彎插電連接器耐搪錫焊接熱分析

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))

1 引言

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(dǎo)彈等行業(yè)大規(guī)模應(yīng)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(dǎo)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。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹及實際反饋問題

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)介紹

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 實際反饋問題

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(dǎo)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

3 產(chǎn)品焊接指標(biāo)及試驗驗證

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(biāo)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(biāo)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(dāng)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(biāo)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(biāo)，使用#3、#4編號2只J30J彎插產(chǎn)品按規(guī)范驗證塘錫指標(biāo)，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。

4 產(chǎn)品耐搪錫焊接熱極限試驗

4.1 手工焊接極限試驗

按手工焊接指標(biāo)，選用#5、#6編號兩只產(chǎn)品進行加嚴(yán)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(yīng)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。

4.2 搪錫極限試驗

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

5 結(jié)論

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(yīng)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(yīng)嚴(yán)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。