焊锡接合的基本理论

焊錫接合的基本理論

目錄焊錫的源起及發展焊錫接合(Soldering)V.S.其他接合方式WETTING助焊劑在焊接的過程中扮演的角色沾錫過程圖示介面合金層

目錄沾錫角的定義焊點熱動態平衡時的作用向量焊點的形狀標準焊點圖示錫鉛合金的金相圖樣(PHASEDIAGRAM)焊錫內雜質對焊錫的影響焊錫雜質內容說明對沾錫角的影響焊錫的源起及發展焊錫：聖經亞賽亞書就曾提到過五千年前，美索不達米亞即有焊錫證據希臘、羅馬和埃及都曾發現焊錫現今工業界及電子業介大量及廣泛使用焊錫接合V.S.其他接合方式焊錫接合V.S.其他接合方式WEETING的定義WETTINGDEWETTINGNONWETTINGWEETING的定義助焊劑在焊接過程中扮演的角色沾錫過程圖示沾錫過程圖示介面合金層介面合金層沾錫角的定義焊點熱動態平衡的作用向量焊點熱動態平衡的作用向量rsv是介於液態銲錫和底材金屬間的介面張力，rsv是介於固態的底材金屬和氣態助焊劑之間的介面張力。rLS和rsv同時沿著固態的底材金屬表面作用，但方向相反，介面能量的大小取決於相關物質間的先天特性相互作用的結果，不論rLS和rsv所處的介面間，都與一個堅硬的表面有關，這個堅硬的表面需要大量的能量來改變它的形狀，不像液體的表面張力一樣，這些介面張力當單獨存在時，在系統中並不以作用任何物理改變長表示，從向量圖中，我們得到rSV=rLS+rLV

COS焊點熱動態平衡的作用向量在此rSV是液體在固定上擴散的力量，也就是擴散力或沾錫力(Spreadingorwettingforce)。也就是說，如果rSV大於rLS和rLVCOS組合，擴散(Spreading)或沾錫(Wetting)將會發生，這些力量間的量測，可以從介角角度的大小而獲得，兩個極端的情況是：完全不沾錫：此時的角度=180O完全沾錫：此時的角=0O當角<180O，且>10O時，會發生部份沾錫焊點熱動態平衡的作用向量這個部份沾錫的觀念需要進一步考慮，尤其是如果我們記得在焊接的系統中，很少達到真正的平衡。通常，焊接的時間太短而且系統在達到平衡前就已經凝結在這個例子中，沾錫角顯露了附加的訊息。焊點的形狀焊點的形狀標準焊點圖示錫鉛合金的金相圖錫鉛合金的金相圖焊錫內雜質對焊錫的影響鋁：對焊錫影響很大，即使在0.001%的含量下，會降低焊錫的黏著力，焊點表面下不平整，且易受熱龜裂。解決方式：儘量不要使用鋁質FIXTURE。銻：不算是焊錫內雜質，大部份是焊錫製造廠刻意加入，加入0.3%可增加WETTING能力，同時可抑制TINPEST。焊錫內雜質對焊錫的影響砷：有INTERMETALLICCOMPOUNDS生成Sn3AS2及SnAS呈長針型結構。不會從裝配中加入砷，因此只要多加留意原料即可。鉍：也不算是焊錫內雜質，通常是刻意加入，會增加焊錫的WETTING能力。鎘：加速焊錫氧化，導致液態焊錫SLUGGISHNESS。當溫度緩慢下降時，錫爐底部有鎘的沉澱物。焊錫內雜質對焊錫的影響銅：有INTERMETALLICCOMPOUNDSCu3Sn.Cu6Sn5產生，呈六角針尖型，會造成焊點表面GRITTINESS及SLUGGISHNESS，解決方式：儘量用SOLDERMASK蓋住不用沾錫的銅面降低焊錫溫度及時間定時加入新焊錫焊錫內雜質對焊錫的影響金：有INTERMETALLICCOMPOUNDSAu2PB，AuPB2，AubSn，AuSn4。會造成焊點的灰暗及REITTINESS，金含量到0.2%，會造成焊錫黏滯而在暗。鐵：有INTERMETALLICCOMPOUNDSFeSn及FeSn2產生，當含量達到0.1%會有顆粒狀出現。焊錫內雜質對焊錫的影響鎂：興鋁的影響相同有INTERMETALLICCOMPOUNDSMg2Sn及Mg2Pb產生，通常此問題較小，因裝配中很少鎂金屬。銀：有INTERMETALLICCOMPOUNDSAgbSn及Ag3Sn產生，當超過限量時有顆粒或疙瘩產生在焊點表面，當高於2%，可用冷卻方式分離。焊錫內雜質對焊錫的影響鎳：有INTERMETALLICCOMPOUNDSNi3SnNi3Sn2Ni3Sn4產生，在一般研究報告中沒有此類雜質的不利報導，同時鎳在焊錫中也很少被發現。硫：會影響WETTING，實驗報告中提到危險界限在7