Ⅰ--錫焊基礎解析

1、焊錫技術的使用是從何時開始的焊錫技術的使用是從何時開始的? ? 羅馬時代頭具羅馬時代頭具, , 裝飾品等方面曾經(jīng)使用過錫焊技術裝飾品等方面曾經(jīng)使用過錫焊技術根據(jù)羅馬的遺跡發(fā)現(xiàn)了根據(jù)羅馬的遺跡發(fā)現(xiàn)了 Sn-Pb Solder.Sn-Pb Solder.在日本的捏讓時代發(fā)現(xiàn)青銅制品在日本的捏讓時代發(fā)現(xiàn)青銅制品, , 推測曾有過錫焊技術推測曾有過錫焊技術阿拉伯人的遺書中有曾經(jīng)使用過阿拉伯人的遺書中有曾經(jīng)使用過SolderSolder的記載的記載產(chǎn)業(yè)革命帶來了金屬品的制作工藝，同時推進了錫焊技術產(chǎn)業(yè)革命帶來了金屬品的制作工藝，同時推進了錫焊技術雖然工業(yè)在大幅度發(fā)展，但先進國家對雖然工業(yè)在大幅度發(fā)展，但

2、先進國家對SolderingSoldering的研究的研究和信賴度的提高并沒有停止和信賴度的提高并沒有停止, , 特別是特別是NASANASA對對Soldering Soldering 基基礎關聯(lián)的研究是很有名的礎關聯(lián)的研究是很有名的. .公元前公元前前前300300年年 8 8世紀世紀1212世紀世紀1717世紀世紀2020世紀世紀1. 1. 焊錫的歷史焊錫的歷史錫焊技術的發(fā)展史雖然悠久，但焊錫不良到現(xiàn)在仍然持續(xù)發(fā)生，這是因為在錫焊技術發(fā)展錫焊技術的發(fā)展史雖然悠久，但焊錫不良到現(xiàn)在仍然持續(xù)發(fā)生，這是因為在錫焊技術發(fā)展的同時，部品的小形化的同時，部品的小形化 及及PackagePackage技

3、術也在大幅度發(fā)展。技術也在大幅度發(fā)展。2121世紀世紀? ?1 1 / 212. 2. 錫焊的定義錫焊的定義焊錫的定義焊錫的定義 焊錫作業(yè)時，只熔化錫，而電路板(PCB)的銅箔和部品不被熔化，最終達到焊接的目的。使用焊錫接合使用焊錫接合PCBPCB和部品。和部品。采用比被焊金屬熔點低的金屬焊接材料采用比被焊金屬熔點低的金屬焊接材料( (焊錫焊錫) )達到接合的目的。達到接合的目的。使用熔點在使用熔點在450450以下的焊錫材料進行接合。以下的焊錫材料進行接合。(Brazing:使用熔點在450以上的焊錫材料進行接合)（參考) Solder=錫(指材料) Soldering=焊錫(指接合) 1

4、2 / 213.3.焊錫的目的焊錫的目的 如不能滿足以下條件時就是焊錫不良如不能滿足以下條件時就是焊錫不良( (尤其是尤其是 電氣性的導通電氣性的導通 和和 機械性的固定機械性的固定 兩個條件必須滿足兩個條件必須滿足. . 機械性的固定機械性的固定 把部品固定在某個確定的位置上 電氣性的導通電氣性的導通 電氣部品或PCB板接合起來實現(xiàn)電氣性的導通. 密閉效果密閉效果( (預備焊錫預備焊錫) ) 阻擋空氣、水、油等的侵入 為確保后面工程對焊錫品質沒有影響,起到鍍金層的作用 其它其它 請大家想一想：請大家想一想： 當當機械性固定機械性固定和和電氣性導通電氣性導通不能滿足時，我們就得做枯燥無味的修理

5、工作不能滿足時，我們就得做枯燥無味的修理工作 修理就是因為未達到焊錫的目的。修理就是因為未達到焊錫的目的。1 3 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語氧化層會防礙焊錫氧化層會防礙焊錫, ,錫有潔癖錫有潔癖氧化氧化定義有些難有沒有易懂 的表現(xiàn)方式 金屬成份生銹金屬成份生銹 表面臟污染表面臟污染 表面有斑點表面有斑點 變色變色 腐蝕腐蝕 腐爛及其他等等腐爛及其他等等導致氧化的條件是什么導致氧化的條件是什么? ?第一第一 氧氣氧氣: :金屬長時間放置在空氣中會生銹金屬長時間放置在空氣中會生銹. . 由此可見錫焊過的部品不能長期放置在空氣中由此可見錫焊過的部品不能長期放置在空氣中. .第二

6、第二 鹽份鹽份: :在海邊使用的二手車絕對不要購買在海邊使用的二手車絕對不要購買 海水中鹽份引起腐蝕海水中鹽份引起腐蝕 如裸手觸摸部品時，汗水中的鹽份會腐蝕部品如裸手觸摸部品時，汗水中的鹽份會腐蝕部品第三第三 熱熱: :用火烤鐵板時，鐵板會徐徐變色直到變紅用火烤鐵板時，鐵板會徐徐變色直到變紅. . 焊錫時烙鐵頭多次接觸時，錫也會因熱而變色。焊錫時烙鐵頭多次接觸時，錫也會因熱而變色。 所以烙鐵頭必須只接觸一次就完成作業(yè)所以烙鐵頭必須只接觸一次就完成作業(yè)某種物體跟氧結合后失去氫某種物體跟氧結合后失去氫物質失去電子物質失去電子原子原子, ,分子分子, ,離子離子, ,等失去電子的現(xiàn)象等失去電子的現(xiàn)象

7、 焊錫焊錫(Sn (Sn Pb Pb ) )銅箔銅箔(Cu (Cu ) )氧氣氧氣( (O2 )O2 ) 焊錫的氧化模型圖焊錫的氧化模型圖氧氧( (O2)O2)的焊錫的焊錫, ,極板極板, ,部品部品等繼續(xù)接觸氧氣等繼續(xù)接觸氧氣1 4 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語淸淨淸淨氧化的相反表現(xiàn)氧化的相反表現(xiàn)干凈干凈光滑光滑焊錫的第二階斷：也是最基本的條件焊錫的第二階斷：也是最基本的條件( (焊錫原理焊錫原理: :氧化氧化 清凈清凈) )唔唔 干凈啊現(xiàn)在可以焊錫了干凈啊現(xiàn)在可以焊錫了所有接著所有接著, ,結合的基本條件都是清凈結合的基本條件都是清凈. .例如在墻壁上貼膠布例如在墻壁上

8、貼膠布 1)1)灰塵多的墻壁上就容易掉落灰塵多的墻壁上就容易掉落 2)2)擦掉灰塵后再貼膠布就貼得牢靠擦掉灰塵后再貼膠布就貼得牢靠人洗臉的理由人洗臉的理由? ? 是為了清凈皮膚是為了清凈皮膚焊錫也應該給他洗臉焊錫也應該給他洗臉洗臉時使用香皂洗臉時使用香皂= =焊錫時使用焊錫時使用 FluxFlux為凈化皮膚為凈化皮膚 焊錫焊錫(Sn (Sn Pb Pb ) )銅箔銅箔(Cu (Cu ) ) 焊錫中清凈模型圖焊錫中清凈模型圖FIUXFIUX包住銅箔及錫包住銅箔及錫起到防止再次污染起到防止再次污染及清凈的作用及清凈的作用FluxFlux1 5 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語金屬以

9、原子間距離維持的力，以清凈為基本條件金屬以原子間距離維持的力，以清凈為基本條件 既母材的既母材的CUCU和焊錫用錫的和焊錫用錫的SNSN互相移動互相移動 也以浸濕也以浸濕（WETTINGWETTING）來表現(xiàn)來表現(xiàn). .焊錫的第三階段焊錫的第三階段( (焊錫原理焊錫原理; ;氧化氧化 清凈清凈 浸濕浸濕) )浸濕浸濕大家化妝時皮膚若不濕潤時會成為化妝不良的原因，為什么？因為妝會脫掉大家化妝時皮膚若不濕潤時會成為化妝不良的原因，為什么？因為妝會脫掉. .焊錫中銅板及母材不濕潤時，也會成為焊錫不良的原因，因為焊錫也會脫掉焊錫中銅板及母材不濕潤時，也會成為焊錫不良的原因，因為焊錫也會脫掉. . 皮膚

10、不濕潤時皮膚不濕潤時 化奘不良化奘不良 銅板及母材不濕潤時銅板及母材不濕潤時 焊錫不良焊錫不良 焊錫焊錫(Sn (Sn Pb Pb ) )溫濕溫濕(Cu (Cu Sn Sn 以原子間距離推持以原子間距離推持) )銅板銅板(Cu (Cu ) )化奘時擦潤膚露化奘時擦潤膚露, ,保濕膏等保濕膏等= =焊錫時擦焊錫時擦 FLUX.FLUX.為使皮膚濕潤為使皮膚濕潤焊錫中浸濕模型圖焊錫中浸濕模型圖銅銅( (Cu)Cu)和錫和錫( (Sn)Sn)以原子間以原子間距離結合距離結合 1 6 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語金屬原子金屬原子(Cu, Sn)(Cu, Sn)互相移動互相移動 即母

11、材的銅（即母材的銅（CuCu）和焊錫用的錫（和焊錫用的錫（SnSn）相互移動相互移動 這是肉眼看不到的這是肉眼看不到的焊錫的第焊錫的第4 4階斷：階斷：( (焊錫原理焊錫原理: : 氧化氧化清凈清凈浸濕浸濕擴散擴散) )擴散擴散 焊錫焊錫(Sn (Sn Pb Pb ) )浸濕浸濕(Cu (Cu Sn Sn 原子移動原子移動) )銅板銅板(Cu (Cu ) )化奘很好的滲透到皮膚里化奘很好的滲透到皮膚里= =錫很好的擴散到母材里錫很好的擴散到母材里化奘不與皮膚脫離是因為化奘不與皮膚脫離是因為焊錫中擴散模型圖焊錫中擴散模型圖(Cu)(Cu)和和(Sn)(Sn)原子互相移動原子互相移動 1 7 /

12、21化妝不會脫離是因為妝很好的滲透到皮膚里化妝不會脫離是因為妝很好的滲透到皮膚里焊錫時若要錫不脫離就必須要錫很好的擴散到母材里焊錫時若要錫不脫離就必須要錫很好的擴散到母材里4. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語產(chǎn)生新的金屬合金層產(chǎn)生新的金屬合金層.(.(金屬間化合物金屬間化合物) ) 既既2 2個以上個以上(Cu, Sn)(Cu, Sn)金屬成為一個金屬成為一個(Cu(Cu6 6SnSn5 5,Cu,Cu3 3Sn) Sn) 金屬金屬, ,這是這是 化學性的結合物，不會分離化學性的結合物，不會分離， 其厚度約為其厚度約為1313umum的程度。的程度。焊錫的第焊錫的第5 5個階斷個階斷( (

13、焊錫原理焊錫原理; ;氧化氧化 清凈清凈 浸濕浸濕 擴散擴散 金屬間化合物金屬間化合物) )金屬間金屬間 化合物化合物 正如化妝后逛街時妝不應被風吹掉正如化妝后逛街時妝不應被風吹掉. .焊錫后移動制品時焊錫后移動制品時焊錫部也不能脫落。焊錫部也不能脫落。 焊錫焊錫(Sn (Sn Pb Pb ) )金屬間化合物金屬間化合物(Cu(Cu3 3Sn,CuSn,Cu6 6SnSn5 5) )銅板銅板(Cu (Cu ) )妝不被風吹掉妝不被風吹掉= =金屬間形成化合物金屬間形成化合物妝不被風吹掉妝不被風吹掉焊錫中金屬間化合物模型圖焊錫中金屬間化合物模型圖(Cu)(Cu)和錫和錫(Sn)(Sn)化合出新的

14、金屬化合出新的金屬(Cu6Sn5,Cu3Sn)(Cu6Sn5,Cu3Sn)1 8 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語FLUXFLUX有液態(tài)和固態(tài)兩種，起助焊的作用有液態(tài)和固態(tài)兩種，起助焊的作用. . 作用作用: : 1 1、通過化學反應溶解阻礙焊錫的氧化層。通過化學反應溶解阻礙焊錫的氧化層。 ( (清凈作用清凈作用洗臉時香皂的作用洗臉時香皂的作用).). 2 2、調整錫的凝聚力使其更好的擴散調整錫的凝聚力使其更好的擴散. . ( (表面表面張張力制御力制御洗臉時潤膚露作用洗臉時潤膚露作用) ) 3 3、加熱中把金屬表面與空氣隔開加熱中把金屬表面與空氣隔開, ,防止因熱而發(fā)生的氧化

15、防止因熱而發(fā)生的氧化 ( (再氧化防止再氧化防止防止皮膚皸裂防止皮膚皸裂) )FLUXFLUX我們平時做的焊錫我們平時做的焊錫, ,如沒有如沒有FLUXFLUX就無法進行就無法進行FluxFlux使用量不能過多，也不能過少使用量不能過多，也不能過少詳細內容在詳細內容在 FluxFlux篇中說明篇中說明. . .1 9 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語表面張力表面張力液體因分子間的引力液體因分子間的引力( (凝聚力凝聚力) )而努力縮小自身而努力縮小自身表面積的力表面積的力. .暫時了解一下液體的以下特性暫時了解一下液體的以下特性. . .樹葉上的朝露為何是圓的？為何水和熔融狀態(tài)

16、下和錫（熔融狀態(tài)下）使自已變圓的程度不同?1 1、所有液體都具有使相同成份凝聚起來的力所有液體都具有使相同成份凝聚起來的力. . 水+水,油+油,焊錫+焊錫2 2、所有液體都具有使自己成為球（圓）狀的性質所有液體都具有使自己成為球（圓）狀的性質3 3、每一種液體成為球狀的程度都不同每一種液體成為球狀的程度都不同( (表面張力不同表面張力不同) ) 焊錫和水的表面張力就不同. 請大家做實驗觀察他們凝聚成球狀的形象水水水焊錫水焊錫焊錫焊錫焊錫焊錫水水杯杯1 10 / 21焊錫焊錫4. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語毛細管毛細管現(xiàn)象現(xiàn)象液體中插入玻璃管時液體會順著玻璃管爬升液體中插入玻璃管時液體

17、會順著玻璃管爬升. .毛細管現(xiàn)象只有在毛細管現(xiàn)象只有在 附著力（不同材質的親合力）附著力（不同材質的親合力） 凝聚力（相同材質的親合力）凝聚力（相同材質的親合力）時才會發(fā)生作用。時才會發(fā)生作用。暫時了解一下液體的特性及焊錫的特性暫時了解一下液體的特性及焊錫的特性. .水要溢出杯子手指伸進去為何水就不會不溢出來?用烙鐵焊錫時錫會為何會順著部品爬開?PCBPCB銅箔水較少時的形狀水較少時的形狀水地杯子的最上部水地杯子的最上部時的形狀若放大畫時的形狀若放大畫時，正如用虛線所時，正如用虛線所畫的圓形。畫的圓形。毛細管現(xiàn)象焊錫形狀和水順著杯壁爬升的形狀相同杯子上限錫量多和水量錫量多和水量多的形狀相同多的

18、形狀相同水在杯內部時毛細管現(xiàn)象水在杯內部時毛細管現(xiàn)象: :焊錫模樣焊錫模樣 附著力附著力( (杯杯+ +水水)凝聚力凝聚力( (水水+ +水水) )水在杯子最上端時水在杯子最上端時: :焊錫量過多焊錫量過多 只有凝聚力只有凝聚力( (水水+ +水水) )在起作用，所以成圓形在起作用，所以成圓形水要滿出來的時手指水要滿出來的時手指或筷子伸進去就能因或筷子伸進去就能因毛細管現(xiàn)象而阻止水毛細管現(xiàn)象而阻止水溢出來溢出來1 11 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語預熱預熱指在焊錫前徐徐加熱指在焊錫前徐徐加熱, , 將因熱引起的影響最小化將因熱引起的影響最小化目的目的: 1) : 1) 防止

19、部品及防止部品及PCBPCB的熱沖擊的熱沖擊( (變形變形) ) 2) 2) FIUXFIUX活性化活性化溫暖處溫暖處寒冷處徐徐升高周圍溫度（預熱），預防發(fā)熱現(xiàn)象徐徐升高周圍溫度（預熱），預防發(fā)熱現(xiàn)象臉發(fā)紅發(fā)熱是得風寒臉發(fā)紅發(fā)熱是得風寒的根源的根源準備運動運動前運動前沒有準備運動沒有準備運動的話會很容易負傷的話會很容易負傷甚至導致死亡甚至導致死亡焊錫中預熱焊錫中預熱= =準備運動準備運動沒有準備運動而運動會導致負傷沒有準備運動而運動會導致負傷= =沒有預熱的焊錫會導致不良沒有預熱的焊錫會導致不良 手工焊錫中烙鐵要在錫絲之前先接觸焊錫部位的理由是：手工焊錫中烙鐵要在錫絲之前先接觸焊錫部位的理由是

20、： 給母材均勻加熱的同時活性化給母材均勻加熱的同時活性化FIUXFIUX，使焊錫做的更好。使焊錫做的更好。預1 12 / 214. 4. 焊錫的基本用語焊錫的基本用語冷卻冷卻冷卻是為使高溫物體變冷并提高其機械強度冷卻是為使高溫物體變冷并提高其機械強度. .焊盤PCB焊盤PCB焊盤PCB焊盤PCB鐵鋪里把鐵燒紅后用錘子一頓猛錘，然后立刻放到冷水中鐵鋪里把鐵燒紅后用錘子一頓猛錘，然后立刻放到冷水中會使鐵的組織變的更加致密更加堅硬會使鐵的組織變的更加致密更加堅硬. .人如果從溫暖處到寒冷處可感覺到身體在收縮人如果從溫暖處到寒冷處可感覺到身體在收縮. .這是因為這是因為肌肉組織在收縮肌肉組織在收縮.

21、.焊錫中自然冷卻及強制冷卻也是基于這個理由焊錫中自然冷卻及強制冷卻也是基于這個理由. .徐冷空冷徐冷空冷強制冷卻強制冷卻焊錫組織大焊錫強度低焊錫組織微細焊錫強度高1 1、手工焊錫中焊錫過后直接移動制品時，錫有可能沒有完全硬化，必須要注意、手工焊錫中焊錫過后直接移動制品時，錫有可能沒有完全硬化，必須要注意. .2 2、采用設備焊錫時，強制冷卻須在固狀線以下才能實施。、采用設備焊錫時，強制冷卻須在固狀線以下才能實施。1 13 / 215. 5. 焊錫曲線焊錫曲線(FILLET)(FILLET)圖圖焊錫曲線圖中部品的位置傾斜時為何種焊錫模樣？焊錫曲線圖中部品的位置傾斜時為何種焊錫模樣？想象：想象：2

22、 2根打卷的鐵絲中間立根打卷的鐵絲中間立1 1根棒根棒棒Lead鐵絲(Fillet)設計者應考慮部品的正確位置而設計設計者應考慮部品的正確位置而設計, ,而作業(yè)者應把部品按插端正而作業(yè)者應把部品按插端正. .若部品歪斜時沒有錫的部位會發(fā)生皸裂若部品歪斜時沒有錫的部位會發(fā)生皸裂. . 1 14 / 216. 6. 焊錫的基本概念綜合焊錫的基本概念綜合(1)(1)銅箔PCB銅箔PCB錫表面張力(圓形)表面張力小表面張力小附著力附著力 凝聚力凝聚力表面干凈表面干凈錫量適當錫量適當擴散好擴散好浸濕好浸濕好溫度適當溫度適當FluxFlux選擇好選擇好銅箔PCB銅箔PCB良好的焊錫良好的焊錫不良的焊錫不良

23、的焊錫表面張力大表面張力大附著力附著力 凝聚力凝聚力表面污染表面污染錫量過多錫量過多擴散不好擴散不好浸濕不好浸濕不好 FluxFlux選擇不好選擇不好毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象把錫擴散 嘿喲！FluxFlux 嘿喲！( (干凈干凈) ) 嘿喲！ 熱熱( (溫度溫度) )1 15 / 216. 6. 焊錫的基本概念綜合焊錫的基本概念綜合(2)(2)錫和母材金屬面預熱錫和母材金屬面預熱, ,加熱加熱. .(Flux(Flux活性溫度活性溫度, ,錫浸濕溫度錫浸濕溫度) )清清 凈凈焊焊 錫錫 加加 熱熱供給錫及維持焊錫溫度供給錫及維持焊錫溫度. .( (浸濕浸濕, ,擴散擴散, ,金屬間化物金屬間化物)

24、 )把錫和母材金屬表面清凈把錫和母材金屬表面清凈.(Flux).(Flux)必須遵守焊錫的基本順序必須遵守焊錫的基本順序. .冷冷 卻卻固狀線固狀線( (錫熔化溫度錫熔化溫度) )以下以下部品及部品及PCBPCB板不可以移動板不可以移動 1 16 / 216. 6. 焊錫的基本概念綜合焊錫的基本概念綜合(3)(3)焊錫作業(yè)中所起的物理性,化學性現(xiàn)象是以清凈化、浸濕、擴散、金屬間化合物順序進行.銅箔(Cu)錫(Sn/Pb)銅箔(Cu)錫(Sn/Pb)Cu, Sn+PbCuCu6Sn5Cu3Sn分界面分界面焊錫的基本原理只有一個焊錫的基本原理只有一個. .不可忘記基本原理不可忘記基本原理. .焊錫

25、前焊錫前焊錫中焊錫中FluxFlux焊錫后焊錫后-軟化,活行化-錫錫氧化氧化膜去除金屬間化合物母材母材氧化氧化膜去除環(huán)境環(huán)境準備加熱冷卻銅(Cu)和錫(Sn-Pb)的焊錫奘態(tài)母材層(Cu)焊錫(Sn-Pb)層銅(Cu)銅(Cu)錫(Sn)錫(Sn)1 17 / 21浸濕Cu擴散合金層形成再氧化防止Sn擴散錫的熔化6. 6. 焊錫的基本概念綜合焊錫的基本概念綜合(4)(4)正確利用焊錫正確利用焊錫4 4要素乃焊錫之基本要素乃焊錫之基本焊錫作業(yè)中，熱要供給到所有部分焊錫作業(yè)中，熱要供給到所有部分. .熱熱( (溫度溫度) )F l u x F l u x 錫錫母材母材焊錫焊錫活性化作用熔化清凈化，

26、防止再氧化合金化加熱清凈化,制御表面張力防止再氧化完成作業(yè)完成作業(yè) Flux: 炭化，飛散 母材: 氧化，銅箔脫離， 鍍金層剝離 烙鐵:TIP氧化，鍍金剝離 錫 :氧化溫度過高溫度過低容易發(fā)生冷焊.重疊焊錫(冷焊 皸裂) 焊錫時間拖長. 錫被拉長.阻礙焊錫Pinhole發(fā)生冷焊阻礙焊錫Short發(fā)生冷焊濃度高濃度底1 18 / 21銅箔銅箔6. 6. 焊錫的基本概念綜合焊錫的基本概念綜合(5)(5)焊錫后檢查焊錫后檢查/ /判定的一般知識判定的一般知識. .1) 1) 焊錫量的多少焊錫量的多少 2) 2) 熱供給程度熱供給程度 3)3) 確認部品的氧化有無確認部品的氧化有無0o45o45o90o90o180o良好的焊錫良好的焊錫過多的焊錫過多的焊錫過少的焊錫過少的焊錫 加熱充份加熱充份錫的供給適當錫的供給適當. . 加熱充份加熱充份但錫的供給過多但錫的供給過多 熱和錫的熱和錫的供給不夠充分供給不夠充分. .PCBPCBPCBPCB銅箔銅箔PCB銅箔銅箔PCB1.1.錫在金屬面擴散充分錫在金屬面擴散充分2.2.焊錫表面光澤潤滑焊錫表面光澤潤滑 3.3.焊錫末端沒有臺階焊錫末端沒有臺階4.4.無無FluxFlux炭化炭化, ,PINNOLEPINN