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电子线路焊接!焊料、助焊剂配方用法这些你该

发布日期:2020-08-14 09:28 作者:PK棋牌 点击:

  电子线路焊接,所用的焊料和焊剂,其实有很多品类,虽然都是用来焊接,但是不同品种的焊料和焊剂,有着不同的焊接性能。

  不同的性能,可以适应不同的焊接方式,比如:手工焊接,机器焊接,低温恶劣环境焊接等等不同的场景。

  最常用的焊料,焊锡丝、焊锡条,如下图所示,是由锡和铅两种金属,按照一定比例融合而成的锡铅合金,其中锡为主料,因此人们叫它”焊锡“。

  锡(Sn),是银白色、有光泽、有延展性、呈脆性、在空气中不易氧化的金属,熔点为232℃。

  由于纯锡,呈脆性,并且能与大多数金属熔融形成合金,因此为了让以锡为主的焊料具有韧性,同时降低熔点,必须与另外一种金属熔融,以改善锡焊料的焊接性能。

  铅(Pb),是青灰色、质软、密度大、有延展性、有毒性、在空气中易氧化的金属,熔点为327℃。

  但是铅,是一种不错的锡焊料添加料,当与锡按比例熔融混合后,就得到常用的‘含铅焊锡料’。

  这种‘含铅锡焊料’,熔点变低,利于低温焊接,能容易与大多数金属结合(即:容易上焊料),并且价格低、导电性好、焊点可靠。

  当用锡,焊接金属铜的时候,随着电烙铁的加热和助焊剂的帮助,锡先对焊接表面润湿,然后逐渐向铜内部扩散,就像水滴在纸张上那样,在锡与铜的接触面形成附着层,冷却后便形成了焊接点。

  比如,钛、硅、铬,这些物质,不能与锡发生反应,因此在对这些物质焊接时,就不能使用锡焊接。

  锡焊料中,锡和铅的比例不同,熔化温度是不同的,但是它的熔化温度,总是低于组成合金的任何一种纯金属的熔化温度。

  对于不同的焊件和焊接环境,需要选择不同熔化温度的焊料,以及使用适合的焊接方法。

  可见,锡的含量在20%~63%之间,如果锡含量高于63%,不仅价格高、熔化温度高,而且焊接点的强度会降低,但是锡含量也不能太低,当低于20%时,焊接强度会减弱、焊接点发脆。

  在焊接电子线路时,要避免高温损坏元器件和电路板,常用低温锡(锡63% 铅37% 熔点183℃)。

  市售的成品含铅锡焊料,有些还加入了少量的其他金属元素,以进一步改善焊接性能。

  经过清洁处理的焊件表面,在加热焊接时,总是很快又被氧化,形成阻焊层,所以必须使用助焊剂,清理氧化物的同时,隔绝氧气阻止再次氧化,还能降低液态焊料的表面张力,增加它的流动性,让焊点表面光洁美观,焊点内部密实。

  这些助焊剂,在温度升高时,能流淌到焊接表面散开,在清除焊件表面的氧化物的同时,隔绝了与氧气的接触,保持焊件表面‘干净’,还能让焊料的流淌性变好,利于焊料流淌到焊接的缝隙中。

  需要注意的是,氯化锌和稀盐酸,虽然有很好的去污能力,使用很方便,但是腐蚀能力也很强,尽量避免在电路板焊接中使用。同样的,焊锡膏,也是使用方便的助焊剂,但是会有很多残留物,焊接时飞溅的物质中有很多酸性物质,同样也会对电路板的其他部分造成腐蚀。

  如果要使用氯化锌和稀盐酸或者焊锡膏,来焊接电路板,焊接完毕后,必须彻底清洗,以免因为腐蚀造成电路板出现,无法预期的故障。

  业余条件,和不洗板的情况下,焊接电路板,最常用,最适合助焊剂是‘松香’,它的优点是,无腐蚀性,不会沾染灰尘。

  松香,在焊接时,松香酸能温和的去掉焊件表面的氧化物,并且在气化的同时,还能带走一部分氧化物,并且可以增加焊锡的流动性和浸润性。

  松香,实际上是树脂制品,呈半透明状态,颜色淡黄为品质好,颜色赤褐品质稍差。

  松香,通常是块状,可以直接用电烙铁蘸取使用,但是反复使用一块松香,上面会附着许多杂质,如,碳化物、金属粉末、金属氧化物等,这些污物会让焊点产生多孔、不光洁,在焊点周围形成一圈污垢。

  把松香压成粉末,放进95%的酒精(乙醇)中,按照1份松香3份酒精的比例配制。使用时用棍子或者细管子蘸取,涂抹到焊接面上即可。

  松香水的配比,不必特别精准,只要不要太粘稠,或者太稀就好(即:酒精挥发后焊接面上的松香太少)。

  通常,用于电子线%的低温焊料,它价格贵,但是焊接效果好,那些熔点高,焊接后焊点粗糙呈糟糠状态,是含锡量低,含铅量高的高温焊料。

  因此,在选择焊料时,要从焊接手段(手工、机焊、回流焊、波峰焊等)、对焊点的要求(环保要求高的地方要求含铅量低)、以及生产中的综合因素,取选择适合的焊料牌号。

  如果焊点需要在极冷环境使用(如南北极地),普通的锡铅合金会重新结晶,焊点会变成结晶态,会很脆,就像在液氮中的玫瑰花一样,轻轻一敲就会‘粉碎’,同时这种结晶变化,会引起焊点膨胀,断裂。

  如果在这种极冷环境,使用加锑焊锡(锡63%、铅36.7%、锑0.3%)就可以防止焊料结晶。

  当焊接热敏元器件和玻璃元器件时,为避免元器件爆裂,常用加镉焊锡,它是超低温锡焊料,熔点仅位145℃。

  这种加镉焊锡(锡50%、铅33%、镉17%),由于熔点低,加温和降温的时间都很短,有利于缩短焊接时间,但是镉有较强毒性,因此使用是必须谨慎。

  在焊接具有镀银表面的焊件(如陶瓷电容器)时,为了避免焊料熔掉焊件表面的镀银层,通常使用加银焊锡。

  这种加银焊锡(锡62%、铅36%、银2%),熔点为179℃,由于含有银,对于镀银焊件的镀银层有保护作用。

  在焊接极细的铜线(比如耳机振膜的音圈引线就是极细的漆包铜线)时,为了避免焊锡对铜线的侵蚀,让铜线进一步变得更细,这时应当使用加铜焊锡。

  这种加铜焊锡(锡50%、铅48%、铜1.5%),由于含有铜,性能和加银焊锡一样,都是避免对焊件上少量的焊件金属进行侵蚀,导致焊件上的少量金属变得更少。

  铅及其化合物,是17种严重危害人类寿命和自然环境的物质之一,也是世界公认影响儿童中枢系统发育的环境毒素之一。

  人的体内,如果存在过量的铅,会导致神经和再生系统紊乱,引起发育迟缓、贫血、高血压、血色素减少。

  然而,工业废弃品(如废旧电子产品)其中的焊锡里含有铅,会与雨水中的物质发生化学反应,形成铅的化合物,并渗入地下水,通过食物链进入人体。

  如今,环保已经是人类的一大课题,许多国家都立法降低铅污染,为了消除铅污染,无铅焊锡势在必行。

  目前国内外研究的无铅焊锡主要以,锡(Sn)为主,添加银(Ag)、锌(Zn)、铜(Cu)、锑(Sb)、铋(Bi)、铟(In)等合金元素,通过合金化,改善焊料性能。

  无铅焊锡中,锡银二元合金,熔点在221℃~235℃之间,最大的特点是耐热性和抗疲劳性优于普通焊锡,就是熔点太高,成本也高。在锡银二元合金中添加铜,可以降低熔点,提高焊接可靠性。

  锡铋二元合金,特点是熔点低,这对耐热性差的电子元器件来说是有利的。同时保存稳定性好,可以使用和有铅焊料相同的助焊剂进行焊接。它的不足之处是,铋越多焊锡会变硬变脆,加工性和焊接可靠性会降低。

  锡锌二元合金,拉伸强度、初期强度、长时间强度变化这些参数都比有铅焊锡优越,延展性和有铅焊锡相同。同时锌的毒性弱,成本低,从机械强度、熔点、成本、毒性等方面考虑,锡锌二元合金替代普通有铅焊锡最合适,但是锌的稳定性不好(锌的化学性质比较活泼,容易发生化学反应。),易氧化,需要特别的助焊剂,才能保证焊接质量。

  整体看,无铅焊锡,相比于有铅焊锡,上锡能力差、熔点还比较高,这是相对于有铅焊锡的缺点。

  由于无铅焊锡的特殊性,使用与之配套的助焊剂才能在焊接温度下保证润湿性和焊接质量。

  无铅化,是一个逐渐深化的过程,不仅是焊锡无铅,还有外壳、其他金属部件都要无铅化,才能彻底达到无铅。

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