Ⅰ.基础知识


1. 什么是钎焊?

 上图是通过电子显微镜放大的钎焊接合部照片。钎焊在底板的焊盘上。由下而上分别为印刷底板层、焊盘层及钎焊层,红圈处的焊锡与焊盘的交界部分形成了锡与铜的合金层(金属间化合物)。   钎焊常被混同于粘接剂与焊接,容易误认为“只要熔化后凝固一起就可以了吧。”,而事实上,钎焊是通过这种合金层接合在一起的。   粘接剂是通过粘接剂本身固化粘结在一起,焊接则是通过熔化母材冷却后接合在一起,而钎焊是通过形成这种合金层而接合的。 因此,所谓【钎焊】,就是设法形成这种合金层的技术。   通常,这种合金层的厚度为3~9微米,如果热量不足则无法形成足够厚度的合金层,然而如果过度加热,又会导致合金层过厚,反而会变脆。因此,加热合适与否是决定钎焊成败的关键。   钎焊的优势在于,金属在相对较低的温度下,不熔化母材即可接合在一起,利于电子零部件的电气接合。

  由于钎焊是通过毛细管现象与浸润现象使熔化的焊锡流入接合部。因此,只要是从事钎焊工作的人,常会听到:“没有完全浸润呀・・”等话语,以下对此予以说明。

1.1 毛细管现象

众所周知,若将干擦布的一半浸入放入水的桶内,一半挂在桶边,
水就会被吸到擦布上,不久水就会滴答滴答流到桶外。  
液体由于分子间的相互引力,会尽量减小体积,并缩小与空气接触的表面积。  
因此当存在板状与纤维状的狭窄部位时,液体就会被吸入其中的空隙。  
也是因为这个现象,熔化的焊锡会渗入捆束的导线与零部件的空隙中。









1.2 浸润性


      浸润状态 铜板上的焊锡        未浸润状态 铝板上的焊锡

就像“被水湿了”、“湿透了”一样,所谓浸润性状态,如左侧照片所示,焊锡薄而广,与铜板的接触面积大。相反未浸润状态,如右侧照片所示,就像圆圆的水滴一样,焊锡成为球状,与母材的接触面积几乎没有。一般说:“浸润性好”或者“浸润性不好”,要形成合金层必须具备良好的浸润性,处于排斥状态下的焊锡是无法钎焊在一起的。


2. 什么是焊锡?


焊锡是分别由锡(Sn)与铅(Pb)大约以6:4的比例混合而成的合金。其融点约为183℃,虽
是金属却可以在相当低的温度下熔化。
最近大多将含铅的焊锡称之为共晶焊锡,或者称之为有铅钎焊,
无论哪种称谓都是为了区別不含铅的无铅(Pb)焊锡。


2.1 共晶


锡(Sn)与铅(Pb)的2元合金状态图的略图

2、3种金属混合时,将可以在最低温度熔化的混合物称为共晶合金。上图是介绍共晶合金时常用的2元合金状态图的略图,无须特意记住它。这里,我想强调的是当铅含量为100%时的融点为327.5℃,而锡含量为100%时的融点则为231.9℃。   从一般常识来看,这2种金属混合在一起时,融点应该在2者中间的270℃左右。但是,当锡与铅以约6:4的比例混合为共晶合金时,融点竟然会下降至183℃……。   例如:水在0℃时凝结为固体(结冰),如果混入盐份,那么即使在0℃也不会结冰。金属也会发生同样的现象。


3. 钎焊丝(松脂心钎焊丝)



像炸牛蒡一样,焊剂填充在中间  钎焊丝断面(显微镜放大实物)

 如图所示,钎焊丝中间含有管状焊剂。就好像炸牛蒡和金太郎糖果,无论在哪个部位切割,其断面都是一样。示图与照片中的焊剂管有3根,但根据厂家与形式及粗细等不同,有1根、2根、5根等各种类型。   钎焊丝的粗细按用途分类使用,Φ0.1mm~Φ3.0mm左右的钎焊丝各厂家均有生产。细小部位的钎焊使用细钎焊丝,而对于需要使用较多焊锡的大型零部件则使用粗钎焊丝。   最近,许多表面安装作业中,大多使用Φ0.3mm左右粗细的钎焊丝,不过钎焊丝越细越贵。虽然从成本方面考虑,希望使用粗些的钎焊丝,但是也会提高钎焊的难度,造成焊锡过度堆积。因此,请在综合考虑这些因素的基础上决定钎焊丝的粗细。


各种钎焊丝