在电子组装技术里，什么样的工艺设计才能满足产品质量、可靠性要求？
【软钎焊接中的问题】
在整个电子设备的装联过程中，“软钎焊”的权重可达60%以上，它对电子产品的整体质量和可靠性有着特殊的意义。它的质量好坏直接关系到电子设备的工作可靠、寿命长短。而要保证任何一台/套电子设备或电子系统中成千上万个焊点都是完美无缺的焊接，难度是极大的！他是电子装联技术中使用最多、最广泛、永远不可缺的关键技术与质量！
这是当代电子装联问题的首要问题。提出这一问题，是为有效地推进焊接技术的认知和操作，他关系到电子产品和设备的小型化、轻量化，快速反应平台的可靠性，国家前途和命运，是对设计师、工艺师、整个电子行业社会历史责任感的呼唤。
可是很多人都较轻视软钎焊接技术，理由是：焊接时，动手一试，立马粘上了，所以认为它简单。然而，在当今电子产品朝向更轻、薄、小、高密度组装时，要求设备高可靠性时，人们才发现，设备的故障原因，除元器件的早期不良和正常消耗外，基本上都是焊接不良！
因为产品制成后，检验不可能将问题焊点一个不漏的查出来，更何况软钎焊的装联技术本身存在着许多隐含的质量因素。因此：焊接技术并不简单，决不只是规定操作标准和验收标准就可以了。
【对焊接界面认识不清】
电子设备中的每个焊点至少有两个连接界面：焊接金属A与焊接金属B均由中间的焊料相连接的两个界面。见图1所示。
一： 由焊料组成的的两个被焊接金属示意图
锡-铅焊料对母材铜基体焊接时，在熔融焊料与基体金属的界面上，由于扩散作用，从焊料方面看，仅有Sn参与了反应，Pb没有参与化合物反应。因为从母材金属方面看，基体金属与焊料之间的界面上以原子量的比例按化学方式结合起来的金属间化合物，在靠近焊料一侧形成了Cu6Sn5(η相)，而靠近母材铜的一侧形成了Cu3Sn（ε相）。显然Pb没有结合进这个金属间的化合层内。一个可靠性良好的焊点，其金属间结合层的这个界面，在显微金相组织下所呈现的主要应是铜锡合金的薄层。
但是，当温度继续升高、时间进一步延长，Sn/Pb焊料中的Sn不断向Cu表面扩散，在焊料一侧只留下Pb（注意而不是母材一侧），形成了富Pb层。 Cu3Sn和富Pb层之间的界面结合力非常脆弱，当受到温度、震动等冲击，就会在焊接界面处发生裂纹。焊料越多、焊接温度越高、焊接时间越长形成的富Pb层越厚，焊点开裂或脱焊的概率就越大。
因此，我们千万不能认为焊点越胖越可靠。
【焊料厚度究竟多少为最佳】
那么，两个被焊接金属间化合物的薄层量化概念是多少呢？理论界不同说法：
<4 μm、5 μm、8 μm？
但是业内有一点认识非常统一：
焊接后必须生成结合层，且结合层中不可能没有金属间化合物，但不能太厚，因为金属间化合物比较脆，与基板材料、焊盘、元器件、焊接端之间的热膨胀系数差别很大时，容易产生龟裂造成焊点失效。如图2所示。
大量的研究试验结论认为：
软钎焊接的结合强度不取决于钎接部位钎料量的多少，钎料量对单元面积的强度影响不大。
2：焊料太厚造成的焊点龟裂
因此根据试验报告认为：合金层厚度为1.2～3.5μm时比较合适。这个厚度的量化指标已经被我正式写入国军标了。
【对电子装联技术的认可】
电子装联技术几十年来没有形成独立的技术科研开发和如何低成本制造的工程化专门机构。
笔者2007年初至今，一直在业界上电子装联技术的培训课，其中特别是整机的课程、多芯电缆组件的装焊课程，在国内几乎是空白。可见这种知识的传播、专业机构的运作，是多么的苍白无力！
面对现代化的电子产品、成套电子装备，电子装联技术及人员，必须思考：什么样的电路设计才符合可制造性要求（即DFM）？什么样的工艺设计才能满足产品质量、可靠性要求？什么样的工艺知识才具有可指导性、可操作性？
【电装工艺的不完善表现】
一、焊点方面的表现
近代电子装联技术几十年过去了，对软钎焊接后质量的认可问题、实践中如何判定优良焊点、好焊点、可接受焊点、差焊点、不可接受焊点的问题。对这两个问题现有的标准中都有要求，但是，如何结合焊接实际情况来判定，标准在可操作性上显得苍白了些。因为多少年来，我们的电装检验、技术人员对焊点的认识不是好就是坏，没有中间成分，造成了许多不必要的返工。
表1 就是SJ标准、QJ标准中出现的关于润湿角的评定。
表1 焊接润湿角的判定表
在操作者、检验人员中长期存在一种错误认识：焊料量宁多勿少，90o>θ>75o焊点“饱满”、看着踏实、好；而15o<θ<30o的焊点，锡量太少！但恰恰是润湿角θ≥90o和90o>θ>75o ，不但焊接强度降低，还存在着“液态钎料和基体金属表面之间缺乏润湿亲合力”，潜伏着“虚焊”的危险性。
下面是笔者关于焊点的一些截图与作图，以期读者可以较好地对照表1，建立对具体润湿角度的量化感观认识。
二、整机方面的表现
对整机装焊而言，主要靠工艺卡在指导操作。但是工艺卡的使用必须有较为完善的工艺体系文件来支撑，目前这个“卡”只是一个流程指引。因为对工艺来讲似乎除了布线、焊接就没有什么更多的技术所在了，这就是目前整机装焊中工艺的普遍现象。
实际上目前这种工艺卡片并不能完全指导生产与操作。因为要让操作者对一批电子设备装焊出来后质量一致、效率最高、成本最低，就必须对电路设计图纸进行二次工艺开发，才能真正指导生产！
三、整机布线的问题
整机布线问题在电装中千奇百怪、气象万千，容易被忽略和不易掌握的是: 焊点上连接导线间存在的看不见的“力”。即焊点上引出导线的长度问题、整形问题都关系到这个 “力”。
这个“力”即是焊点上引出导线的长度，整机中焊接端子上的导线与线束扎带之间的两个制约点（见图8所示），它们之间的距离就是导线的自由伸缩长度，在这个长度上的所有距离上都存在应力。焊接时伸缩长度留多少？如何把握所留长度的形态？这是一个非常靠经验的操作问题，恰到好处地把握2～3 mm的长度差异，不是一件易事。这种整机内部隐含的、可变的、无法测量的质量因素，是“流程卡”能指引的吗？
8 焊接端子上导线与线束出线间的两个制约点示意图
所以，整机装联工艺技术必须“把握”大量隐含质量问题的处理能力，必须学会“看透”一个焊点长期在整机中的动态表现及这个“力”的处理如何，然后把这些“把握”和“看透”根据具体不同的情况反映在工艺卡上，使工艺卡不再是流程卡，结束长期以来在操作者眼里这些“流程卡”的摆设作用，这才是整机装联技术的关键所在。
四、接口方面的表现
电装的接口问题一般表现在机柜、装机、装车、装船等系统级电子设备上。这些接口的工程问题最集中的就体现在各级的接地上，即系统级工程电磁兼容问题，工艺是如何做的呢？长期以来，这个问题几乎都是一个空白：工艺卡上如何反映接口的接地！
多芯电缆组件是维系系统级电子设备接口的关键部件，组件的本身装焊不是问题，但是当他被使用到系统级电子设备中时，这些电缆组件在设备上如何布局、如何接地、直接关系到接口间电气指标的最大实现！
当系统级电子设备产生电磁不兼容的时候，往往就直接关系到这些电缆组件是如何接地的！
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