焊接原理與焊錫性
1、Abietic Acid松脂酸
是天然松香(Rosin)的主要成份,占其重量比的34%。在焊接的高溫下,此酸能將銅面的輕微氧化物或鈍化物予以清除,使得清潔銅面可與熔錫產(chǎn)生"接口合金共化"(IMC)而完成焊接。此松脂酸在常溫中很安定,不會(huì)腐蝕金屬。
2、Angle of Contack 接觸角
廣義是指液體落在固體表面時(shí),其邊緣與固體外表在截面上所形益的夾角。在PCB 的狹義上是指焊錫與銅面所形成的Θ角,又稱之為雙反斜角(Dihedrel Angle)或直接稱為 Contact Angle。
3、Blow Hole 吹孔
指完工的 PTH 銅壁上,可能有破洞(Void 俗稱窟窿)存在。當(dāng)板子在下游進(jìn)行焊錫時(shí),可能會(huì)造成破洞中的殘液在高溫中迅速氣化而產(chǎn)生壓力,往外向孔中灌入的熔錫吹出。冷卻后孔中之錫柱會(huì)出現(xiàn)空洞。這種會(huì)吹氣的劣質(zhì) PTH,特稱為"吹孔"。吹孔為 PCB 制程不良的表征,必須徹底避免才能在業(yè)界立足。
4、Brazing 硬焊
是指采用含銀的銅鋅合金焊條,其焊溫在425~870℃ 下進(jìn)行熔接(Welding)方式,比一般電子工業(yè)常見(jiàn)軟焊或焊(Soldering),在溫度及強(qiáng)度方面都比較高。
5、Cold Solder Joint 冷焊點(diǎn)
焊錫與銅面間在高溫焊接過(guò)程中,必須先出現(xiàn) Cn Sn 的"接口合金共化物"(IMC)層,才會(huì)出現(xiàn)良好的沾錫或焊錫性(Solderability)。當(dāng)銅面不潔、熱量不足,或焊錫中雜質(zhì)太多時(shí),都無(wú)法形成必須的 IMC(Eta Phase),將出現(xiàn)灰暗多凹坑不平。且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也不足的焊點(diǎn),系由焊錫冷凝而形成,但未真正焊牢的焊點(diǎn),特稱為"冷焊點(diǎn)",或俗稱冷焊。
6、Contact Angle 接觸角
一般泛指液體與固接觸時(shí),其交界邊緣,在液體與固體外表截面上,所呈現(xiàn)的交接角度,謂之 Contact Angle。
7、Dewetting 縮錫
指高溫熔融的焊錫與被焊物表面接觸及沾錫后,當(dāng)其冷卻固化即完成焊接作用得到焊點(diǎn)(Solder Joint)。正常的焊點(diǎn)或焊面,其已固化的錫面都應(yīng)呈現(xiàn)光澤平滑的外觀,是為焊錫性(Solderability)良好的表征。所謂 Dewetting 是指焊點(diǎn)或焊面呈高低不平、多處下陷,或焊錫面支離破碎甚至曝露底金屬,或焊點(diǎn)外緣無(wú)法順利延伸展開(kāi),截面之接觸角大于 90 度者,皆稱為"縮錫"。其基本原因是底金屬表面不潔(有氧化物或其它污染),造成與焊錫之間不易形成"接口合金共化物"(如Cu6Sn5 之 Eta phase IMC 即是),難以親錫,無(wú)法維持焊錫的均勻覆蓋所致。
8、Dihedral Angle 雙反斜角
是指焊點(diǎn)或焊面外緣在截面上左右兩側(cè)的接觸角,有如噴射機(jī)之雙反斜翅膀,稱為"雙反斜角"。此角度愈小時(shí),表示其"沾錫性"愈好。
9、Eutetic Composition 共融組成
合金中的組成份在某一定比例時(shí),其熔點(diǎn)(M.P.; Melting Point)低,稱之為"共融組成"。如錫鉛合金在63/37比例時(shí),其熔點(diǎn)僅183℃,且直接由固態(tài)熔化成液態(tài),中間并未出現(xiàn)漿態(tài);反之亦然。故此63/37比例特稱之為"共融組成",而183℃即其共融點(diǎn)(Eutetic Point)。
10、Finite Element Method有限要素分析法
是一種對(duì)焊點(diǎn)(Joint)可靠度與故障的分析法,為利用計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)模式的分析工具??蓪⒑讣Y(jié)構(gòu)以微分方式劃分成許多受力面與受力點(diǎn),在計(jì)算機(jī)協(xié)助下逐一仔細(xì)找出故障的可能原因。下左圖即為一鷗翼腳焊點(diǎn)的FEM分析圖。左圖為一外圍有球腳的P-BGA,在板面上焊接后的FEM細(xì)分圖,此件共有2492個(gè)平面應(yīng)變要素,與7978個(gè)節(jié)點(diǎn)應(yīng)變要素 (Node Strain Element)。
11、Meniscograph Test 弧面狀沾錫試驗(yàn)
是針對(duì)待焊物表面沾錫性好壞所做的一種試驗(yàn),如右圖所示;取一金屬線使其沉入表面清潔的熔錫池中。若金屬線的沾錫性不錯(cuò)時(shí),則會(huì)產(chǎn)生良好的沾錫力(Wetting Force),而在交界處會(huì)將錫拉起,呈現(xiàn)弧狀上升的"彎月形"(Meniscus),即表示其焊錫性良好??稍僖?弧面沾錫儀"(Meniscometer)的激光束去觀察所帶起的彎弧的高度,再按已存在計(jì)算機(jī)中的記憶資料,求出接觸角(Contact Angle θ,或稱沾錫角Wetting Angle),即可判斷出零件腳沾錫品質(zhì)的好壞。不過(guò)此法現(xiàn)已不如"沾錫天平"法(Wetting Balance)來(lái)的更精確。按荷蘭籍焊接專(zhuān)家 R.J.Klein Wassink(曾任職菲利浦公司 30 年以上,為全世界 SMT 的啟蒙者)之名著 Soldering In Electronics(2nd Ed.,1989)P.332所載,在沾錫動(dòng)作接觸 3~4 秒后可測(cè)得 θ 角,其代表之意義如表內(nèi)所示。
12、Meniscus 彎月面,上凹面
原指毛細(xì)管中之水面,從截面所觀察到的上凹情形。引伸到"焊錫性"的品質(zhì)時(shí),則是指焊錫與被焊物表面之接觸角。當(dāng)其所呈現(xiàn)角度很小,使被焊物表面之焊錫前緣,具有擴(kuò)張與前進(jìn)的趨勢(shì),則其"焊錫性"將會(huì)很好。利用此"彎月面"的原理,進(jìn)一步地去測(cè)試被焊物在"焊錫性"品質(zhì)上的好壞,其方法稱Meniscograph。
13、Non-Wetting 不沾錫
在高溫中以焊錫(Solder)進(jìn)行焊接(Soldering)時(shí),由于被焊之板子銅面或零件腳表面等之不潔,或存有氧化物、硫化物等雜質(zhì),使焊錫無(wú)法與底金屬銅之間形成必須的"接口合金化合物"(Intermatallic Compound,IMC,系指Cu6Sn5 ),此等不良外表在無(wú)法"親錫"下,致使熔錫本身的內(nèi)聚力大于對(duì)"待焊面 "的附著力,形成熔錫聚成球狀無(wú)法擴(kuò)散的情形。就整體外表而言,不但呈現(xiàn)各地局部聚集不散而高低不平的情形,甚至?xí)芈兜足~,這比"Dewtting 縮錫" 更為嚴(yán)重,稱之為"不沾錫"。
14、Solder焊錫
是指各種比例的錫鉛合金,可當(dāng)成電子零件焊接(Soldering)所用的焊料。其中以 63/37 錫鉛比的 Solder 為電路板焊接所常用。因?yàn)樵诖朔N比例時(shí),其熔點(diǎn)低(183℃),且系由"固態(tài)"直接熔化成"液態(tài)",反之固化亦然,其間并未經(jīng)過(guò)漿態(tài),故對(duì)電子零件的連接有多的好處。除此之外尚有80/20、90/10等熔點(diǎn)較高的焊錫,以配合不同的用途。 注意當(dāng) "焊" 字從金旁時(shí),專(zhuān)指焊錫合金之本體金屬而言,若從火部的 "焊"時(shí),則系針對(duì)焊接的操作之謂,不宜混一談。
15、Solderability焊錫性,可焊性
各種零件引腳或電路板焊墊等金屬體,其等接受焊錫所發(fā)揮的焊接能力如何?謂之焊錫性。無(wú)論電路板或零件,其焊錫性的好壞都是組裝過(guò)程所須先面對(duì)的問(wèn)題,焊錫性不良的PCB,其它一切的品質(zhì)及特點(diǎn)都將付諸空談。
16、Surface Energy表面能
任何物質(zhì)在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)前,其表面將應(yīng)具有某種活性程度,或參與化學(xué)反應(yīng)能力強(qiáng)弱的一種表示數(shù)值,謂之"表面能"。例如清潔新鮮的銅面,其在真空中的表面能可高達(dá)1265 dyne/cm,但若將該新鮮的銅放置在空氣中 2小時(shí),因表面產(chǎn)生各種銅的污化物或鈍化物后,其"表面能"將下降至25 dyne/cm,必須仰賴助焊劑的清潔作用,才能完成焊接所需的良好沾錫 (Wetting)品質(zhì)。
17、Vacuoles 焊洞
通孔中可插焊或直接涌錫填錫而成錫柱體,當(dāng)焊板遠(yuǎn)離錫波逐漸冷卻之際,其填錫體之冷卻固化是從頂部開(kāi)始的。因板材是不良導(dǎo)熱體,故下板面擦過(guò)錫波時(shí)其溫度要高于離錫波稍遠(yuǎn)的上板面。故孔內(nèi)錫柱是先自頂部固化后,其次才輪到底部固化,錫柱中段后才會(huì)固化。因而在四周上下已經(jīng)硬化,其中心繼續(xù)冷固收縮時(shí),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)真空式無(wú)害的空洞,稱為"Vacuoles"。
18、Wetting Balance沾錫天平
是一種測(cè)量零件腳或電路板"焊錫性"好壞的精密儀器。試驗(yàn)中須將試樣夾在觸動(dòng)敏感的夾具上,再舉起小錫池以迎合固定的測(cè)試點(diǎn),并使測(cè)區(qū)得以沉沒(méi)于錫池中。在扣除浮力后即可測(cè)得試樣"沾錫力量"的大小,及"沾錫時(shí)間"的長(zhǎng)短。即使少許"力量"的差異,亦可從此種儀器上忠實(shí)測(cè)出,故稱為"沾錫天平"。(詳見(jiàn)電路板信息雜志第二十六期之專(zhuān)文)
19、Wetting沾濕,沾錫
清潔的固體表面遇有水份沾到時(shí),由于其間附著力較大故將向四面均勻擴(kuò)散,稱為Wetting。但若表面不潔時(shí),則附著力將變小且親和性不足,反使得水的內(nèi)聚力大于附著力,致令水份聚集不散。凡在物體表面出現(xiàn)局部聚攏而不連續(xù)的水珠者,稱"不沾濕"Dewetting。此種對(duì)水份"沾濕"的表達(dá),若引伸到電路板的焊錫性上,即成為"沾錫"與"沾錫不良"(或縮錫)之另一番意義。IMC Intermatallic Compound ; (金屬) 接口合金共化物如 Cu6Sn5 Cu3Sn即為銅錫之間的兩種合金共化物,此外尚有多種其它金屬間的IMC存在。
編號(hào):臺(tái)錫錫業(yè)廠 TTIN20110622 (臺(tái)錫錫業(yè)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn):無(wú)鉛錫絲 環(huán)保錫絲)
- 怎樣用焊錫焊接?具體步驟和材料
- 環(huán)保錫條-電鍍鎳金板不上錫原因有哪些?
- 焊錫絲為什么加銀?
- 上錫不良—焊點(diǎn)不飽滿的原因
- 錫線松香飛濺的基本原因
- 全球有色金屬之“”
- 上錫不良—出現(xiàn)漏焊,虛焊,連焊的原因
- 無(wú)鉛錫條的種類(lèi)有哪些?
- 長(zhǎng)期焊錫對(duì)人體的危害有多大?
- 關(guān)于焊錫絲炸錫、爆錫、濺錫的原因分析及解決方案
最新資訊文章
- 1月11日TTIN錫市走勢(shì)
- 12月29日焊錫條價(jià)格
- 12月29日TTIN錫市走勢(shì)
- 12月26日TTIN錫市走勢(shì)
- 12月22日TTIN錫市走勢(shì)
- 12月16日TTIN錫市走勢(shì)
- 12月16日焊錫條漲跌
- 12月14日焊錫條漲跌
- 12月14日無(wú)鉛焊錫絲走勢(shì)
- 12月14日TTIN錫市走勢(shì)