李廣志,吳天賜
(1.空軍裝備部駐成都地區(qū)軍事代表局駐貴陽地區(qū)第一軍事代表室;2.貴州航天電器股份有限公司,貴州貴陽,550009))
隨著連接器國產(chǎn)化替代的不斷發(fā)展,電連接器在市場上不斷受到重用,在衛(wèi)星、兵器、導彈等行業(yè)大規(guī)模應用開來,市場需求量更是達到數(shù)億以上,但產(chǎn)品大面積的推廣使用,以彎插印制板為首的焊接類產(chǎn)品在使用過程中不斷出現(xiàn)因焊接熱導致的質(zhì)量問題,極大地制約著產(chǎn)品的使用發(fā)展。
本文以主流的J30J彎插印制板產(chǎn)品為例,通過實驗驗證,對連接器耐塘錫焊接熱進行分析,驗證產(chǎn)品性能并焊接熱的極限,為后續(xù)產(chǎn)品的使用及公司產(chǎn)品推廣提供參考。
典型J30J產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1,產(chǎn)品由絕緣基座、金屬外殼、插針合件(插孔合件)、橡膠墊灌封膠組成,絕緣基座、外殼和插針合件通過灌封膠固定成一個整體。其中基座為塑料材質(zhì),為承受焊接熱時最先出現(xiàn)故障現(xiàn)象零件。
圖1 J30J彎插印制板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖
2.2.1 插頭搪錫后基座孔內(nèi)出現(xiàn)變形及多余物
在使用彎插連接器時,為方便后續(xù)焊接,在手工焊接前需對連接器引腳進行搪錫,此現(xiàn)象為搪錫后基座內(nèi)孔出現(xiàn)變形以及融化現(xiàn)象,融化的多余物附著在插針合件上,導致產(chǎn)品對接困難。
2.2.2 插座焊接后基座出現(xiàn)異常變形
在使用彎插式插座連接器時,產(chǎn)品焊接在印制板上后進行檢查,發(fā)現(xiàn)對接端側(cè)基座出現(xiàn)異常變形,變形隆起的基座物質(zhì)已從產(chǎn)品對接端內(nèi)腔底部邊緣擠開橡膠墊并凸出。
圖2 塘錫后基座孔內(nèi)出現(xiàn)變形及多余物
圖3 焊接后基座出現(xiàn)異常變形
目前,常用的焊接方法主要有手工焊接及錫鍋搪錫,本實驗將以這兩種用法為例,進行焊接熱試驗驗證。J30J產(chǎn)品耐焊接熱按GJB 2446-95中4.7.11執(zhí)行,其中指標為:“烙鐵加熱到溫度為360±10℃,使焊料成為液體狀的保留時間4至5s”,此指標為手工焊接;由于QJ3267-2006《電子元器件搪錫工藝要求》無電連接器錫鍋搪錫的規(guī)定,根據(jù)QJ3267-2006《電子元器件搪錫工藝要求》規(guī)定,當鍍金層厚度小于2.5μm(該接觸件鍍金層厚度為1.3μm~1.8μm)時,可進行一次搪錫處理,產(chǎn)品按照QJ/Z147-85《電子元器件搪錫工藝細則》中第4.3.3條“錫鍋搪錫溫度不大于290℃,搪錫時間為1s”指標執(zhí)行。
使用#1、#2編號2只J30J彎插產(chǎn)品按規(guī)范驗證手工焊接指標,使用#3、#4編號2只J30J彎插產(chǎn)品按規(guī)范驗證塘錫指標,通過試驗驗證,現(xiàn)有的產(chǎn)品耐塘錫焊接熱性能完全能滿足GJB2446-95《外殼定位超小型矩形電連接器總規(guī)范》及QJ/Z147-85《電子元器件搪錫工藝細則》中相關(guān)要求,產(chǎn)品性能滿足要求。
按手工焊接指標,選用#5、#6編號兩只產(chǎn)品進行加嚴試驗,焊接溫度為:360℃±10℃,時間為:2min。試驗完成后待產(chǎn)品完全冷卻再在放大鏡下對產(chǎn)品進行外觀檢查,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品對接端完好,無基座熔化現(xiàn)象,且用對應的插座端產(chǎn)品進行對接,對接過程順暢,無異常現(xiàn)象。由于手工焊接為單點受熱,產(chǎn)品焊接過程中熱量容易散失,由試驗可知,產(chǎn)品單點進行連續(xù)2min的焊接后仍為正常狀態(tài),而手工焊接單點一般僅為2~5s,因此產(chǎn)品性能完全能夠滿足手工焊接需求。
選用#7和#8產(chǎn)品按照QJ/Z147-85《電子元器件搪錫工藝細則》中第4.3.3條“錫鍋搪錫溫度不大于290℃”要求對產(chǎn)品引腳尾端整體進行錫鍋搪錫試驗,搪錫溫度為290℃,搪錫時間為直到基座出現(xiàn)熔化現(xiàn)象為止。在試驗過程中,先將#7和#8產(chǎn)品分別搪錫5s,待產(chǎn)品完全冷卻后再對產(chǎn)品外觀進行檢查,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品對接端完好,基座均未出現(xiàn)熔化現(xiàn)象。為了進一步分析,繼續(xù)對#7和#8產(chǎn)品進行錫鍋搪錫試驗,發(fā)現(xiàn)搪錫時間為10s時產(chǎn)品對接端基座開始熔化和形成隆起變形。產(chǎn)品基座變形圖見圖4。
圖4 試驗10S后產(chǎn)品基座變形圖
通過上述分析及試驗驗證,市場上J30J彎插印制板產(chǎn)品耐搪錫焊接熱完全能滿足對應的焊接及塘錫要求。且根據(jù)試驗驗證,產(chǎn)品手工單點焊接可持續(xù)2min以上無問題,而搪錫則在時間達到10s時開始出現(xiàn)基座融化變形現(xiàn)象。因此,在后續(xù)使用此類電連接器產(chǎn)品時,應嚴格保證搪錫時間在5s以內(nèi),以保證基座不會因搪錫而發(fā)生融化變形,影響后續(xù)產(chǎn)品使用。