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文件名称:焊锡材料的种类
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上传时间:2013-12-27 19:07:05
更新时间:2013-12-27 19:07:05
简介:焊锡以铅-锡(Pb-Sn)二元合金为主要的种类,铅-锡合金的共晶点在183 ℃,61.9wt%锡之处(见图9-25所示的铅-锡合金相图),因此37%铅-63% 锡合金被称为共晶焊锡,在电子构装的应用中亦以接近共晶成份的焊锡(40%铅-60%锡)为主。焊锡可借调整其中铅锡的比例改变其熔点以符合制程之需求,许多不同化学成份的焊锡合金也因此被发展出来(见表9-12所示之常用焊锡特性),一般而言,高铅含量的焊锡适用于温度较高的焊接制程;高锡含量的焊锡则专供有防蚀特殊需求的焊接使用。在焊接过程中,熔融的锡很容易与其它金属反应形成介金属化合物,常见的锡介金属化合物种类如表9-13所示。介金属化合物脆性高,也会影响焊锡的表面张力与润湿性,一般而言过量介金属化合物的存在有害焊点的性质。研究显示介金属化合物的成长是一个扩散控制的过程[2],故焊接过程中应尽可能将低接合温度,缩短焊接时间,以使介金属化合物的形成量降 至最低。
焊锡以铅-锡(Pb-Sn)二元合金为主要的种类,铅-锡合金的共晶点在183 ℃,61.9wt%锡之处(见图9-25所示的铅-锡合金相图),因此37%铅-63% 锡合金被称为共晶焊锡,在电子构装的应用中亦以接近共晶成份的焊锡(40%铅-60%锡)为主。焊锡可借调整其中铅锡的比例改变其熔点以符合制程之需求,许多不同化学成份的焊锡合金也因此被发展出来(见表9-12所示之常用焊锡特性),一般而言,高铅含量的焊锡适用于温度较高的焊接制程;高锡含量的焊锡则专供有防蚀特殊需求的焊接使用。在焊接过程中,熔融的锡很容易与其它金属反应形成介金属化合物,常见的锡介金属化合物种类如表9-13所示。介金属化合物脆性高,也会影响焊锡的表面张力与润湿性,一般而言过量介金属化合物的存在有害焊点的性质。研究显示介金属化合物的成长是一个扩散控制的过程[2],故焊接过程中应尽可能将低接合温度,缩短焊接时间,以使介金属化合物的形成量降
至最低。
焊锡中可添加少量元素以改善其性质。例如,添加低于2%的银可以提高机械强度而不致严重损坏焊锡性质,并可使焊锡在镀银表面进行接合时不致因银的熔解而降低其润湿性;添加锑亦可提高焊锡机械强度并降低其成本,但其添加量以3.5%为上限;添加铜的目的在减少铜的溶解速度,延长铜焊接工具的使用寿命,但过量的铜会造成砾状焊点(Gritty Joint) ;添加铟的焊锡可以提升其在陶瓷表面的润湿性,铟同时可以抑制金在焊锡中的溶解;铟、铋、镉可与铅、锡组成熔点低于铅锡共晶温度的合金,适合低温之焊接制程与高热敏性的元件焊接之应用。为了避免铅在制程中的污染,无铅焊锡因而成为焊锡研究的重点之一,举例而言,95% 锡-5%锑与96.5%锡-3.5%银为高强度焊锡,具有抗疲劳与潜变破坏的特性;80%金-20%锡与65%锡-25%银-10%锑为焊点强度有特殊需求的焊锡。
9-10-2. 焊膏
焊锡可以利用气相微粒化(Gas Atomization)或旋转(Spin Disk)微粒化技术制成5至150mm直径的合金粉粒,再混合助焊剂与黏结剂等制成焊膏以供构装元件接合之用。焊膏的开发源自于厚膜混成(Thick Film Hybrid) 构装制程,今日它在表面黏着型元间接合中有广泛的应用。使用焊膏的优点为制程简单,不须使用复杂的焊接设备,仅需以网印或镂印( Stencil Printing)将焊膏涂布于焊垫表面,放上构装元件后施予回流热处理即可完成接合。早期的焊膏由重量比相近的铅与锡粉末、氯化锌与矿油酯蜡组成,今日焊膏中可能有10到15种成份,铅、锡的比例亦有各种变化。
9-10-3. 助焊剂
助焊剂不仅为焊膏的重要成份之一,也是构装元件与电路板接合制程中必要的材料。助焊剂的功能包括清洁焊垫表面,增高焊锡与焊垫金属间的润湿性,提供适当的腐蚀性、发泡性(Foaming)、挥发性与黏滞性,以利焊接制程的进行。助焊剂的主要成份为活化剂(Activator)、载剂、溶剂与具特殊功能的添加物。活化剂为具有腐蚀性的化学物质,它的种类决定助焊剂的活性,助焊剂也依其传导性与活性高低区分为L( Low 
Activity),M(Moderate Activity),H(High Activity)等三个等级[2]
,或以活化剂的种类与特性区分为R(Rosin)、RMA(Rosin Mildly Activated)
、RA(Rosin Activated)、RSA(Rosin Super Activated)、SA(Synthetic Activated)
、OA(Organic Acid)、IA(Inorganic Acid)等数种,其中R、RMA与RA三类大
约相当与L等级。高活性助焊剂以盐酸、溴酸、磷酸与胺氢卤化物(Amine Hydrohalides)为活化剂;中、低活性的助焊剂则以羧酸( Carboxylic 
Acids)、脂肪酸(Fatty Acids)等为活化剂;助焊剂的活性愈高,清洁的效果愈佳,但腐蚀的作用也愈强。载剂为固体或非挥发性液体,它是焊接过程中携带助焊剂中的活化剂使与金属表面接触的载体,它同时也具有热传导与抗氧化的作用。在非水溶性天然松酯(Rosin-base)助焊剂中,载剂通常为由松节油(Oleorosin)提炼出来的松酯胶(Gum Rosin);在非水溶性合成树酯(Resin-base)助焊剂中,载剂通常为由松木提炼的

脚注信息
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