烙铁头腐蚀原因分析

1、烙铁头被腐蚀原因分析烙铁头被腐蚀机理: 烙铁头的腐蚀机理主要有两个：一是因为锡是一种比铁更活跃的金属，自然容易侵蚀烙铁头的铁镀层；二是因为无铅助焊剂的腐蚀性比普通SnPb合金使用的助焊剂更强。而锡是无铅Sn95Sb5合金的主要成分.因此由于烙铁头材料本身的特性，烙铁头的被腐蚀是无法避免的。所有的涂层表面都有缺陷存在，如下图的裂缝所示。焊锡熔化以后势必沿这些裂缝往里面渗透这种损坏被称为初始的损伤，大部分使用时间（约90%）会导致烙铁头的这种损伤。裂缝的扩散破坏一旦熔化的焊锡穿透铁的镀层进入到铜的内部，铜材料就会迅速被破坏，烙铁头的寿命就终止。10%的使用时间会导致烙铁头这种损坏.裂缝的扩散破坏

2、与此同时，由于Sn95Sb5合金的熔化温度比普通SnPb合金高(从 180 升到 235），人们认为必需相应地提高烙铁头的温度，以加快焊点的形成。但是，事实上并非如此。形成无铅焊点的最佳温度范围要窄得多，但是这一温度范围 的上限对两种情况是相同的。超过这一上限温度加热有可能导致焊点的潜在失效和焊盘脱落。就烙铁头寿命来说，增加烙铁头温度反而会加速腐蚀烙铁头的化学反应过程。 因此，在使用Sn95Sb5合金时，提高焊接温度可能会损坏 元器件和增加烙铁头的更换频率，从工艺的角度看也没必要。 提高烙铁温度还容易使烙铁头上的助焊剂提前挥发，从而削弱热传导。助焊剂提前挥发有两个结果，都会缩短 烙铁头的寿命。

3、首先，操作人员会在烙铁上用更大的力度 来补偿传热效果的降低，从而增加了烙铁头损坏的可能性；其次，清洁烙铁头的强度和频率会因此提高，这也会加快铁镀层的腐蚀，从而增加烙铁头的更换频率。 应当坚持对烙铁头进行最基本的维护，包括保持烙铁头的吃锡状态良好。虽然良好的维护会减缓助焊剂化学反 应引起的腐蚀，但对Sn95Sb5合金中高锡含量引起的腐蚀却无能为力。 增加烙铁头上的铁镀层厚度当然能延长烙铁头的寿命，然而，这会带来一些不良后果，包括降低烙铁头与焊点之间的热传导效率，因而降低产能。铁镀层加厚还会增 加烙铁头的尺寸，不符合当今细间距、高密度和微小焊盘尺寸应用的要求。而且还有更深层面的问题需要解决。良好的

4、镀层与对烙铁头很好的维护对改善烙铁头的热传导特性与延长烙铁头的使用寿命有重要的影响.选择合适的烙铁头温度: 调整烙铁头温度 (包括焊接时的温度和待工时的温度)， 防止烙铁头过热非常重要。事实上，无铅焊点在业界可接 受的润湿速度下就可以形成，无需提高烙铁头的温度至超过SnPb合金的温度。 关键在于选择合适的烙铁头温度，并配合采用经优化 的烙铁头形状，能最大限度地提高加热体至焊接处之间的热传导。大多数的烙铁都在前端内置了一个陶瓷加热器，并在 加热器与烙铁头间配有一个温度传感器。检测传感器的输 出就可以控制陶瓷加热器的温度，从而使烙铁头维持在某 一恒定温度。然而，要将温度传感器放到烙铁头与工件接 触

5、处是不切实际的，因此，加热控制器并不是在响应实际 的烙铁头温度。这样无可避免地要产生控制响应的后滞。 当加热控制器接收开启加热的信号时，烙铁头的温度已经 落到优化焊接温度范围之外。其后，当加热器开启时，烙 铁头温度将在传感器指示需要停止加热之前，就已冲过所 希望的设置温度点。这种过冲会助长对烙铁头的腐蚀，而 且还有可能超过焊接工艺窗口，导致元器件或焊盘损坏。 为烙铁头量身定制的感应加热技术自然能限制烙铁头的最大温度，无需温度传感和控制电路。当有热负载时， 它还能自动快速地做出响应，维持烙铁头的温度。无传感器热控制 感应加热是电流通过绕在磁芯上的线圈后的一种物 理效应。感应加热器适合于装有铜套的

6、烙铁，该铜套表面 设有磁性材料，磁性材料外绕有通电的线圈。选择磁性镀 层，使铜管温度在磁性材料达到其居里 (Curie) 温度时达到 烙铁的最大预设温度。当温度达到居里温度，磁性材料不 再具有磁性。因此，在该温度下感应加热不再继续。当铜 套温度低于居里温度(如开始焊接)时，磁性镀层的磁性恢 复，加热重新开始。由于加热元件深嵌于烙铁中，且靠近烙铁头，因此能够实现对烙铁头温度的真正稳定调节。 这种加热器技术的最大优点是烙铁的温度绝不会超过 由磁性镀层厚度和材料所决定的最大温度，也排除了人为 擅自更改烙铁头温度的可能性 (如操作人员企图擅自提高无 铅焊接温度)。 众所周知，720oF或380oC左右

7、的烙铁头温度足以满足 无铅合金和助焊剂完成焊接的要求，且润湿速度合适，焊 点质量高。由于该技术能预设温度，且无温度过冲，因此 能大幅度减缓高锡含量焊料对烙铁头的腐蚀。助焊剂碳化 也将得到缓解，从而减小操作人员焊接时对焊点的施力以 及清洁烙铁头的频率。闲置温度: 降低烙铁头闲置时的温度对减缓无铅合金和助焊剂对 烙铁头的腐蚀也有很大作用。烙铁的寿命周期的很大部分 处于闲置状态，大幅度降低烙铁头在这个时间内的温度，可进一步缓减各种侵蚀对烙铁头寿命的影响。 对于感应加热的烙铁，可用休眠烙铁架来放置闲置中的烙铁。烙铁架采用了休眠支架 (对操作人员不会有影响) 来减少部分的感应加热效应，并在烙铁闲置时将温

8、度 降低到 300oF (149oC)。闲置温度被降低到无铅助焊剂的活性温度之下，这样就可防止助焊剂损坏烙铁头的镀层。闲置时也不再有助焊剂碳化发生；因而在烙铁从支架取下后，无需立即清洁烙铁头。 这样，闲置时烙铁头镀层的腐蚀将大大减缓。休眠支架可让烙铁的操作温度迅速恢复，只要烙铁一离开支架就能恢复，而且不会过冲所设置的温度点。在实际应用中，只需将闲置温度降到300oF，烙铁头的寿命就可延长40%。 除降低烙铁头的更换频率外，还有其它好处，包括降低功耗和烟气；这对于许多焊接工位都集中在一个组装区域的情况，效益非常可观。优化烙铁头特性:采用无铅材料进行焊接的操作员应注意烙铁头与焊点 形状大小的匹配，

9、这样才能在不增加烙铁头温度的情况下获得最佳的润湿速率。使用尺寸正确的烙铁头可让焊点与烙铁头间有最大的接触面，从而提高热传导率。最理想的情况是烙铁头和目标焊点的尺寸相同,平的烙铁头比圆的烙铁头有更大的接触面积，从而有更好的热传导特性。标准的烙铁头是由以下成分构成：现在的烙铁头可以用无铅焊锡所覆盖注：chrome( 铬)nieckel( 镍)iron ( 铁)copper (铜) tin ( 锡)采用铜的原因是它有良好的热传导特性，铁的作用是可以防止铜的耗散并保护铜的外形，最外侧的涂层（必须是无铅焊材料）使烙铁的焊接具有好的沾锡特性-形成好的热传导特性。对这涂层的保护对于形成最佳的热传导极为关键。(铬与镍的作用是防止在焊接中焊锡渗入烙铁头内部)烙铁头的形状应当与被焊接物体有类似的形状与尺寸（左：形状合适，中：型状太小, 右：形状太大）结论: 由于Sn10Pb90合金熔点温度更高,而且使用的也是水洗助焊剂,因此，烙铁头的腐蚀是因为锡是无铅Sn95Sb5合金中的