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印刷線路板的最佳焊接方法

1.沾錫作用

當熱的液態焊錫溶解并滲透到被焊接的金屬表面時,就稱為金屬的沾錫或金屬被沾錫。焊錫與銅的混合物的分子形成一種新的部分是銅、部分是焊錫的合金,這種溶媒作用稱為沾錫,它在各個部分之間構成分子間鍵,生成一種金屬合金共化物。良好的分子間鍵的形成是焊接工藝的核心,它決定了焊接點的強度和質量。只有印刷線路板銅的表面沒有污染,沒有由于暴露在空氣中形成的氧化膜才能沾錫,并且焊錫與工作表面需要達到適當的溫度?!?nbsp;

    2.表面張力 

  大家都熟悉水的表面張力,這種力使涂有油脂的金屬印刷線路板上的冷水滴保持球狀,這是由于在此例中,使固體表面上液體趨于擴散的附著力小于其內聚力。用溫水和清潔劑清洗來減小其表面張力,水將浸潤涂有油脂的金屬板而向外流形成一個薄層,如果附著力大于內聚力就會發生這種情況。 

  錫-鉛焊錫的內聚力甚至比水更大,使焊錫呈球體,以使其表面積最小化(同樣體積情況下,球體與其他幾何外形相比具有最小的表面積,用以滿足最低能量狀態的需求)。助焊劑的作用類似于清潔劑對涂有油脂的金屬板的作用,另外,表面張力還高度依賴于表面的清潔程度與溫度,只有附著能量遠大于表面能量(內聚力)時,才能發生理想的沾錫。 

    3.金屬合金共化物的產生 

  銅和錫的金屬間鍵形成了晶粒,晶粒的形狀和大小取決于焊接時溫度的持續時間和強度。焊接時較少的熱量可形成精細的晶狀結構,形成具有最佳強度的優良焊接點。反應時間過長,不管是由于焊接時間過長還是由于溫度過高或是兩者兼有,都會導致粗糙的晶狀結構,該結構是砂礫質的且發脆,切變強度較小。 

  采用銅作為金屬基材,錫-鉛作為焊錫合金,鉛與銅不會形成任何金屬合金共化物,然而錫可以滲透到銅中,錫和銅的分子間鍵在焊錫和金屬的連接面形成金屬合金共化物Cu3Sn 和Cu6Sn5,如圖所示?!?nbsp;


金屬合金層(n相+ε相)必須非常薄,激光焊接中,金屬合金層厚度的數量級為0.1mm ,波峰焊與手工烙鐵焊中,優良焊接點的金屬間鍵的厚度多數超過0.5μm 。由于焊接點的切變強度隨著金屬合金層厚度的增加而減小,故常常試著將金屬合金層的厚度保持在1μm 以下,這可以通過使焊接的時間盡可能的短來實現。 

4.沾錫角 

  比焊錫的共晶點溫度高出大約35℃時,當一滴焊錫放置于熱的涂有助焊劑的表面上時,就形成了一個彎月面,在某種程度上,金屬表面沾錫的能力可通過彎月面的形狀來評估。如果焊錫彎月面有一個明顯的底切邊,形如涂有油脂的金屬板上的水珠,或者甚至趨于球形,則金屬為不可焊接的。只有彎月面拉伸成一個小于30。的小角度才具有良好的焊接性。

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