Ⅰ--锡焊基础解析

1、焊锡技术的使用是从何时开始的焊锡技术的使用是从何时开始的? ? 罗马时代头具罗马时代头具, , 装饰品等方面曾经使用过锡焊技术装饰品等方面曾经使用过锡焊技术根据罗马的遗迹发现了根据罗马的遗迹发现了 Sn-Pb Solder.Sn-Pb Solder.在日本的捏让时代发现青铜制品在日本的捏让时代发现青铜制品, , 推测曾有过锡焊技术推测曾有过锡焊技术阿拉伯人的遗书中有曾经使用过阿拉伯人的遗书中有曾经使用过SolderSolder的记载的记载产业革命带来了金属品的制作工艺，同时推进了锡焊技术产业革命带来了金属品的制作工艺，同时推进了锡焊技术虽然工业在大幅度发展，但先进国家对虽然工业在大幅度发展，但

2、先进国家对SolderingSoldering的研究的研究和信赖度的提高并没有停止和信赖度的提高并没有停止, , 特别是特别是NASANASA对对Soldering Soldering 基基础关联的研究是很有名的础关联的研究是很有名的. .公元前公元前前前300300年年 8 8世纪世纪1212世纪世纪1717世纪世纪2020世纪世纪1. 1. 焊锡的历史焊锡的历史锡焊技术的发展史虽然悠久，但焊锡不良到现在仍然持续发生，这是因为在锡焊技术发展锡焊技术的发展史虽然悠久，但焊锡不良到现在仍然持续发生，这是因为在锡焊技术发展的同时，部品的小形化的同时，部品的小形化 及及PackagePackage技

3、术也在大幅度发展。技术也在大幅度发展。2121世纪世纪? ?1 1 / 212. 2. 锡焊的定义锡焊的定义焊锡的定义焊锡的定义 焊锡作业时，只熔化锡，而电路板(PCB)的铜箔和部品不被熔化，最终达到焊接的目的。使用焊锡接合使用焊锡接合PCBPCB和部品。和部品。采用比被焊金属熔点低的金属焊接材料采用比被焊金属熔点低的金属焊接材料( (焊锡焊锡) )达到接合的目的。达到接合的目的。使用熔点在使用熔点在450450以下的焊锡材料进行接合。以下的焊锡材料进行接合。(Brazing:使用熔点在450以上的焊锡材料进行接合)（参考) Solder=锡(指材料) Soldering=焊锡(指接合) 1

4、2 / 213.3.焊锡的目的焊锡的目的 如不能满足以下条件时就是焊锡不良如不能满足以下条件时就是焊锡不良( (尤其是尤其是 电气性的导通电气性的导通 和和 机械性的固定机械性的固定 两个条件必须满足两个条件必须满足. . 机械性的固定机械性的固定 把部品固定在某个确定的位置上 电气性的导通电气性的导通 电气部品或PCB板接合起来实现电气性的导通. 密闭效果密闭效果( (预备焊锡预备焊锡) ) 阻挡空气、水、油等的侵入 为确保后面工程对焊锡品质没有影响,起到镀金层的作用 其它其它 请大家想一想：请大家想一想： 当当机械性固定机械性固定和和电气性导通电气性导通不能满足时，我们就得做枯燥无味的修理

5、工作不能满足时，我们就得做枯燥无味的修理工作 修理就是因为未达到焊锡的目的。修理就是因为未达到焊锡的目的。1 3 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语氧化层会防碍焊锡氧化层会防碍焊锡, ,锡有洁癖锡有洁癖氧化氧化定义有些难有没有易懂 的表现方式 金属成份生锈金属成份生锈 表面脏污染表面脏污染 表面有斑点表面有斑点 变色变色 腐蚀腐蚀 腐烂及其他等等腐烂及其他等等导致氧化的条件是什么导致氧化的条件是什么? ?第一第一 氧气氧气: :金属长时间放置在空气中会生锈金属长时间放置在空气中会生锈. . 由此可见锡焊过的部品不能长期放置在空气中由此可见锡焊过的部品不能长期放置在空气中. .第二

6、第二 盐份盐份: :在海边使用的二手车绝对不要购买在海边使用的二手车绝对不要购买 海水中盐份引起腐蚀海水中盐份引起腐蚀 如裸手触摸部品时，汗水中的盐份会腐蚀部品如裸手触摸部品时，汗水中的盐份会腐蚀部品第三第三 热热: :用火烤铁板时，铁板会徐徐变色直到变红用火烤铁板时，铁板会徐徐变色直到变红. . 焊锡时烙铁头多次接触时，锡也会因热而变色。焊锡时烙铁头多次接触时，锡也会因热而变色。 所以烙铁头必须只接触一次就完成作业所以烙铁头必须只接触一次就完成作业某种物体跟氧结合后失去氢某种物体跟氧结合后失去氢物质失去电子物质失去电子原子原子, ,分子分子, ,离子离子, ,等失去电子的现象等失去电子的现象

7、 焊锡焊锡(Sn (Sn Pb Pb ) )铜箔铜箔(Cu (Cu ) )氧气氧气( (O2 )O2 ) 焊锡的氧化模型图焊锡的氧化模型图氧氧( (O2)O2)的焊锡的焊锡, ,极板极板, ,部品部品等继续接触氧气等继续接触氧气1 4 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语淸淨淸淨氧化的相反表现氧化的相反表现干净干净光滑光滑焊锡的第二阶断：也是最基本的条件焊锡的第二阶断：也是最基本的条件( (焊锡原理焊锡原理: :氧化氧化 清净清净) )唔唔 干净啊现在可以焊锡了干净啊现在可以焊锡了所有接着所有接着, ,结合的基本条件都是清净结合的基本条件都是清净. .例如在墙壁上贴胶布例如在墙壁上

8、贴胶布 1)1)灰尘多的墙壁上就容易掉落灰尘多的墙壁上就容易掉落 2)2)擦掉灰尘后再贴胶布就贴得牢靠擦掉灰尘后再贴胶布就贴得牢靠人洗脸的理由人洗脸的理由? ? 是为了清净皮肤是为了清净皮肤焊锡也应该给他洗脸焊锡也应该给他洗脸洗脸时使用香皂洗脸时使用香皂= =焊锡时使用焊锡时使用 FluxFlux为净化皮肤为净化皮肤 焊锡焊锡(Sn (Sn Pb Pb ) )铜箔铜箔(Cu (Cu ) ) 焊锡中清净模型图焊锡中清净模型图FIUXFIUX包住铜箔及锡包住铜箔及锡起到防止再次污染起到防止再次污染及清净的作用及清净的作用FluxFlux1 5 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语金属以

9、原子间距离维持的力，以清净为基本条件金属以原子间距离维持的力，以清净为基本条件 既母材的既母材的CUCU和焊锡用锡的和焊锡用锡的SNSN互相移动互相移动 也以浸湿也以浸湿（WETTINGWETTING）来表现来表现. .焊锡的第三阶段焊锡的第三阶段( (焊锡原理焊锡原理; ;氧化氧化 清净清净 浸湿浸湿) )浸湿浸湿大家化妆时皮肤若不湿润时会成为化妆不良的原因，为什么？因为妆会脱掉大家化妆时皮肤若不湿润时会成为化妆不良的原因，为什么？因为妆会脱掉. .焊锡中铜板及母材不湿润时，也会成为焊锡不良的原因，因为焊锡也会脱掉焊锡中铜板及母材不湿润时，也会成为焊锡不良的原因，因为焊锡也会脱掉. . 皮肤

10、不湿润时皮肤不湿润时 化奘不良化奘不良 铜板及母材不湿润时铜板及母材不湿润时 焊锡不良焊锡不良 焊锡焊锡(Sn (Sn Pb Pb ) )温湿温湿(Cu (Cu Sn Sn 以原子间距离推持以原子间距离推持) )铜板铜板(Cu (Cu ) )化奘时擦润肤露化奘时擦润肤露, ,保湿膏等保湿膏等= =焊锡时擦焊锡时擦 FLUX.FLUX.为使皮肤湿润为使皮肤湿润焊锡中浸湿模型图焊锡中浸湿模型图铜铜( (Cu)Cu)和锡和锡( (Sn)Sn)以原子间以原子间距离结合距离结合 1 6 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语金属原子金属原子(Cu, Sn)(Cu, Sn)互相移动互相移动 即母

11、材的铜（即母材的铜（CuCu）和焊锡用的锡（和焊锡用的锡（SnSn）相互移动相互移动 这是肉眼看不到的这是肉眼看不到的焊锡的第焊锡的第4 4阶断：阶断：( (焊锡原理焊锡原理: : 氧化氧化清净清净浸湿浸湿扩散扩散) )扩散扩散 焊锡焊锡(Sn (Sn Pb Pb ) )浸湿浸湿(Cu (Cu Sn Sn 原子移动原子移动) )铜板铜板(Cu (Cu ) )化奘很好的渗透到皮肤里化奘很好的渗透到皮肤里= =锡很好的扩散到母材里锡很好的扩散到母材里化奘不与皮肤脱离是因为化奘不与皮肤脱离是因为焊锡中扩散模型图焊锡中扩散模型图(Cu)(Cu)和和(Sn)(Sn)原子互相移动原子互相移动 1 7 /

12、21化妆不会脱离是因为妆很好的渗透到皮肤里化妆不会脱离是因为妆很好的渗透到皮肤里焊锡时若要锡不脱离就必须要锡很好的扩散到母材里焊锡时若要锡不脱离就必须要锡很好的扩散到母材里4. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语产生新的金属合金层产生新的金属合金层.(.(金属间化合物金属间化合物) ) 既既2 2个以上个以上(Cu, Sn)(Cu, Sn)金属成为一个金属成为一个(Cu(Cu6 6SnSn5 5,Cu,Cu3 3Sn) Sn) 金属金属, ,这是这是 化学性的结合物，不会分离化学性的结合物，不会分离， 其厚度约为其厚度约为1313umum的程度。的程度。焊锡的第焊锡的第5 5个阶断个阶断( (

13、焊锡原理焊锡原理; ;氧化氧化 清净清净 浸湿浸湿 扩散扩散 金属间化合物金属间化合物) )金属间金属间 化合物化合物 正如化妆后逛街时妆不应被风吹掉正如化妆后逛街时妆不应被风吹掉. .焊锡后移动制品时焊锡后移动制品时焊锡部也不能脱落。焊锡部也不能脱落。 焊锡焊锡(Sn (Sn Pb Pb ) )金属间化合物金属间化合物(Cu(Cu3 3Sn,CuSn,Cu6 6SnSn5 5) )铜板铜板(Cu (Cu ) )妆不被风吹掉妆不被风吹掉= =金属间形成化合物金属间形成化合物妆不被风吹掉妆不被风吹掉焊锡中金属间化合物模型图焊锡中金属间化合物模型图(Cu)(Cu)和锡和锡(Sn)(Sn)化合出新的

14、金属化合出新的金属(Cu6Sn5,Cu3Sn)(Cu6Sn5,Cu3Sn)1 8 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语FLUXFLUX有液态和固态两种，起助焊的作用有液态和固态两种，起助焊的作用. . 作用作用: : 1 1、通过化学反应溶解阻碍焊锡的氧化层。通过化学反应溶解阻碍焊锡的氧化层。 ( (清净作用清净作用洗脸时香皂的作用洗脸时香皂的作用).). 2 2、调整锡的凝聚力使其更好的扩散调整锡的凝聚力使其更好的扩散. . ( (表面表面张张力制御力制御洗脸时润肤露作用洗脸时润肤露作用) ) 3 3、加热中把金属表面与空气隔开加热中把金属表面与空气隔开, ,防止因热而发生的氧化

15、防止因热而发生的氧化 ( (再氧化防止再氧化防止防止皮肤皲裂防止皮肤皲裂) )FLUXFLUX我们平时做的焊锡我们平时做的焊锡, ,如没有如没有FLUXFLUX就无法进行就无法进行FluxFlux使用量不能过多，也不能过少使用量不能过多，也不能过少详细内容在详细内容在 FluxFlux篇中说明篇中说明. . .1 9 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语表面张力表面张力液体因分子间的引力液体因分子间的引力( (凝聚力凝聚力) )而努力缩小自身而努力缩小自身表面积的力表面积的力. .暂时了解一下液体的以下特性暂时了解一下液体的以下特性. . .树叶上的朝露为何是圆的？为何水和熔融状态

16、下和锡（熔融状态下）使自已变圆的程度不同?1 1、所有液体都具有使相同成份凝聚起来的力所有液体都具有使相同成份凝聚起来的力. . 水+水,油+油,焊锡+焊锡2 2、所有液体都具有使自己成为球（圆）状的性质所有液体都具有使自己成为球（圆）状的性质3 3、每一种液体成为球状的程度都不同每一种液体成为球状的程度都不同( (表面张力不同表面张力不同) ) 焊锡和水的表面张力就不同. 请大家做实验观察他们凝聚成球状的形象水水水焊锡水焊锡焊锡焊锡焊锡焊锡水水杯杯1 10 / 21焊锡焊锡4. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语毛细管毛细管现象现象液体中插入玻璃管时液体会顺着玻璃管爬升液体中插入玻璃管时液体

17、会顺着玻璃管爬升. .毛细管现象只有在毛细管现象只有在 附着力（不同材质的亲合力）附着力（不同材质的亲合力） 凝聚力（相同材质的亲合力）凝聚力（相同材质的亲合力）时才会发生作用。时才会发生作用。暂时了解一下液体的特性及焊锡的特性暂时了解一下液体的特性及焊锡的特性. .水要溢出杯子手指伸进去为何水就不会不溢出来?用烙铁焊锡时锡会为何会顺着部品爬开?PCBPCB铜箔水较少时的形状水较少时的形状水地杯子的最上部水地杯子的最上部时的形状若放大画时的形状若放大画时，正如用虚线所时，正如用虚线所画的圆形。画的圆形。毛细管现象焊锡形状和水顺着杯壁爬升的形状相同杯子上限锡量多和水量锡量多和水量多的形状相同多的

18、形状相同水在杯内部时毛细管现象水在杯内部时毛细管现象: :焊锡模样焊锡模样 附着力附着力( (杯杯+ +水水)凝聚力凝聚力( (水水+ +水水) )水在杯子最上端时水在杯子最上端时: :焊锡量过多焊锡量过多 只有凝聚力只有凝聚力( (水水+ +水水) )在起作用，所以成圆形在起作用，所以成圆形水要满出来的时手指水要满出来的时手指或筷子伸进去就能因或筷子伸进去就能因毛细管现象而阻止水毛细管现象而阻止水溢出来溢出来1 11 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语预热预热指在焊锡前徐徐加热指在焊锡前徐徐加热, , 将因热引起的影响最小化将因热引起的影响最小化目的目的: 1) : 1) 防止

19、部品及防止部品及PCBPCB的热冲击的热冲击( (变形变形) ) 2) 2) FIUXFIUX活性化活性化温暖处温暖处寒冷处徐徐升高周围温度（预热），预防发热现象徐徐升高周围温度（预热），预防发热现象脸发红发热是得风寒脸发红发热是得风寒的根源的根源准备运动运动前运动前没有准备运动没有准备运动的话会很容易负伤的话会很容易负伤甚至导致死亡甚至导致死亡焊锡中预热焊锡中预热= =准备运动准备运动没有准备运动而运动会导致负伤没有准备运动而运动会导致负伤= =没有预热的焊锡会导致不良没有预热的焊锡会导致不良 手工焊锡中烙铁要在锡丝之前先接触焊锡部位的理由是：手工焊锡中烙铁要在锡丝之前先接触焊锡部位的理由是

20、： 给母材均匀加热的同时活性化给母材均匀加热的同时活性化FIUXFIUX，使焊锡做的更好。使焊锡做的更好。预1 12 / 214. 4. 焊锡的基本用语焊锡的基本用语冷却冷却冷却是为使高温物体变冷并提高其机械强度冷却是为使高温物体变冷并提高其机械强度. .焊盘PCB焊盘PCB焊盘PCB焊盘PCB铁铺里把铁烧红后用锤子一顿猛锤，然后立刻放到冷水中铁铺里把铁烧红后用锤子一顿猛锤，然后立刻放到冷水中会使铁的组织变的更加致密更加坚硬会使铁的组织变的更加致密更加坚硬. .人如果从温暖处到寒冷处可感觉到身体在收缩人如果从温暖处到寒冷处可感觉到身体在收缩. .这是因为这是因为肌肉组织在收缩肌肉组织在收缩.

21、.焊锡中自然冷却及强制冷却也是基于这个理由焊锡中自然冷却及强制冷却也是基于这个理由. .徐冷空冷徐冷空冷强制冷却强制冷却焊锡组织大焊锡强度低焊锡组织微细焊锡强度高1 1、手工焊锡中焊锡过后直接移动制品时，锡有可能没有完全硬化，必须要注意、手工焊锡中焊锡过后直接移动制品时，锡有可能没有完全硬化，必须要注意. .2 2、采用设备焊锡时，强制冷却须在固状线以下才能实施。、采用设备焊锡时，强制冷却须在固状线以下才能实施。1 13 / 215. 5. 焊锡曲线焊锡曲线(FILLET)(FILLET)图图焊锡曲线图中部品的位置倾斜时为何种焊锡模样？焊锡曲线图中部品的位置倾斜时为何种焊锡模样？想象：想象：2

22、 2根打卷的铁丝中间立根打卷的铁丝中间立1 1根棒根棒棒Lead铁丝(Fillet)设计者应考虑部品的正确位置而设计设计者应考虑部品的正确位置而设计, ,而作业者应把部品按插端正而作业者应把部品按插端正. .若部品歪斜时没有锡的部位会发生皲裂若部品歪斜时没有锡的部位会发生皲裂. . 1 14 / 216. 6. 焊锡的基本概念综合焊锡的基本概念综合(1)(1)铜箔PCB铜箔PCB锡表面张力(圆形)表面张力小表面张力小附着力附着力 凝聚力凝聚力表面干净表面干净锡量适当锡量适当扩散好扩散好浸湿好浸湿好温度适当温度适当FluxFlux选择好选择好铜箔PCB铜箔PCB良好的焊锡良好的焊锡不良的焊锡不良

23、的焊锡表面张力大表面张力大附着力附着力 凝聚力凝聚力表面污染表面污染锡量过多锡量过多扩散不好扩散不好浸湿不好浸湿不好 FluxFlux选择不好选择不好毛细管现象毛细管现象把锡扩散 嘿哟！FluxFlux 嘿哟！( (干净干净) ) 嘿哟！ 热热( (温度温度) )1 15 / 216. 6. 焊锡的基本概念综合焊锡的基本概念综合(2)(2)锡和母材金属面预热锡和母材金属面预热, ,加热加热. .(Flux(Flux活性温度活性温度, ,锡浸湿温度锡浸湿温度) )清清 净净焊焊 锡锡 加加 热热供给锡及维持焊锡温度供给锡及维持焊锡温度. .( (浸湿浸湿, ,扩散扩散, ,金属间化物金属间化物)

24、 )把锡和母材金属表面清净把锡和母材金属表面清净.(Flux).(Flux)必须遵守焊锡的基本顺序必须遵守焊锡的基本顺序. .冷冷 却却固状线固状线( (锡熔化温度锡熔化温度) )以下以下部品及部品及PCBPCB板不可以移动板不可以移动 1 16 / 216. 6. 焊锡的基本概念综合焊锡的基本概念综合(3)(3)焊锡作业中所起的物理性,化学性现象是以清净化、浸湿、扩散、金属间化合物顺序进行.铜箔(Cu)锡(Sn/Pb)铜箔(Cu)锡(Sn/Pb)Cu, Sn+PbCuCu6Sn5Cu3Sn分界面分界面焊锡的基本原理只有一个焊锡的基本原理只有一个. .不可忘记基本原理不可忘记基本原理. .焊锡

25、前焊锡前焊锡中焊锡中FluxFlux焊锡后焊锡后-软化,活行化-锡锡氧化氧化膜去除金属间化合物母材母材氧化氧化膜去除环境环境准备加热冷却铜(Cu)和锡(Sn-Pb)的焊锡奘态母材层(Cu)焊锡(Sn-Pb)层铜(Cu)铜(Cu)锡(Sn)锡(Sn)1 17 / 21浸湿Cu扩散合金层形成再氧化防止Sn扩散锡的熔化6. 6. 焊锡的基本概念综合焊锡的基本概念综合(4)(4)正确利用焊锡正确利用焊锡4 4要素乃焊锡之基本要素乃焊锡之基本焊锡作业中，热要供给到所有部分焊锡作业中，热要供给到所有部分. .热热( (温度温度) )F l u x F l u x 锡锡母材母材焊锡焊锡活性化作用熔化清净化，

26、防止再氧化合金化加热清净化,制御表面张力防止再氧化完成作业完成作业 Flux: 炭化，飞散 母材: 氧化，铜箔脱离， 镀金层剥离 烙铁:TIP氧化，镀金剥离 锡 :氧化温度过高温度过低容易发生冷焊.重叠焊锡(冷焊 皲裂) 焊锡时间拖长. 锡被拉长.阻碍焊锡Pinhole发生冷焊阻碍焊锡Short发生冷焊浓度高浓度底1 18 / 21铜箔铜箔6. 6. 焊锡的基本概念综合焊锡的基本概念综合(5)(5)焊锡后检查焊锡后检查/ /判定的一般知识判定的一般知识. .1) 1) 焊锡量的多少焊锡量的多少 2) 2) 热供给程度热供给程度 3)3) 确认部品的氧化有无确认部品的氧化有无0o45o45o90o90o180o良好的焊锡良好的焊锡过多的焊锡过多的焊锡过少的焊锡过少的焊锡 加热充份加热充份锡的供给适当锡的供给适当. . 加热充份加热充份但锡的供给过多但锡的供给过多 热和锡的热和锡的供给不够充分供给不够充分. .PCBPCBPCBPCB铜箔铜箔PCB铜箔铜箔PCB1.1.锡在金属面扩散充分锡在金属面扩散充分2.2.焊锡表面光泽润滑焊锡表面光泽润滑 3.3.焊锡末端没有台阶焊锡末端没有台阶4.4.无无FluxFlux炭化炭化, ,PINNOLEPINN