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    PCBA加工焊接材料该如何选择?

    2018-12-20 15:23:15 阅读

    焊接过程中用于熔合两种或两种以上的金属面,使它们成为一个整体的金属或合金,称为焊料。按组成成分的不同,可分为锡铅焊料、银焊料和铜焊料等。

    按熔点不同,可分为软焊料(熔点在450℃以下)和硬焊料(熔点高于450℃)。在电子产品装配中,常用的是软焊料(即锡铅焊料),简称焊锡。PCBA加工焊接材料该如何选择?

    常用焊锡

    管状焊锡丝

    管状焊锡丝由助焊剂与焊锡制作在一起做成管状,在焊锡管中夹带固体助焊剂。助焊剂一般选用特级松香为基质材料,并添加一定的活化剂。管状焊锡丝一般适用于手工焊接。管状焊锡丝的直径有0.5mm、0.8mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm、2.3mm、2.5mm、4.0mm和5.0mm。

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    抗氧化焊锡

    抗氧化焊锡是在锡铅合金中加入少量的活性金属,能使氧化锡、氧化铅还原,并漂浮在焊锡表面形成致密覆盖层,从而保护焊锡不被继续氧化。这类焊锡适用于浸焊和波峰焊。

    含银焊锡

    含银焊锡是在锡铅焊料中加0.5%~2.0%的银,可减少镀银件中银在焊料中的熔解量,并可降低焊料的熔点。

    焊膏

    焊膏是表面安装技术中一种重要的材料,它由焊粉、有机物和熔剂制成糊状物,能方便地用丝网、模板或点膏机印涂在印制电路板上。

    焊粉是用于焊接的金属粉末,其直径为15~20µm,目前已有Sn-Pb、Sn-Pb-Ag和Sn-Pb-In等。有机物包括树脂或一些树脂熔剂混合物,用来调节和控制焊膏的黏性。使用的熔剂有触变胶、润滑剂、金属清洗剂。

    助焊剂

    助焊剂主要用于锡铅焊接中,有助于清洁被焊接面,防止氧化,增加焊料的流动性,使焊点易于成形,提高焊接质量。

    助焊剂的作用

    除氧化膜

    在进行焊接时,为使被焊物与焊料焊接牢靠,就必须要求金属表面无氧化物和杂质,只有这样才能保证焊锡与被焊物的金属表面固体结晶组织之间发生合金反应,即原子状态的相互扩散。因此在焊接开始之前,必须采取各种有效措施将氧化物和杂质除去。除去氧化物与杂质,通常有两种方法,即机械方法和化学方法。机械方法是用砂纸和刀将其除掉;化学方法则是用助焊剂清除,这样不仅不损坏被焊物,而且效率高,因此焊接时,一般都采用这种方法。

    防止氧化

    助焊剂除上述的去氧化物功能外,还具有加热时防止氧化的作用。由于焊接时必须把被焊金属加热到使焊料润湿并产生扩散的温度,而随着温度的升高,金属表面的氧化就会加速,助焊剂此时就在整个金属表面上形成一层薄膜,包住金属使其同空气隔绝,从而起到了加热过程中防止氧化的作用。

    促使焊料流动,减少表面张力

    焊料熔化后将贴附于金属表面,由于焊料本身表面张力的作用,力图变成球状,从而减小了焊料的附着力,而助焊剂则有减少焊料表面张力、促使焊料流动的功能,故使焊料附着力增强,使焊接质量得到提高。

    把热量从烙铁头传递到焊料和被焊物表面

    因为在焊接中,烙铁头的表面及被焊物的表面之间存在许多间隙,在间隙中有空气,空气又为隔热体,这样必然使被焊物的预热速度减慢。而助焊剂的熔点比焊料和被焊物的熔点都低,故能够先熔化,并填满间隙和润湿焊点,使电烙铁的热量通过它很快地传递到被焊物上,使预热的速度加快。

    助焊剂的分类

    常用助焊剂分为无机类助焊剂、有机类助焊剂和树脂类助焊剂3大类。

    无机类助焊剂

    无机类助焊剂的化学作用强,腐蚀性大,焊接性非常好。这类助焊剂包括无机酸和无机盐。它的熔点约为180℃,是适用于锡焊的助焊剂。由于其具有强烈的腐蚀作用,不宜在电子产品装配中使用,只能在特定场合使用,并且焊后一定要清除残渣。

    有机类助焊剂

    有机类助焊剂由有机酸、有机类卤化物以及各种胺盐树脂类等合成。这类助焊剂由于含有酸值较高的成分,因而具有较好的助焊性能,但具有一定程度的腐蚀性,残渣不易清洗,焊接时有废气污染,限制了它在电子产品装配中的使用。

    树脂类助焊剂

    这类助焊剂在电子产品装配中应用较广,其主要成分是松香。在加热情况下,松香具有去除焊件表面氧化物的能力,同时焊接后形成的膜层具有覆盖和保护焊点不被氧化腐蚀的作用。由于松脂残渣具有非腐蚀性、非导电性、非吸湿性,焊接时没有什么污染,且焊后容易清洗,成本又低,所以这类助焊剂被广泛使用。松香助焊剂的缺点是酸值低、软化点低(55℃左右),且易结晶、稳定性差,在高温时很容易脱羧碳化而造成虚焊。

    目前出现了一种新型的助焊剂——氢化松香,它是用普通松脂提炼的。氢化松香在常温下不易氧化变色,软化点高,脆性小,酸值稳定,无毒、无特殊气味,残渣易清洗,适用于波峰焊接。

    使用助焊剂的注意事项

    常用的松香助焊剂在超过60℃时,绝缘性能会下降,焊接后的残渣对发热元器件有较大的危害,所以要在焊接后清除焊剂残留物。另外,存放时间过长的助焊剂不宜使用。因为助焊剂存放时间过长时,其成分会发生变化,活性变差,影响焊接质量。

    正确合理地选择助焊剂,还应注意以下两点。

    在元器件加工时,若引线表面状态不太好,又不便采用最有效的清洗手段时,可选用活化性强和清除氧化物能力强的助焊剂。

    在总装时,焊件基本上都处于可焊性较好的状态,可选用助焊剂性能不强、腐蚀性较小、清洁度较好的助焊剂。

    阻焊剂

    阻焊剂是一种耐高温的涂料。在焊接时,可将不需要焊接的部位涂上阻焊剂保护起来,使焊料只在需要焊接的焊接点上进行。阻焊剂广泛用于浸焊和波峰焊。

    阻焊剂的优点

    可避免或减少浸焊时桥接、拉尖、虚焊和连条等弊病,使焊点饱满,大大减少板子的返修量,提高焊接质量,保证产品的可靠性。

    使用阻焊剂后,除了焊盘外,其余线条均不上锡,可节省大量焊料;另外,由于受热少、冷却快、降低印制电路板的温度,起了保护元器件和集成电路的作用。

    由于板面部分为阻焊剂膜所覆盖,增加了一定硬度,是印制电路板很好的永久性保护膜,还可以起到防止印制电路板表面受到机械损伤的作用。

    阻焊剂的分类

    阻焊剂的种类很多,一般分为干膜型阻焊剂和印料型阻焊剂。现广泛使用印料型阻焊剂,这种阻焊剂又可分为热固化和光固化两种。

    热固化阻焊剂的优点是附着力强,能耐300℃高温;缺点是要在200℃高温下烘烤2h,板子易翘曲变形,能源消耗大,生产周期长。

    光固化阻焊剂(光敏阻焊剂)的优点是在高压汞灯照射下,只要2min~3min就能固化,节约了大量能源,大大提高了生产效率,便于组织自动化生产。另外,其毒性低,减少了环境污染。不足之处是它溶于酒精,能和印制电路板上喷涂的助焊剂中的酒精成分相溶而影响印制电路板的质量。

    无铅焊料

    锡铅焊锡是电子装配中最常用的焊锡,但铅的使用对人类健康会产生不良影响。工业废弃品中的铅通过渗入地下水系统而进入动物或人类的食物链,人体中存在过量的铅将导致神经和再生系统紊乱、发育迟缓、血色素减少并引发贫血和高血压。

    焊剂的选用

    电子线路的焊接通常都采用松香、松香酒精焊剂,这样可以保证电路元器件不被腐蚀,电路板的绝缘性能不至于下降。

    由于纯松香焊剂活性较弱,只有当被焊的金属表面是清洁的、无氧化层时,其可焊性较好。但有时为了清除焊接点的锈渍,保证焊点的质量,也可用少量的氯化铵焊剂,但焊接后一定要用酒精将焊接处擦洗干净,以防残留焊剂对电路的腐蚀。

    为了改善松香焊剂的活性,在松香焊剂中加入活性剂,就构成了活性焊剂。它在焊接过程中,能去除金属氧化物及氢氧化物,使被焊金属与焊料相互扩散,生成合金。例如201-1焊剂就属于此种活性焊剂。

    另外,电子元器件的引线多数是镀了锡金属的,但也有的镀了金、银或镍,这些金属的焊接情况各有不同,可按金属的不同选用不同的焊剂。

    对于铂、金、铜、银、镀锡等金属,可选用松香焊剂,因为这些金属都比较容易焊接。

    对于铅、黄铜、青铜、镀镍等金属,可选用有机类焊剂中的中性焊剂,因这些金属比上述金属焊接性能差,如用松香焊剂将影响焊接质量。

    对于镀锌、铁、锡、镍合金等,因焊接较困难,可选用酸性焊剂。当焊接完毕后,必须对残留焊剂进行清洗。


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