焊料是用于填加到焊縫、堆焊層和釬縫中的金屬合金材料的總稱。包括焊絲(welding wire)、焊條(welding rod)、釬料(brazing and soldering alloy)等。
焊料有多種型號,根據熔點不同可分為硬焊料和軟焊料;根據組成成分不同可分為錫鉛焊料、銀焊料、銅焊料等。在錫焊工藝中,一般使用錫鉛合金焊料,A、B、E絕緣等級的電機的線頭焊接用錫鉛合金焊料,F、H級用純錫焊料。下面我們一起來了解一下焊料在應用時應要注意哪些基本事項?
(1)正確選用溫度范圍:焊料是溫度敏感材料。例如,Sn基焊料在低溫時,易發生同素異形變化,產生脆性,其變化速度在-45’C時最快,所以不適合在低溫下使用;在高溫時,蠕變特性顯著,在100’C高溫下強度大大減小。因此使用Sn-Pb共晶焊料時,應設計使基板使用溫度(含內部發熱)盡可能限定在90’C下。
(2)機械性能的適用性:Sn-Pb焊料屬軟焊料,本身的機械應力不高,焊接部位容易發生塑性變形,并最終形成焊料裂縫。應注意在任何使用條件下,選擇焊料合金時,必須滿足機械強度的要求。
(3)被焊金屬和焊料成分組合形成多種金屬間化合物:這些化合物具有硬而脆的性質,會成為焊料開裂的原因。特別是在組裝表面組裝元器件的場合,焊料和被焊接金屬界面是應力集 中的部位,容易形成雙重不利因素。由于這種金屬間化合物的形成與溫度和時間有關,所以焊 接應盡量在低溫和短時間內完成。
(4)熔點問題:大部分SMC/SMD 能適應表面組裝的一般焊接工藝, 但其中有些熱敏感元 器件不能耐Sn-Pb共晶溫度(183’C)。另外,由于多引線細向距器件常采用多層基板組裝,這 種基板往往經受不住高于150’C的焊接高溫,所以需要采用低烙點焊料,而功率器件多的組件則需要采用高溫焊料。
(5)防止溶蝕現象的發生:在焊接條件下,被焊接金屬會在熔融焊料合金中溶解,這種現象叫溶蝕。在SMT焊接的溫度范圍內,Sn-Pb焊料中金的溶解速度最快,其次是銀。在SMC/SMD中,多采用銀作電極,這時為了防止焊料溶蝕現象,常在元器件引線或電極上鍍Ni形成中間層,然后鍍Sn。防止溶蝕最好的方法是采用加銀焊料,為此常在Sn-Pb中添加(1%~3%)Ag的合金焊料。
(6)防止焊料氧化和沉積:浸漬焊接和波峰焊接工藝中,在停止焊接期間,焊料靜止時間越長,液面氧化導致的浮渣量會越多。所以,應在焊料槽中加入適當的防氧化添加劑,以降低氧化速度和提高潤濕性。另外,由于焊料中各種成分的比重不同,所以焊料槽內存在成分不均勻的情況。特別是在添加Ag的焊料中,由于Ag比重大,容易沉積在焊料槽的底部,所以在焊接工藝中必須進行充分攪拌。另外,沉積的Ag會堵塞焊料噴出口,焊接操作時必須注意。
(7)無鉛焊料:由于鉛及其化合物是污染環境的有毒物質,使用無鉛焊料是一種必然的發展趨勢。與常用Sn-Pb焊料相比,無鉛焊料的熔點增高,密度與潤濕性降低,成本提高,機械性能等也有所變化。與之對應的焊接工藝、焊接工藝材料選擇、焊接設備參數要求等組裝工藝條件也將發生變化。
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