手工焊錫知識

1、目目 錄錄1、為什么要焊錫2、焊錫（錫和鉛）3、焊劑4、焊錫溫度1.焊錫的基礎知識 焊錫的功能是在機械上固定零件，并保持其導電性。對于該功能，不僅是在初期，而且在產品的使用環(huán)境下，都必須在某個時期穩(wěn)定地進行維持。 伴隨著現(xiàn)在的電子機器小型化、多功能化，不斷實現(xiàn)了電子零件的小型化和高密度化。使用焊錫的連接點也在增加。 但是，在眾多的焊錫點中，即使有 1 個接觸不良，就會使該產品無法發(fā)揮其功能。 因此，焊錫具有左右產品的質量和可靠性的重要作用。 1-1.為什么要焊錫 焊錫是通過將焊錫的成分錫涂到基本金屬上，在界面形成合金層（金屬間化合物），并使其接合。 所謂“涂”就是沿著焊錫金屬的表面，使焊錫與其

2、親和。焊錫是否良好，取決于該部位對于焊錫的親和性。 1-1-1.焊錫時生成合金的條件 1）金屬表面必須干凈 焊錫的原子和接合金屬的原子必須接近到能夠充分互相吸引的距離。 由于阻礙原子互相接近的因素有合金表面的氧化物、污染物，故沒有這些雜物的清潔表面，是為焊錫所必要的第一條件。2）以最佳溫度加熱 金屬被加熱后，原子的運動變得活躍，并伴有在異種金屬（母材銅和焊錫）界面擴散的現(xiàn)象。 擴散隨溫度的升高而變得愈加活躍，其量與時間成正比而增加（合金層發(fā)達）。 若合金層太薄，則不能得到充分的接觸強度。但若太厚，則焊錫不牢。為了焊錫得當，必須對焊錫對象進行合適的加熱。 1-2.焊錫（錫和鉛） 1-2-1 錫的

3、作用 接合時，與被接合金屬形成合金，是接合的主角。 無論是使用有鉛焊錫還是無鉛焊錫，在銅質等材料上面有焊錫附著時生成的金屬間化合物的成分均和前項 1-1-1 所示的合金相同。 1-2-2.鉛的作用 在接合時，基本不起反應，但在錫里加入鉛后，能得到如下優(yōu)良的性質。 1）熔點降低 純錫的熔點為 232。純鉛的熔點為 327。但是，錫與鉛合起來，熔點為183。故可在較低的溫度進2）改善機械特性 錫的抗拉強度約為 14.7 N/ mm*mm，鉛為 13.7 N/ mm*mm 。焊錫的抗拉強度約為39.249.0N/ mm*mm 。同樣，錫的剪斷力為19.6N/ mm*mm，鉛為 13.7 N/ mm*

4、mm 。焊錫的剪斷力約為29.434.3N/ mm*mm 。由此可知，加入鉛后可極大地提高其機械強度。 3）界面張力降低 焊錫的擴散性，即黏附性會由于表面張力和粘性的降低而改善，從而增加流動性。4）防止氧化效果 將鉛加入錫后，可期待其防止氧化效果，且氧化量減少。 1-2-3. 銀的 作為無鉛焊錫，通過在錫中添加銀而生成的 AgSn 會析出微小的結晶，從而大大提高了 機械性能。 但是，如果結晶析出過多，則會造成共晶成分過多，導致機械強度下降。 1-2-4. 銅的 在 Sn-Ag 合金內添加 Cu后形成的合金既保持了其原有的機械特性，又使熔點下降了少許。并且 Cu 被合金化以后，還可減少因熔蝕對方

5、材料中所含 Cu而造成的負面效應。 Sn-Cu 合金雖然價格低廉，但與 AgSn相比，不僅熔點高，而且機械強度差。 1-2-5. 鉍的 在 Sn 合金中添加 Bi 后，不僅可有效降低熔點，而且還可改善親和性。 另一方面，機械性能會降低。 1-2-6. 銦的 在 Sn 合金中添加銦后可降低熔點，而導致機械性能變化的影響卻很小。 1-2-7 S 焊錫的狀態(tài)圖 作為錫（Sn）鉛（Pb）合金的錫鉛類焊錫，通過改變錫和鉛的配比比例，可改變其性質。 如下的狀態(tài)圖表示了錫和鉛的配合比例（重量比）與溫度如何影響焊錫狀態(tài)的情況。 下圖 a 為鉛的熔點（327），c為錫的熔點（232）。 a-b-c 叫做液相線或

6、液相溫度-初晶線，任何配合比的焊錫在這條線之上時，都成液態(tài)。 此外，a-d-b、b-e-c 叫做固相線， adb、 bec 的內部都是半熔融狀態(tài)（也稱半固體或糊膏狀）。 將 d-b-e 特稱為共晶線，在共晶線下面為固體。B 點叫做共晶點。在共晶點，錫鉛合金不通過半熔融狀態(tài)直接從固體變?yōu)橐后w，是焊錫作業(yè)的最佳條件。 1-2-8. Sn-Ag 類焊錫狀態(tài)圖 Sn-3.5wt%Ag 二元共晶焊錫作為高熔點領域的焊錫，是一種早已獲得應用實的無鉛焊錫。其狀態(tài)圖如下圖所示，共晶溫度為 221。如果和單純的共晶合金狀態(tài)圖進行比較，Ag 超過 50%的合金組成范圍（右半部分）較為復雜。Ag 組成在 75%附近

7、存在縱長領域，圖中標有 Ag3Sn，該組成和溫度范圍是 Ag3Sn 能夠穩(wěn)定存在的范圍。如果仔細看一下，可以看出該 Ag3Sn 領域的左側（低 Ag 組成側）與二元共晶狀態(tài)圖很接近。在 Sn 和Pb 的情況中，在雙方的結晶中都一定程度的固熔了兩種元素，但是 Ag 卻根本不能固溶到Sn 中。在 Sn-3.5wt%Ag 的組成情況下形成共晶。 1-2-9. Sn-Cu 類焊錫狀態(tài)圖 Sn-Cu 合金的狀態(tài)圖如下圖所示。該狀態(tài)圖也和 Sn-Ag 的情況相同，Cu 側形成了很多金屬間化合物，很復雜，但在靠近 Sn（Sn 含量60%以上的范圍）的領域可以看出很接近共晶合金。共晶組成為 0.75%Cu，并

8、且其共晶點為 227，在無鉛焊錫中屬于比較高的類別。由于該合金不含 Ag，所以價格較為低廉，有一段時期曾經考慮過應用到回流焊中，但由于熔點高，實裝溫度超過 250，不太現(xiàn)實?，F(xiàn)在，作為以重視經濟效益的單面基板為主的流焊焊錫得到了廣泛應用。 1-3.焊劑 1-3-1.焊劑的作用 1）除去氧化物 在母材金屬和焊錫的表面，有著妨害形成合金層的很薄的污染層（氧化物、炭化物等）。焊劑的作用就是為了金屬的相互接觸，而去除這些污染。 為此，必須使焊劑流向欲焊錫的物體（電烙鐵頭基本上不需要焊劑） 。此外，焊劑在開始流動后數秒內分解而失效，故若不使其在距目的部分最近處熔解，則焊錫不能充分擴散，亦無光澤。2)在加

9、熱中防止氧化 在加熱中，金屬表面隨著溫度的上升而急速地被氧化。 此時，焊劑薄薄地全面包住金屬表面，使空氣無法與其直接接觸。 3）降低焊錫的表面張力 由于表面張力的作用，處于固體金屬表面的熔融的焊錫具有而傾向于形成球狀的性質。 焊劑熔解熔融焊錫表面的氧化物，增加流動性，減少表面張力以助焊錫。 1-3-2.焊劑的必要條件 在松香焊錫里使用了以松脂為主要成分的樹脂類活性化松香（由于僅用松脂其凈化力弱，故加入活化劑的化學成分）。故有必要選用焊錫后的殘留成分不會導致腐蝕，也不降低絕緣的焊劑。 1-3-3.加熱后焊劑的狀態(tài) 為了得到焊錫的黏附狀態(tài)，有必要使盡量多的焊劑擴散到焊錫位置。松香焊錫的中心有焊劑，焊劑比焊錫先擴散。 此外，焊劑經加熱后變成煙而蒸發(fā)，故在焊劑消失前就完成焊錫是很重要的。1-4. 焊錫溫度 為了進行焊錫，焊錫部位必須有合適的接合溫度。此外，為了進行良好的焊錫，電烙鐵必須提供為快速提高接合金屬的溫度，使焊錫熔融、焊劑活性化的充分的熱量。 1-4-1.接合強度 由圖可見，從焊錫的物理特性的角度看，其最佳溫度為 250左右。高溫加熱后，合金層中形成Cu31Sn8和結構不明的合金，機械強度很弱。該溫度決定了焊錫的可靠性。故電烙鐵的必要條件是要一直保持最佳接合溫度