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认识焊锡原理及相关问题如何解决

2013-7-10 12:34:28

在选择焊接工程所用的材料和设备,我们必须先清楚地了解焊锡的基本原理。否则,我们便无法达到焊接效果。

润湿

从焊接的定义中得知润湿是焊接行业中的主角,其接合即是利用液态焊锡润湿在基材上而达到接合的效果,这种现象正如水倒在固体表面上完全一样,不同的是当温度降低后,焊锡凝固而成接点。当焊锡润湿在基材上时,基材常因受空气及周围环境地的侵蚀,而会有一层氧化层,阻挡焊锡而无法达到好的润湿效果,其现象正如水倒在满是油脂的盘子上,水只聚集在部分地方,无法全面均匀的分布在盘子上。如果我们未能将氧化层除去,其结合力量还是非常的弱。

焊接与胶合

当两种材料用胶粘合在一起,其表面的相互粘立脚点是因胶给他们之间一机械键所致。光亮的表面无法象粗糙或蚀刻的表面粘着得那么好,因为胶不易固定。胶合是一表面现象,当胶是潮湿状态时,它可从原来的表面上被擦掉。

焊接是在焊锡和金属之间形成一分子间键,焊锡的分子穿入基材金属的分子结构中,而形成一坚固、完全金属的结构。当焊锡溶解时,也不可能完全从金属表面上把它擦掉,因为它已变为基材金属的一部分。

润湿和无润湿

一是涂有油脂的金属薄板浸到水中,没有润湿现象,不管它上面所涂的油层多薄。它可能完全看不到,但水会形成球状的水滴,一摇即掉,因此,水并未润湿或粘在金属薄板上。

如将此金属薄板放八热清洗剂中加以清洗,并小心地干燥。再把它浸八水中,液体将完全地扩散到金属薄板的表面而形成一均匀的膜层,再怎样摇也不会掉,即它已经润湿了此金属薄板。

清洁

当金属薄板非常干净时,水便会润湿其表面。因此,当焊锡表面和金属表面也很干净时,焊锡一样会润湿金属表面。其清洁水准的要求比水在金属薄板上还要高很多,因为焊锡和金属之间必须是紧密的连接。否则的话,在它们之间会形成一很薄的污染层。几乎所有的金属在暴露于空气中时,都会立刻氧化,这种极薄的氧化层将妨碍金属表面上焊锡的润湿作用。

毛细管作用

如将两个干净的金属表面合在一起后,浸入溶化的焊锡中,焊锡将润湿此两金属表面并向上爬升,以填满相近表面之间的间隙,此为毛细管作用。

假如金属表面不干净的话,便没有润湿作用,焊锡装不会填满此点。

当一电镀贯穿孔的印刷线路板经过一波焊炉时,使毛细管作用的力量将锡填满此孔,并在印刷线路板上面形成一焊锡带,而不是波的压力将焊锡推进此孔。

表面张力

我们都看过昆虫在池塘的表面走而不润湿它的脚,那是因为有一看不到的压力或力量支持着它,这便是水的表面张力。同样的力量使水在涂满油脂的金属薄板上维持水滴状。用溶剂加以清洗会减少表面张力,水便会润湿和形成一薄层。

我们知道助焊剂在金属的作用就溶剂对涂有油脂的金属薄板一样。溶剂去除油脂,让水润湿金属表面和减少表面张力。助焊剂将去除金属和焊锡间的氧化物,让焊锡润湿金属表面。

在焊锡中的污染物会增加表面张力,因此必须小心地管制。锡焊温度也会影响表面张力,即温度越高,表面张力越小。

焊锡表面和铜板之间的角度,称为润湿角度(WETTING ANGLE),它是所有焊点检验的基础。

润湿的热动力平衡

焊接工程不可缺的材料是焊锡、助焊剂和基材金属,我们假设基材金属的表面是完全清洁、无氧化物。

当一滴焊锡滴在基材表面上,助焊剂在焊锡四周时,简称

a. 焊锡为L:LIQUID,

b. 助焊剂为F:FLUX(或V:VAPOR),

c. 基材金属为S:SOLID BASE METAL

当焊锡润湿在基材表面上,静止下来时,亦即是力平衡的状态。 PSF=PLS+PLF COS a PSF是液体在固体上扩散的力量。

当焊锡滴在固体表面呈圆球状时,PSF>PLS+PLF COS a ,此时开始扩散,a角度逐渐变小,PLF COS a 值变大,直到力量平衡为止。

1、a>90°如果整个系统力量达到平衡a>90°,则表示PSF的值小,亦即其液体的扩散力差。以a角度来说,a>90°时称为退润湿(DEWET), a=180°时称为退未润湿(NODEWET), 90°<a<180°时为润湿不良(POORLY WETTED SURFACE)

2、90°>a>M,我们称为边际润湿(MARGINAL WETTING)。 通常M>75℃,这种润湿也是不能接受的程度。

3、a<M,此种为良好润湿(GOOD WETTING),在品质要求高的产品,M值的要求可低于75°。

由上述说明a角度越小表示润湿越好。

 


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