钎料是易熔金属的熔点低于被焊金属,在被焊金属不熔化的条件下,能润湿被焊金属表面,并在接触面处形成合金层将被焊金属连为一体的物质。凡是用来融合两种或两种以上的金属面,使之成为一个整体的金属或合金都叫钎料。
按组成成分,钎料可以分为锡铅钎料、银钎料和铜钎料等;按熔点高低,钎料又可以分为软钎料(熔点低于450℃)和硬钎料(熔点高于450℃)。
1.锡铅合金钎料
电子产品生产中,最常用的钎料称为锡铅合金钎料(又称焊锡),它具有熔点低、机械强度高、抗腐蚀性能好的特点。
锡铅合金钎料是由两种及两种以上金属按照不同的比例组成的,锡铅合金钎料的性能会随着配比的不同而改变。图1-25为不同配比的锡铅合金在不同温度时的状态图,称为锡铅合金状态图。图中a点为铅的熔点(327℃),c点为锡的熔点(232℃);abc连线称为液相线,线的上方为液态,或者说当钎料的温度高于液相线温度时钎料呈液态;adbec连线为固相线,线的下方为固态,即当钎料的温度低于固相线的温度时钎料呈固态。当钎料温度介于两者之间时,钎料呈半熔化状,这个温度区域称为钎料的半液态区。dbe连线称为共晶线,b点为共晶点。
图1-25 锡铅合金状态图
由图1-25可以分析出,在b点(共晶点)钎料可直接由固态变成液态,或者由液态变成固态,此时锡铅比例分别为61.9%和38.1%。这种合金的熔点和凝固点相同,即183℃。
按照共晶点比例配制的锡铅合金称为共晶焊锡。共晶焊锡的配比为锡占61.9%、铅占38.1%,共晶点的温度为183℃。
另外,常用的锡铅钎料配比如下:①锡占60%、铅占40%,熔点为182℃;②锡占50%、铅占32%、镉占18%,熔点为150℃;③锡占35%、铅占42%、铋占23%,熔点点150℃。随着配比的不同,锡铅合金的性能也会发生较大变化,为了满足焊接的需要,应选择配比最佳的锡铅钎料。
共晶焊锡的优点:
1)共晶焊锡的熔点较低,减少了焊接时元器件受热损坏的机会。
2)熔点和凝固点一致,焊点可迅速凝固,缩短焊接时间,减少因冷却时元器件松动而出现的虚焊。
3)流动性好、表面张力小,钎料在被焊工件表面能很好地浸润,附着力强、不易脱落,能提高焊接质量。(www.xing528.com)
4)机械强度高,导电性能强。锡铅共晶焊锡的强度比纯锡、纯铅的强度要高,机械强度是锡铅本身的2~3倍,能承受较大的拉力和剪切力。
由于共晶焊锡具有以上的优点,所以在焊接技术中得到了广泛的应用。
2.几种常见的钎料
(1)焊锡丝 焊锡丝是手工焊接常用的钎料,焊锡丝是管状的,由助焊剂和焊锡制成,其轴向心内是优质松香添加一定的活化剂组成的,称松香焊锡丝。使用这种焊锡丝焊接时可不加助焊剂。焊锡丝的锡铅配比不同,熔点就不同。焊锡丝的直径种类很多,常用的有0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm等,焊接时应根据被焊元器件的特点来选择适当规格的焊锡丝。
(2)抗氧化焊锡 在锡铅合金中加入少量的活性金属,保护焊锡不被继续氧化,这类焊锡适用于浸焊和波峰焊。
(3)焊膏 焊膏是表面安装技术中再流焊工艺的一种重要贴装材料,由助焊剂、有机物和溶剂组成合金钎料并加工成一定颗粒,拌以适当的液态粘合剂构成具有一定流动性的糊状焊接材料,能方便地用丝网、模板或点膏机印涂在印制电路板上,广泛应用于再流焊中。
与传统钎料相比,焊膏具有以下特性:
1)常温下有一定黏性,能使元器件暂时固定在焊盘位置上,不会因传送或焊接操作而发生偏移或脱离焊盘。
2)焊盘加热期间,由于熔融焊膏的表面张力,可以校正元器件位置的微小偏离。
3)有良好的焊接性,不会产生焊珠飞溅,焊盘易清洗,焊点具有一定的机械强度。
4)可以采用印刷或滴涂等技术在印制电路板的焊盘上进行精确的定量分配,不易塌陷。
在常温下,焊膏可将电子元器件初粘在既定位置,当被加热到一定温度时,随着溶剂和部分添加剂的挥发以及合金粉的熔化,使被焊元器件和焊盘牢固连接在一起。
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