)焊接溫度260～320 ℃的前提下，采用普通的手工焊已經(jīng)無(wú)法完成元器件的焊接。對(duì)此，需要分析原因，采取措施、實(shí)驗(yàn)來(lái)解決生產(chǎn)中這一難題。

1 "原因分析和解決措施

1.1 "原因分析

雙面板、多層板的密度高、功率大，熱量的散發(fā)較為困難。常規(guī)的FR?4、CEM?3等印制板基材，皆為熱的不良導(dǎo)體，熱量不易散發(fā)，而金屬鋁基板解決了普通板材不易散熱的問(wèn)題。正是由于金屬鋁基板散熱快的這一特性，導(dǎo)致烙鐵在焊接過(guò)程中局部熱損失快，其實(shí)際的焊接溫度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于烙鐵的設(shè)置溫度，焊錫熔化后無(wú)法充分流動(dòng)進(jìn)行焊接，形成冷焊，而帶有大面積接地的鋁基板焊盤更加難易焊接，如圖1所示。

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圖1 鋁基板

1.2 "解決措施

由于在焊接過(guò)程中的熱損失，操作人員不得不調(diào)高烙鐵焊接溫度至400 ℃左右，而長(zhǎng)時(shí)間的高溫加熱勢(shì)必對(duì)鋁基板和元器件造成損害，要解決鋁基板在焊接時(shí)的熱損失，則需增加外界環(huán)境溫度，補(bǔ)償焊接時(shí)損失的熱量，而采取烘箱和預(yù)熱板對(duì)鋁基板進(jìn)行加熱均可以增加鋁基板的溫度：

方案一（采用烘箱）：經(jīng)過(guò)烘箱加熱后的鋁基板溫度升高，但沒(méi)有持續(xù)加熱源后鋁基板由于良好的散熱性很快就會(huì)回到常溫，所以此方案只適用于很小批量且分布了較少的元器件的鋁基板。

方案二（采用預(yù)熱板）：采用加熱源不斷的進(jìn)行加熱，溫度恒定，不用擔(dān)心鋁基板溫度下降，且預(yù)熱板預(yù)熱時(shí)間短，啟動(dòng)速度快，操作更加方便。

經(jīng)過(guò)比較預(yù)熱板由于能夠持續(xù)加熱等一系列優(yōu)勢(shì)，更加適用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

2 "工藝試驗(yàn)

2.1 "試驗(yàn)裝置

（1） 6 mm厚鋁基板，表貼電容，線圈，電阻，濾波器;

（2） Weller WHP3000預(yù)熱板;

（3） Weller "wx2溫控烙鐵 + Weller "wx2 120烙鐵頭、焊錫絲、酒精棉球;

（4） TES?1300數(shù)字測(cè)溫儀、高溫膠帶。

2.2 "溫度測(cè)量

首先需要測(cè)量預(yù)熱板的設(shè)置溫度和待加熱鋁基板表面的實(shí)際溫度。鋁基板上從上到下，左右對(duì)稱選取6點(diǎn)，用高溫膠帶進(jìn)行測(cè)溫儀探點(diǎn)的固定，如圖2所示。

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圖2 測(cè)量裝置

預(yù)熱板設(shè)定溫度從80 ℃開(kāi)始，將6個(gè)點(diǎn)全部測(cè)試完畢，間隔20 ℃遞增，如表1所示，當(dāng)設(shè)定溫度到達(dá)160 ℃時(shí)，鋁基板表面溫度已經(jīng)達(dá)到63.5 ℃左右，操作人員已無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在此情況下焊接，在保證操作人員安全和后期生產(chǎn)可行性的情況下，預(yù)熱板的最高溫度只允許設(shè)置到140 ℃。

2.3 焊接試驗(yàn)

由于預(yù)熱板的加熱會(huì)使鋁基板表面溫度升高，為保證焊接時(shí)操作人員的安全，需要將溫控烙鐵調(diào)至國(guó)軍標(biāo)規(guī)定的溫度上限320 ℃，這樣就能降低預(yù)熱板所補(bǔ)償?shù)臒崃俊Ｊ紫葘X基板表面用酒精棉球進(jìn)行擦洗，增加其可焊性。啟動(dòng)預(yù)熱板，設(shè)置溫度從80 ℃開(kāi)始，由于鋁基板較厚，加熱15 min后到達(dá)穩(wěn)定的溫度，同樣間隔20 ℃遞增開(kāi)始焊接不同的器件和不同的區(qū)域，焊接過(guò)程如表2所示。

表1 預(yù)熱板設(shè)定溫度與印制板表面實(shí)際溫度

表2 焊接過(guò)程

鋁基板上普通的焊點(diǎn)預(yù)熱板設(shè)置在100 ℃即可完成焊接，而帶有大面積接地的焊盤焊接過(guò)程中熱量損失更快，需要繼續(xù)補(bǔ)償溫度，從表2試驗(yàn)過(guò)程得到，預(yù)熱板需要將溫度調(diào)高至120～140 ℃才可以完成器件的焊接，而120 ℃時(shí)的鋁基板表面溫度為46.5 ℃，對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)是更加安全的溫度。圖3是在符合國(guó)軍標(biāo)焊接溫度的前提下試驗(yàn)焊接的鋁基板。

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圖3 鋁基板器件焊接

3 nbsp;結(jié) "語(yǔ)

鋁基板由于具有良好的散熱性至使焊接需要更高的溫度，對(duì)于鋁基板上普通的焊盤不使用預(yù)熱板的情況下要完成焊接，溫度一般在360～370 ℃，而鋁基板上有接地點(diǎn)或者大面積接地點(diǎn)的區(qū)域，烙鐵的焊接溫度往往需要設(shè)置在400 ℃左右才能完成焊接，高溫度的焊接是烙鐵頭給印制板局部加熱，使烙鐵損失后的溫度能保證焊錫流動(dòng)來(lái)保證焊接。而預(yù)熱板采用整體加熱，補(bǔ)償40～50 ℃即可，通過(guò)表1和試驗(yàn)得知，采用預(yù)熱板完成鋁基板焊接，預(yù)熱板的設(shè)置溫度在100～120 ℃即可。

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