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焊錫知識簡介 一焊錫 1 焊錫的性質在電子元件上焊接使用的焊錫一般具有熔點低 在較低的溫度下 200 左右 變成液態 熔解后的焊錫較容易潤濕到基板的焊盤上和元件的電極上的性質能夠注入到金屬和金屬 元件的電極和基板的焊盤 間的間隙中 冷卻后能夠牢固的將兩者連接在一起 像這樣的合金稱之為 焊料材 通常將熔點在450 以下的材料稱之為軟焊料 熔點在450 以上的焊材稱之為硬焊料 焊錫屬于前者 是軟焊料 2 焊接的目的 1 導通電流 將兩種金屬連接在一起 形成電流通路 2 機械連接 將兩種金屬接合 使二者穩定 固定 3 密閉效果 通過焊接 防止連接部位進入水 空氣 油等 4 其他 通過焊錫防止金屬表面鍍層氧化 生鏽 二焊錫的成分 1 錫 Sn 鉛 Pb 共晶焊錫在焊接的實際應用中 錫 Sn 和鉛 Pb 按一定比例搭配的Sn Pb焊錫被廣泛使用 其中Sn63 Pb37 組成的焊錫一般稱為共晶焊錫 Sn Pb焊錫中 最低熔點 183 開始熔化 固體液體183 加熱共晶焊接 Sn63 Pb37 的情況共晶焊錫的特征是在一定溫度作用下由固態到液態 再由液態向固態變化 即固體的共晶焊錫加熱到183 的時候 開始熔化 稍低于183 時即變成固體 其沒有固液共存的半熔融狀態 2 無鉛焊料的定義我們所說的無鉛焊料 並不是指焊料中百分之百無鉛 因為世界上不存在100 純度的金屬 所以 無鉛焊料實際是指焊料中鉛含量的上限問題 ISO9453 JISZ3282 RoHS指令均要求鉛的含量控制在0 1Wt 以下 當然 無鉛焊料畢竟是用於RoHS制程的 其中的鉛 汞 鎘 六價鉻等元素的含量也必須是符合指令要求 目前行業內的共同評價是 具備產業化實用價值的無鉛錫料主要有Sn Cu Sn Ag Sn Ag Cu三種合金 對於浸焊 波峰焊的應用 目前行業內均普遍選用Sn Cu系二元無鉛焊料 其中以Sn 0 7Cu 熔點 227 應用最廣 對於回流焊接 一般選用Sn 3 5Ag或Sn 3Ag 0 5Cu系無鉛焊料 因為受電子元件耐熱性能的限制 回流焊的峰值溫度一般不能超過250 而無鉛焊料的高熔點 就造成無鉛回流焊的工藝窗口很窄 選用Sn Ag或Sn Ag Cu系的無鉛焊料 其熔點比Sn Cu焊料低6 左右 熔點 217 221 这有利于扩大工艺窗口 提高焊接质量 三各種各樣的焊錫和它的用途 1 錫條 錫線焊錫熔解再固定成棒狀焊錫 需要和液態的FLUX一起使用進行Flow焊接 Dip 2 加入松香的焊錫為了焊接方便 將FLUX放入焊錫內部加工成線狀的焊錫 使用的時候利用烙鐵可將元件一個一個的直接焊接上 加入松香的焊錫 3 錫膏錫膏 SolderPaste或SolderCream 是將錫合金粉末與助焊劑按一定比例混合均勻后形成的膏狀體 通常使用于回流焊焊接 4 其他加工成墊片型 圓形 條型等形狀在特殊用途上 四Flux1Flux的作用一般金屬表面都覆蓋一層臟污和氧化膜 這是阻礙焊接的主要因素 Flux的作用就是將這些污臟和氧化膜去掉 使焊接順利進行 減少表面張力以增加焊錫性 促進潤濕的發生 作為Flux的作用舉3個例子說明如下 1 金屬表面的清潔用化學方法除去金屬表面的臟污和氧化膜 使焊錫盡可能在清潔的表面進行 但是沒有除去油 灰塵的作用 O2 O2 O2 基材 基材 基材 氧化膜 氧化膜 清潔面 Flux 加熱 Flux的氧化膜除去過程 2 形成保護膜 可防止再氧化的發生 焊接中的金屬 基材 及熔化的焊錫 比常溫下氧化的速度更快 在焊接過程中 Flux覆蓋在金屬表面 阻止了它們與空氣的接觸 從而防止了因為加熱焊接引起的再氧化的發生 3 降低表面張力的作用使熔解的錫表面張力變小 促進焊錫潤濕 2Flux的成分和用途 1 Flux的成份 2 Flux的用途Flux按用途分為以下几類1Preflux起到保護電路板上的銅箔并覆蓋在其表面防止氧化的作用 不在焊接作業上使用 2Postflux波峰焊接設備中使用的一種Flux3松香焊錫用Flux在焊錫線中心部分包含的固態的Flux4錫膏用Flux錫膏中含有的Flux 3Flux的涂布方式助焊劑Flux塗布主要有絲網印刷 發泡和噴霧三種方式 1 絲網印刷絲網印刷是最老的一種塗布方式 設備簡單 成本最低 這種方式是採用鼓形的不銹鋼或塑膠絲網 讓其在助焊劑槽中旋轉 用轉鼓上的熱風刀將絲網上活化的焊劑吹到PCB上 焊劑沉積量由轉鼓的旋轉速度來控制 這種簡易的系統具有較高的一致性和可重複性 缺點是由於沒有密封造成助焊劑中的乙醇溶劑快速揮發 2 發泡塗布發泡塗布工藝主要使用松香助焊劑 將壓縮空氣通過發泡管引到容器底部 讓助焊劑變為泡沫向上湧出塗布在印製板上 其優點是設備簡單 節省投資 缺點是塗布不均勻 不能控制焊劑量 焊劑消耗量大 需要定期更換焊劑 並且電路板上有殘餘物污跡 此外 由於大量暴露在空氣中 助焊劑中的乙醇溶劑揮發較快 使助焊劑固體含量上升 這就需要經常監視助焊劑的比重變化來控制固體含量 免清洗焊劑和無殘渣焊劑的固體含量都低於5 和2 而固體含量低的焊劑發泡不充分 所以 不適合發泡應用 3 噴霧式塗布噴霧式塗布的工藝原理是利用高壓空氣將助焊劑霧化後從噴嘴快速噴出 均勻地塗布在電路板上 通過調節壓力或噴嘴的移動速度就可以獲得良好的沉積效果 噴霧塗布工藝的設備價格昂貴 控制系統較為複雜 且噴嘴的往復運動容易造成機械疲勞 但由於具有塗覆均勻 用量少 不需比重監控 不需定期排放舊焊劑 塗布量可精確控制 無焊劑殘餘污跡等優點 已被眾多企業認可噴頭壓力表助焊劑壓力罐 在無鉛制程中 目前一般採用免清洗助焊劑 因為免清洗助焊劑中固體含量極少 發泡困難 所以必須採用噴霧式助焊系統塗布 保證在電路板上得到一層均勻細密的塗層 這樣才可以避免波峰的擦洗作用和助焊劑的揮發 同時還可避免因助焊效果不足而導致的焊料橋接和拉尖 4 使用時注意事項如果沾附在皮膚上時應迅速用酒精等擦拭 作業時嚴禁煙火 使用后洗手 打開蓋子的必須蓋好蓋子 放置在貯存場所 陽暗處 保管 五錫膏1錫膏的構成及特征 1 錫膏的構成錫膏是焊錫粉末和Flux的混合物 外觀呈灰色的膏狀物質 a焊錫粉末焊錫粉末是按照粒子的大小采用篩網分離 制成相應的焊錫粉末 bFlux錫膏使用的Flux 與焊錫粉末混合 為了使焊錫粉末和Flux不至于分離 保持高粘度 2 錫膏的類型根據助焊劑的成份分 松香型錫膏 免洗型錫膏 水溶性型錫膏 根據回焊溫度分 高溫錫膏 常溫錫膏 低溫錫膏 根據金屬成份分 含鉛錫膏Sn62 Pb36 Ag2或Sn63 Pb37 無鉛錫膏Sn96 5 Ag3 Cu0 5 3 錫膏的特征錫膏是焊錫粉末和Flux共存的混合物 并具有粘性的膏狀物體 在使用時具有以下特征 a優點可以控制錫膏的供給量 只供給需要焊接的部分 能夠微量供給 對應高精密度貼裝向基板供給錫膏的方式多種多樣 鋼板印刷 絲網印刷 點錫等 具有通用性 具有粘性 對于貼裝的元件具有臨時固定作用 供給后 只要加熱到適當的溫度就可以進行焊接 焊接簡單易行 b缺點錫膏的品質受制于溫濕度 必須在冰箱中保存 焊接后 焊接部分周圍容易有錫珠的產生 2錫膏的使用方法 1 錫膏供給方式 A用印刷的方式印刷是錫膏供給最通用的一種方法 適合於大量生產 具體印刷方法如下圖所示 a印刷電路板 鋼網的準備b鋼網開口部與PAD相吻合c刮刀 錫膏的準