铅锡焊料熔点低于200
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(4)焊点表面应有良好的光泽,主要跟使用温度和助 焊剂有关。
(5)焊点要光滑、无毛刺和空隙 (6)焊点表面应清洁
6.助焊剂的作用
助焊剂(FLUX)這個字来自拉丁文是"流动"(Flow in Soldering)。助焊剂主要功能为: (1)化学活性 要达到一个好的焊点,被焊物必须要有一个完全无氧化 层的表面,但金属一旦曝露于空气中会生成氧化层,这种氧 化层无法用传统溶剂清洗,此时必须依赖助焊剂与氧化层起 化学作用,当助焊剂清除氧化层之后,干净的被焊物表面, 才可与焊锡结合。 助焊剂与氧化物的化学反应有几种: a.相互化学作用形成第三种物质; b.氧化物直接被助焊剂剥离; c.上述两种反应并存。
(1)润湿 润湿过程是指已经熔化了的焊料借助毛细管 力沿着母材金属表面细微的凹凸和结晶的间隙 向四周漫流,从而在被焊母材表面形成附着层, 使焊料与母材金属的原子相互接近,达到原子 引力起作用的距离。 引起润湿的环境条件:被焊母材的表面必须 是清洁的,不能有氧化物或污染物。
润湿与润湿角 不润湿的实例
(3)冶金结合 由于焊料与母材相互扩散,在2种金属之 间形成了一个中间层金属化合物,要获得 良好的焊点,被焊母材与焊料之间必须形 成金属化合物,从而使母材达到牢固的冶 金结合状态。
4.锡焊的条件
(1)被焊件必须是具有可焊性。 可焊性也就是可浸润性,它是指被焊接的金属材料 与焊锡在适当的温度和助焊剂作用下形成良好结合的性 能。不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的,只有一 部分金属有较好可焊性(严格的说应该是可以锡焊的性 质),才能用锡焊连接。一般铜及其合金、金、银、锌、 镍等具有较好可焊性,而铝、不锈钢、铸铁等可焊性很 差,一般需采用特殊焊剂及方法才能锡焊。
(3)焊剂合适 焊接不同的材料要选用不同的焊剂,即使是同种材料, 当采用焊接工艺不同时也往往要用不同的焊剂,例如手工烙 铁焊接和浸焊,焊后清洗与不清洗就需采用不同的焊剂。对 手工锡焊而言,采用松香和活性松香能满足大部分电子产品 装配要求。还要指出的是焊剂的量也是必须注意的,过多、 过少都不利于锡焊。 (4)具有适当的焊接温度 温度过低,则难于焊接,造成虚焊。温度过高会使焊料 处于非共晶状态,加速助焊剂的分解,使焊料性能下降,还 会导致印制板上的焊盘脱落。 (5)具有合适的焊接时间 应根据被焊件的形状、大小和性质等来确定焊接时间。 过长易损坏焊接部位及元器件,过短则达不到焊接要求。
松香助焊剂去除氧化层,即是第一种反应,松香 主要成份为松香酸和异构双萜酸,当助焊剂加热后 与氧化铜反应,形成铜松香,是呈绿色透明状物质 ,易溶入未反应的松香内与松香一起被清除,即使 有残留,也不会腐蚀金属表面。 氧化物曝露在氢气中的反应,即是典型的第二种 反应,在高温下氢与氧发生反应成水,减少氧化物 ,这种方式常用在半导体零件的焊接上。 几乎所有的有机酸或无机酸都有能力去除氧化物 ,但大部分都不能用来焊锡,助焊剂被使用除了去 除氧化物的功能外,还有其他功能,这些功能是焊 锡作业时,不可避免考虑的。
电子产品制造工艺
一、焊接原理
1.焊接的意义及特点 锡焊是把比被焊金属熔点低的焊料和被 焊金属一起加热,在被焊金属不融化的条 件下,使融化的焊料润湿连接处被焊金属 的表面,在它们的接处界面上形成合金层, 达到被焊金属的牢固连接。
锡焊是将铅锡焊料熔入焊件的缝隙使 其连接的一种焊接方法,其特点是: (1)铅锡焊料熔点低于200 ℃; (2)要求低,投资少; (3)焊点有足够强度和电气性能; (4)锡焊过程可逆,易于拆焊。
(2)扩散 什么是扩散? 定义1:通过分子运动或流体紊动的随机分散作 用使原本分布不均匀的流体属性及其含有物趋于局 部均化的过程。 定义2:微粒子(包括原子和分子)在气相、液相、 固相或三者之间,由高浓度向低浓度方向迁移,直 到混合均匀的物理运动现象。 掌握扩散的条件:距离的条件,温度的条件。 扩散的发生需要符合距离与温度二个条件:
(2)焊料合格 铅锡焊料成分不合规格或杂质超标都会影响焊锡质 量,特别是某些杂质含量,例如锌、铝、镉等,即使 是0.001%的含量也会明显影响焊料润湿性和流动性, 降低焊接质量。再高明的厨师也无法用劣质的原料加 工出美味佳肴,这个道理是显而易见的。 被焊金属表面应保持清洁。氧化物和粉尘、油污等 会妨碍焊料浸润被焊金属表面。在焊接前可用机械或 化学方法清除这些杂物。
2.焊接的作用 焊接的作用是避免连接处移动和露在空 气中的金属表面氧化而导致导电率的不稳 定。
3.锡焊的机理 锡焊是一门科学,它的原理是通过加热的烙铁 将固态焊锡丝加热熔化,再借助于助焊剂的作用, 使其流入被焊金属之间,待冷却后形成牢固可靠 的焊接点。当焊料为锡铅合金焊接面为铜时,焊 料先对焊接表面产生润湿,伴随着润湿现象的发 生,焊料逐渐向金属铜扩散,在焊料与金属铜的 接触面形成附着层,使两则牢固的结合起来。所 以焊锡是通过润湿、扩散和冶金结合这三个物理, 化学过程来完成的。
5.锡焊的要求
(1)焊点机械强度要足够 因此要求焊点要有足够的机械强度。用把被焊元器件的引线端子 打弯后再焊接的方法可增加机械强度。 (2)焊接可靠,保证导电性能 为使焊点有良好的导电性能,必须防止虚焊,虚焊是指焊料与被 焊物表面没有形成合金结构,只是简单地依附在被焊金属的表面上, 如下图所示:
Baidu Nhomakorabea
(3)焊点上焊料应适当 过少机械强度不够、过多浪费焊料、并容易造成焊 点短路。
a.两块金属必须接近到足够小的距离。金属表面的 氧化层或其他杂质都会使两块金属达不到这个距离。 b.金属分子只有在一定的温度下才能获得足够的动 能,使扩散得以进行。 锡焊是焊料与焊件界面上的扩散。焊件表面的清洁 和加热是达到其扩散进行的基本条件。 伴随着润湿的进行,焊料与母材金属原子间的相互 扩散现象开始发生。通常原子在晶格点阵中处于热振动 状态,一旦温度升高。原子活动加剧,使熔化的焊料与 母材中的原子相互越过接触面进入对方的晶格点阵,原 子的移动速度与数量决定于加热的温度与时间。